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浅谈虚拟现实(VR)发展史

本文发表于2021-09-23 23:35:26 人浏览

前  言

Virtual Reality,即虚拟现实,简称VR。有人说2015年是VR元年,后来人们又说,2016年才是VR元年。也有人说1957年才是才是元年,虚拟现实VR技术这些近些年才流行的词组居然有六十年了。以VR为代表的虚拟现实技术日益成为面向未来的技术趋势给人的感觉是突然出现并爆发,但实际上,虚拟技术到今天已经走过了半个多世纪的历程。以下以不是很严谨的分成三个部分,让大家了解什么叫VR。

一.VR发展史

1935年,有个小说家,叫Stanley G.Weinbaum他写了一部小说,而这部小说就是以眼镜为基础、涉及视觉、嗅觉、触觉等全方位沉浸式体验的虚拟现实概念,被认为是首次提出虚拟现实概念。

在1957年,电影摄影师Morton Heiling发明了名为Sensorama的仿真模拟器,并在5年后为这项技术申请了专利。这款设备通过三面显示屏来实现空间感,从本质上来说Sensorama只是一款简单的3D显示工具,它不仅无比巨大,用户需要坐在椅子上将头探进设备内部,才能体验到沉浸感。

1968年,计算机图形学之父、著名计算机科学家Ivan Sutherland设计了第一款头戴式显示Sutherland。虽然是头戴式显示器,但由于当时硬件技术限制导致Sutherland相当沉重,根本无法独立穿戴,必须在天花板上搭建支撑杆,否则无法正常使用。这种独特造型与《汉书》中记载的孙敬头悬梁读书的姿势十分类似,被用户们戏称为悬在头上的“达摩克利斯之剑”。但Sutherland的诞生,标志着头戴式虚拟现实设备与头部位置追踪系统的诞生,为现今的虚拟技术奠定了坚实基础,Ivan Sutherland也因此被称为虚拟现实之父。

上个世纪70-80年代,是整个虚拟技术理论和概念形成的时期,组成虚拟头盔的各种组件在技术上已经十分成熟,都可以在市面上买到了。

当时的显卡已经能够实现每秒渲染上千个三角面,能够展示比较复杂的三维图像模型,索尼生产的便携式LCD显示器也能将画面完整的呈现出来。Polhemus公司开发出了6个自由度的头部追踪设备,比起Sutherland机械连杆,精准度已经大大提升,同时还省去了很多束缚。同时带有关节传感器的手套实现了体感操作,技术的成熟使得虚拟技术在航天、模拟飞行等领域得到了比较广泛的应用。虚拟现实概念也最终在80年代被正式提出。

1987年,一位著名计算机科学家Jaron Lanier,利用各种组建“拼凑”出第一款真正投放市场的VR商业产品,这款VR头盔看起来有点像Oculus,但10万美元的天价却阻碍了其普及之路。

90年代,虚拟技术的理论已经非常成熟,但对应的VR头盔依旧是概念性的产品。1991年出现的一款名为“Virtuality 1000CS”的VR头盔充展现了VR产品的尴尬之处—外形笨重、功能单一、价格昂贵。但VR游戏的火种却也在这个时期被种下,任天堂1995年推出的Virtual Boy主机被《时代周刊》评为“史上最差的50个发明”之一,仓促推出市场使得硬件由头戴式变成了三脚架支撑,加上画面显示的红色单一色彩,配属游戏作品纷纷跳票。“Virtual Boy"仅仅在市场上生存了六个月就销声匿迹,VR游戏的首次尝试也就随之烟消云散,但也为VR硬件进军To C市场打开了一扇门。

现今VR产业火爆,起因是因为2012年Oculus Rift通过国外知名众筹网站KickStarter募资到160万美元,后来被Facebook以20亿的天价收购。而当时Unity作为第一个支持Oculus眼镜的引擎,吸引了大批开发者投身VR项目的开发中。

正式打响了这场VR之战,但经历首轮引爆后,2014年Google发布了Google CardBoard,让消费者能以非常低廉的成本通过手机来体验VR世界,直接点燃了今日的”Mobile VR”超级大战。

二.VR的硬件介绍

目前市场上大概有三种类型的VR硬件设备:

第1种:基于PC的沉浸头戴式设备(HMD),这种设备的代表就是Oculus Rift,其优点在于沉浸体验很好,但由于是有线设备,其有限的移动范围是个障碍,因此特别合适于双脚不需移动的应用。设备本身价格比较昂贵,因此大多都是应用于to B的领域,现在该设备上的应用大多都是短时间体验,因此非常适合展览或是商业活动展示,但这类活动体验的人数较多,因此如何保持设备的卫生将是个大问题。

第2种:Mobile VR,现在人手一部手机,因此该类设备只要简单地将纸版折成的可容纳手机的盒子就能体验,代表性的设备有Google Cardboard及Gear VR或是国内的暴风魔镜,虽然体验没有PC头戴设备好,但由于成本低廉,易于携带,开发应用的流程也是手游开发者所熟悉的,因此今年有大量的开发者投入Mobile VR的开发行列,进而带动了整个VR市场的发展。

第3种:整合AR技术的新型态体验,进入CR(Cinematic Reality)新领域,要知道市场上总是有往前冲的领头羊,谷歌所推出的Google Glass就是一个案例,虽然现已成为绝响,但也造就后面的Microsoft Hololens, Magic Leap等新型态眼镜的快速进化。未来眼镜的轻量化,极强的电池续航力将是次世代VR设备的重点,但为了达到眼镜轻量化的效果,代价就是身上必须背着一个用来运算的硬件,如果运行效果能达到预期,我们将踏入次世代VR领域。

除了上述大类之外,也有许多不同的VR装置,如投影VR和全息VR。

VR技术将广泛应用于游戏、观影、看房、旅游、在线教育等诸多领域,VR的巨大发展潜力吸引诸多初创公司研发虚拟现实技术,不单单微软、索尼等巨头逐鹿VR领域,Oculus、谷歌、苹果、三星、HTC等新的的VR设备2016上半年都将进入零售货架。

三.苹果、谷歌逐鹿Mobile VR

日苹果官方商城上架了一款 VR 眼镜盒子,名为 View-Master,售价 29.95 美元。尽管这款新品只是第三方出品,但也被业内人士看做是苹果进军 VR 领域的一次试水。在 App Store 上配套的 App 有三个,完整的体验需要额外花钱。内容方面,包括诸如太阳系、恐龙、恶魔岛、星球大战、星际迷航甚至未公开过的迈克尔杰克逊演唱会的场景等,只需将 iPhone 放置其中就可以开始使用。

苹果进军VR的野心可以说路人皆知,苹果前后收购了Metaio和 Faceshift。Metaio的发展是基于对手机和平板电脑“增大化现实”技术平台。Faceshift科技研究是将面部表情转换为数字动画。两年前,苹果抢购 PrimeSense,一家专门做3D 传感器启动。苹果最近获得了由美国专利局颁发的一个VR专利,该专利内容表示苹果正在开发一个能够链接iPhone使用的移动式VR头戴显示设备—类似三星的Gear VR一样。但是这个专利的申请却要追溯到2008年。

不单单只是技术储备,还有人才储备。金融时报的蒂姆•布拉德肖报道称,苹果拥有一个秘密的团队专门负责VR和AR的研究工作。 这个“大型专家团队”已经在过去的一年增长到数百人的规模。现在已知的是,苹果已经从一个硅谷的初创公司Lytro,以及微软的HoloLens团队中获得了一部分的人才。

斯坦福大学的VR实验室主任,Jeremy Bailenson表示:“苹果已经有13年没有来过我的实验室了,但在最近3个月,他们来了3次。”

去年10月份,苹果音乐和VR工作室Vrse联手为 U2 乐队制作了一段 VR 音乐视频《Song for Someone》,是 U2 在空无一人的多伦多体育场的演唱。根据Wired的消息,苹果与Vrse这次的合作在苹果音乐发布之前便已开始。Iovine还表示,他们与Vrse合作的VR电影也正在进行中。

尽管大部分关于苹果的虚拟现实和增强现实项目进展的报道都是推测,但毫无疑问的是,该公司正在准备大举进军虚拟现实领域。

2月8日据外媒消息,谷歌正在开发与智能手机配套的新款虚拟现实头盔,使Android更好地支持虚拟现实技术。谷歌此举旨在挑战Facebook旗下Oculus在新一轮平台大战中的领先优势。

知情人士透露,谷歌新款虚拟现实头盔是Cardboard后续产品,配置更好的传感器、镜头,采用更结实的塑料外壳。它与三星Gear VR相似。该款设备将成为三星Gear VR的有力竞争者。

Cardboard完全依赖智能手机的传感器探测用户头部位置,Gear VR本身集成有动作传感器。谷歌新款虚拟现实头盔兼容的Android设备将远多于Gear VR,因为它希望虚拟现实技术更为普及。

谷歌希望通过直接在Android中嵌入新软件,而非依靠传统应用改进移动虚拟现实体验。当前基于智能手机的虚拟现实头盔面临一个问题:用户会感到不适,原因是虚拟现实图像的显示略滞后于用户头部活动。

截至目前谷歌已经成功卖出500万台Cardboard,不过这对谷歌来说只是热了热身而已。该公司CEO Sundar Pichai在上周的电话会议上表示:“除了Cardboard,今年谷歌和合作伙伴们还会给大家带来更多惊喜。”

谷歌在虚拟现实领域可能采取与智能手机相似的策略:开发旗舰硬件展示Android功能,让其他厂商利用Android功能开发兼容硬件。谷歌通常在5月份的I/O开发者大会上展示新的Android功能,然后9月份发布新款Nexus设备。谷歌新款VR设备什么时候发布,业界普遍猜测会是今年5月18日举行的Google I/O开发者大会。

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