科普儀器 | 一篇文章帶你了解VR的前世今生！

前幾日，著名導(dǎo)演張藝謀以聯(lián)合創(chuàng)始人及藝術(shù)總監(jiān)的身份亮相某公司旗下基于VR技術(shù)的影視品牌發(fā)布會。老謀子也現(xiàn)場透露：“很多傳統(tǒng)行業(yè)的規(guī)則都在逐漸被改寫，不光是電影。我想VR技術(shù)會改變我們的生活，就像現(xiàn)在人手一部智能手機一樣。在未來的某一天，當(dāng)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(shù)。無論對教育、電影還是游戲都將產(chǎn)生影響，并成為下個時代最前沿的技術(shù)。”他相信未來的某天，VR會對電影會產(chǎn)生影響，對電影視覺和新技術(shù)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(xiàn)實”（Virtual Reality, 簡稱VR），其具體內(nèi)涵是：綜合利用計算機圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實及控制等接口設(shè)備，在計算機上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù)。其中，計算機生成的、可交互的三維環(huán)境稱為虛擬環(huán)境（即Virtual Environment，簡稱VE）。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)。它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。通俗的講也就是經(jīng)由計算機產(chǎn)生的對真實環(huán)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(shù)的誕生和發(fā)展：DISCOVERY

這項技術(shù)其實早在1957年就已經(jīng)誕生了。

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

被譽為計算機圖形學(xué)之父的計算機科學(xué)家伊萬·薩瑟蘭(Ivan Sutherland)創(chuàng)造了第一個頭戴式設(shè)備“頭盔顯示器”(Head Mount Device，HMD)——將兩個CRT2虛擬現(xiàn)實(VR)顯示器(顯示不同視角的兩個圖像，來創(chuàng)造立體感覺，與早期的雙機3D的原理一樣)和增強現(xiàn)實(AR)耳機構(gòu)成的立體視覺系統(tǒng)。為承擔(dān)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(dá)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(wǎng)格并覆蓋在佩戴者周圍的環(huán)境上。但由于笨重的體積，它并未像同年發(fā)明的鼠標(biāo)一樣流行開來。

為什么叫“達(dá)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(shù)。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(shù)還沒有完全開發(fā)成功，但研究已經(jīng)表明，你的大腦會響應(yīng)VR中的刺激。一個當(dāng)時經(jīng)常被說起的例子就是有人佩戴VR設(shè)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(shù)的進(jìn)步，它會讓受眾變得越來越困難地區(qū)分現(xiàn)實和虛擬。因此，發(fā)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(jīng)費開展飛行頭盔和軍用仿真器的研發(fā)。1981年，為制作訓(xùn)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(huán)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(xiàn)實系統(tǒng)。1985年，斯科特·費希爾(Scott Fisher)加入該項目后，協(xié)助美國航空航天局來創(chuàng)建虛擬環(huán)境工作站。結(jié)合以前虛擬現(xiàn)實模擬的方面的技術(shù)，如sensorama等，最終做成了一系列標(biāo)配：顯示器、頭部跟蹤器、語音識別、計算機生成圖像、數(shù)據(jù)手套和三維虛擬聲源技術(shù)，大大提高了環(huán)境的擬真度。

到了虛擬現(xiàn)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(xiàn)實耳機(1991年)。并為這一平臺開發(fā)了4款VR游戲。不幸的是，它在當(dāng)時并未給人留下深刻的印象；任天堂在不久之后調(diào)用自己的系統(tǒng)推出了《虛擬男孩》(virtual boy)的游戲。雖然并沒有任何虛擬現(xiàn)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(xiàn)實”鋪平了道路。

2006年末和2007年初一個基于因特網(wǎng)的虛擬世界”第二條命“(Second Life)受到廣泛的關(guān)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(wǎng)絡(luò)。

2012年8月虛擬現(xiàn)實的愛好者拉吉·帕爾默(Lucky Palmer)通過重酬網(wǎng)站籌資近250萬美元，開發(fā)的為電子游戲設(shè)計的頭戴式顯示器“Oculus Rift”開始改變?nèi)藗冇螒虻姆绞健culus 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(chǎn)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(wèi)·科茲(David Coz)和達(dá)米安·亨利(Damien Henry)，利用谷歌“20%時間”的規(guī)定，耗時半年，將智能手機變成一個虛擬現(xiàn)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(shù)的日新月異，如今的VR已經(jīng)不再是當(dāng)年的“達(dá)摩克利斯之劍”。現(xiàn)在它已被運用到各項領(lǐng)域中去。有的課堂甚至使用虛擬現(xiàn)實為學(xué)生演示科學(xué)概念。警方和外科醫(yī)生用它來模擬他們的工作場景。虛擬現(xiàn)實甚至?xí)挥糜谥委煟纾嗅t(yī)療機構(gòu)用此試圖治療患者的恐懼癥。[科普儀器]