真实的终结：浅谈虚拟现实技术发展简史

二十世纪以来，科学技术革命，尤其是九十年代初涌现的信息革命，使得世界正在发生深刻的变化。人类为了改善自己的生存环境，提高生活质量，就必须认识和改造客观世界。但是，无限广阔的宇宙、错综复杂的世界使得人类必须借助各种有力的工具，来增强、延伸、扩展自己的感官、肢体和大脑功能。

然而，自从计算机诞生以来，传统的信息处理环境一直是以计算机为中心，是“人适应计算机”，这在很大程度上制约了人们以计算机为工具认识和改造世界的能力。要实现以人为本，让“计算机适应人”，必须解决一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实技术就是解决这一类问题的方法之一。

经过近两年的迅速发展，虚拟现实渐渐为人熟知。然而，早在半个世纪之前，就已经有研究者发明出像模像样的虚拟现实设备了。只不过，当时只是虚拟现实的雏形，也并没有获得广泛的关注。近期，随着可穿戴设备的逐步风靡，虚拟现实设备也得到了广泛的关注。下面，就让“影音新生活”与大家一起来了解下虚拟现实设备的发展过程。

计算机图形之父：伊万-苏泽兰（Ivan Sutherland）

1965年，美国ARPA信息处理技术办公室（IPTO）主任伊万-苏泽兰（Ivan Sutherland）发表了一篇题为“The Ultimate Display”的论文。文章指出，应该将计算机显示屏幕作为“一个观察虚拟世界（Virtual World）的窗口”，计算机系统能够使该窗口中的景象、声音、事件和行为非常逼真。Sutherland的这篇文章给计算机界提出了一个具有挑战性的目标，人们把这篇论文称为是研究虚拟现实的开端。

Sensorama Simulator

1967年，电影摄影师莫顿-海力格（Morton Heilig）构造了一个多感知仿环境的虚拟现实系统，这套被称为Sensorama Simulator的系统也是历史上第一套VR系统。SensoramaSimulator能够提供真实的3D体验，例如用户在观看摩托车形式的画面时，不仅能看到立体、彩色、变化的街道画面，还能听到立体声，感受到行车的颠簸、扑面而来的风还能闻到相应的芳香。

Telesphere Mask

其实早在1960年，海力格还提交了一款VR设备的专利申请文件，这款设备不像Sensorama Simulator那样体积庞大，是一款便携式的头戴设备，专利文件上的描述是 “用于个人使用的立体电视设备”。尽管这款设计来自于50多年前，但可以看出与Oculus Rift、Google Cardboard之间有着很多相似之处。

1968年，Ivan Sutherland和学生鲍勃-斯普劳尔（Bob Sproull）在麻省理工学院（MIT）的林肯实验室研制出第一个头盔显示器（Head-Mounted Display，简称HMD），也被称为：The Sword of Damocles（达摩克利斯之剑）。

The Sword of Damocles

这个采用阴极射线管（CRT）作为显示器的HMD可以跟踪用户头部的运动，当用户移动位置或转动头部时，用户在虚拟世界中所在“位置”和应看到的内容也随之发生变化。人们终于通过这个“窗口”看到了一个虚拟的，物理上不存在的，却与客观世界的物体十分相似的“物体”。

看到虚拟物体的人们进一步想去控制这个虚拟物体，去触摸、移动、翻转这个虚拟物体。基于从60年代以来所取得的一系列成就，1971年，Frederick Brooks研制出具有力反馈的原型系统Grope-II，用户通过操纵一个机械手设备，可以控制“窗口”里的虚拟机械手去抓取一个立体的虚拟物体，并且人手能够感觉到虚拟物体的重量。1975年，Myron Krueger提出“Artificial Reality”（人工现实）的概念，并演示了一个称为“Videoplace”的环境。用户面对投影屏幕，摄象机摄取的用户身影轮廓图象与计算机产生的图形合成后，在屏幕上投射出一个虚拟世界。同时用传感器采集用户的动作，来表现用户在虚拟世界中的各种行为。

Leep VR

上世纪80年代，埃里克-霍莱特（EricHowlett）发明了额外视角系统（缩写为LEEP系统）。这套系统可以将静态图片变成3D图片。1987年的时候，另外一位著名的计算机科学家Jaron Lanier，同样制造了一款价值10万美元的虚拟现实头盔，称为第一款真正投放市场的VR商业产品。

NASA-Ames

据史密森尼博物馆的研究报告透露，上世纪80年代连美国国家航空航天局都涉足了虚拟现实领域，并成功地将VR技术应用于航天运载器的空间活动、空间站的自由操作和对哈勃望远镜维修的训练中。

1993年11月，在第一次执行哈勃任务时，借助于相关VR系统的有力支持，宇航员在实验中成功地从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板，替换已损坏的MRI面板。1997年7月美国NASA的JPL实验室，根据被“火星探路者”送到火星上的“旅居者”火星车发回来的数据，建立了一个描述火星地形地貌的虚拟火星环境。地面控制人员在虚拟火星环境中控制和操作火星上的“旅居者”离开航天器的跳板，逼近火星上的岩石，进行探测和采样，不断向地面发送火星数据。

Sega VR

有趣的是，游戏大厂世嘉曾经希望推出一款虚拟现实游戏设备，也将这套设备带到了1993年的CES大会，宣传宏大真实的3D游戏体验，可惜这款设备最终只停留在设想阶段，没有真正投入市场。

SEOS VR

SEOS公司是1984年由Owen Wynn和Stephen Elmer所成立的一家沉浸式视觉显示器解决方案的全球领先供应商。这款虚拟现实头戴设备的视角能达到120度，重量却仅为2.5磅(1.13公斤)。

Oculus Rift第一代产品

不用多说，Oculus Rift无疑是近来最热门的一款虚拟现实设备，也是真正让普通消费者开始关注虚拟显示设备的功臣，短短几年里就已经发布了三代产品。目前，已被Facebook收购。

索尼Project Morpheus

另一个极受关注的虚拟现实显示器则是索尼的Project Morpheus。相对于Oculus Rift的跨平台兼容性，Project Morpheus仅仅面向索尼的PS4游戏机，更像是一款垂直的游戏周边。当然，其优势也在于PS4用户数量、更强的购买力和众多游戏厂商的支持，在今年多个游戏展上的成功演示似乎让玩家们看到了虚拟现实游戏的未来。

除了虚拟现实技术以外，增强现实（Augmented Reality，简称AR）也是非常值得关注的。它是在虚拟现实基础上发展起来的新技术，是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”。由于用于与真实世界的联系并未被切断，交互方式也就显得更加自然。