科普儀器 | 一篇文章帶你了解VR的前世今生！

前幾日，著名導演張藝謀以聯合創始人及藝術總監的身份亮相某公司旗下基于VR技術的影視品牌發布會。老謀子也現場透露：“很多傳統行業的規則都在逐漸被改寫，不光是電影。我想VR技術會改變我們的生活，就像現在人手一部智能手機一樣。在未來的某一天，當它真正走入我們的生活，成為每個人的生活中必不可少的技術。無論對教育、電影還是游戲都將產生影響，并成為下個時代最前沿的技術?！彼嘈盼磥淼哪程?，VR會對電影會產生影響，對電影視覺和新技術敏感的他希望將來能拍一部VR電影。

 那么何謂VR呢？VR也就是“虛擬現實”（Virtual Reality, 簡稱VR），其具體內涵是：綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。其中，計算機生成的、可交互的三維環境稱為虛擬環境（即Virtual Environment，簡稱VE）。虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的交互式三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。通俗的講也就是經由計算機產生的對真實環境或體驗的模擬，對體驗者造成的感官體驗，包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺甚至更多。

VR技術的誕生和發展：DISCOVERY

這項技術其實早在1957年就已經誕生了。

1957年發明者莫頓·海利希(Morton Heilig)發明了“全傳感仿真器“(Sensorama Simulator)的發明。這臺計算機結合了35毫米相機拍攝的照片與3D攝影技術，體驗者可坐在椅子上把頭探進去，通過三面屏來形成空間感，從而獲取虛擬現實的體驗。基于仿真視覺，構成用戶的多感官體驗。用戶也可以感覺到他們臉上的風（小風扇），聞到香味（氣味散發）和道路的顛簸（震動座位），特別是所有企圖沉浸在環境之中的用戶。這項技術在1962年獲得專利，它確實是虛擬現實的開始。

被譽為計算機圖形學之父的計算機科學家伊萬·薩瑟蘭(Ivan Sutherland)創造了第一個頭戴式設備“頭盔顯示器”(Head Mount Device，HMD)——將兩個CRT2虛擬現實(VR)顯示器(顯示不同視角的兩個圖像，來創造立體感覺，與早期的雙機3D的原理一樣)和增強現實(AR)耳機構成的立體視覺系統。為承擔笨重的顯示器和檢測體驗者視線的方向，他還用了一副機械臂來作支撐，將用戶的腦袋吊在天花板上，從而減輕其重量，美其名曰“達摩克利斯之劍”(The Sword of Damocles)。這款顯示器能夠顯示一個簡單的幾何圖形網格并覆蓋在佩戴者周圍的環境上。但由于笨重的體積，它并未像同年發明的鼠標一樣流行開來。

為什么叫“達摩克利斯之劍”呢？

VR是令人興奮的，但可能也是一項危險的技術。VR體驗比看電影或玩視頻游戲有著根本的不同。雖然這項技術還沒有完全開發成功，但研究已經表明，你的大腦會響應VR中的刺激。一個當時經常被說起的例子就是有人佩戴VR設備站在一個虛擬的懸崖邊上。雖然你絕對知道顯示世界中沒有懸崖，但你仍然會不由自主覺察到自身的危險。隨著技術的進步，它會讓受眾變得越來越困難地區分現實和虛擬。因此，發展中的VR體驗正如狄奧尼修斯(Dionysius)的警告。

80年代美國軍方投入大量研究經費開展飛行頭盔和軍用仿真器的研發。1981年，為制作訓練宇航員的仿真器，美國國家航空航天局開展了頭盔顯示器的研究，成立了“虛擬視覺環境顯示器”(VIVED4)項目組，并最終研制出第一個包括圖形計算機、非接觸類傳感器與液晶顯示器(LCD5)頭盔的虛擬現實系統。1985年，斯科特·費希爾(Scott Fisher)加入該項目后，協助美國航空航天局來創建虛擬環境工作站。結合以前虛擬現實模擬的方面的技術，如sensorama等，最終做成了一系列標配：顯示器、頭部跟蹤器、語音識別、計算機生成圖像、數據手套和三維虛擬聲源技術，大大提高了環境的擬真度。

到了虛擬現實游戲的重要時刻，這段時間里，世嘉推出了它們的第一個虛擬現實耳機(1991年)。并為這一平臺開發了4款VR游戲。不幸的是，它在當時并未給人留下深刻的印象；任天堂在不久之后調用自己的系統推出了《虛擬男孩》(virtual boy)的游戲。雖然并沒有任何虛擬現實游戲是成功的，但這款游戲的確是第一次嘗試，因為它為“虛擬現實”鋪平了道路。

2006年末和2007年初一個基于因特網的虛擬世界”第二條命“(Second Life)受到廣泛的關注。玩家在游戲中被稱為"居民"，可以在虛擬世界中閑逛、社交、聊天和參加各種活動。這種二次元世界也為玩家提供了一個更高層次的社交網絡。

2012年8月虛擬現實的愛好者拉吉·帕爾默(Lucky Palmer)通過重酬網站籌資近250萬美元，開發的為電子游戲設計的頭戴式顯示器“Oculus Rift”開始改變人們游戲的方式。Oculus Rift具有兩個目鏡，每個目鏡的分辨率為 640×800，雙眼的視覺合并之后擁有 1280×800 的分辨率。并且具有陀螺儀控制的視角是這款游戲產品一大特色，這樣一來，游戲的沉浸感大幅提升。Oculus Rift 可以通過 DVI、HDMI、micro USB 接口連接電腦或游戲機。

谷歌法國巴黎部門的兩位工程師大衛·科茲(David Coz)和達米安·亨利(Damien Henry)，利用谷歌“20%時間”的規定，耗時半年，將智能手機變成一個虛擬現實的紙盒(Cardboard)。這個看起來非常廉價的紙板盒成為谷歌推出的廉價3D眼鏡。

隨著技術的日新月異，如今的VR已經不再是當年的“達摩克利斯之劍”。現在它已被運用到各項領域中去。有的課堂甚至使用虛擬現實為學生演示科學概念。警方和外科醫生用它來模擬他們的工作場景。虛擬現實甚至會被用于治療，例如，有醫療機構用此試圖治療患者的恐懼癥。[科普儀器]