虚拟现实的三生三世

闲来无事翻篇外文，本博主并非故意蹭热点（奸笑），结尾我会细说为何是三生三世，不是五生五世：

虚拟现实远早于这个概念被创造和形式化之前。在这篇描写虚拟现实发展历史的文章中，我们看看技术如何演变，以及那些起着关键作用的先驱者是如何为我们如今所熟知的虚拟现实铺平道路。

早起尝试——全景画

如果我们更加地严格关注把虚拟现实范围限定在将人置身于幻境下的一种手段，那么虚拟现实的最早尝试肯定是从十九世纪起的360°壁画和全景图。这些绘画旨在填充观看者的整个视野，使他们感受到一些历史事件或场景。[1][2]

1838年 - 立体照片和观看者

希腊数学家欧几里德Euclid发现了人类之所以能洞察立体空间，主要是由左右眼所看到的图像不同而产生的，这种现象被叫做双眼视差Binocular Parallax。在1838年，Charles Wheatstone利用双目视差原理发明出了可以看出立体画面的立体镜。通过立体镜观察两个并排的立体图像或照片给用户提供纵深感和沉浸感。1849年David Brewster以凸透镜取代立体镜中的镜子发明了改良型的立体镜。受欢迎的View-Master立体镜（1939年专利）的后期发展被用于“虚拟旅游”。

而且立体镜的设计原理也应用于当今较为流行的3D立体视觉模拟技术（影院的3D电影屏幕，家用的3D电视），以及结合手机使用谷歌纸板Google Cardboard和低廉的VR头戴式显示器。它们都是通过计算机技术和显示成像技术对左右眼分别提供一组视角不同的画面来营造出双目视差的环境，从而让人感觉到立体画面。[4]

1838年: 立体镜 (Charles Wheatstone)
1849年: 透视立体镜 (David Brewster)
1939年: View-Master立体镜 (William Gruber)

随着时间的推移，人类已经逐渐创造出了更多更丰富的方式来刺激我们的感官。但这一切是随着20世纪电子和计算机技术的出现，才真的开始起飞。

1929—Link Trainer第一个飞行模拟器

1929年，Edward Link发明了Link Trainer（1931年专利），它可能是历史上第一个纯机电的商业飞行模拟器。它由连接到方向舵和转向柱的电动机控制，以修改俯仰和滚转。以小型电动机驱动的装置可以模拟湍流和扰动。这样做是为了更加安全的方式去训练飞行员，当时美国军方以3500美元购买了6个这样的设备。不过这些钱还不到2015年的5万美元。在第二次世界大战期间，超过500,000名飞行员使用10,000多个“Blue Box”Link训练器进行初始培训以提高他们的飞行技能。

左边：Edward Link, 右边: Link Trainer飞行模拟器

1930年代 – 预测VR的科幻故事

在20世纪30年代，斯坦利·G·温鲍姆（Stanley G. Weinbaum）的科幻小说《皮格马利翁的眼镜（Pygmalion’s Spectacles）》，这是被认为探讨虚拟现实的第一部科幻作品，简短的故事中详细地描述了佩戴者可以通过嗅觉、触觉和全息护目镜来体验一个虚构的世界。事后看来，当时Weinbaum对那些佩戴护目镜的人经历的描述，与如今体验虚拟现实的人们的体验有着惊人的相似，这使他成为这个领域真正的远见者，从此VR大幕就此拉开。

1950年代 - Morton Heilig的Sensorama

在20世纪50年代中期，当大部分人还在使用黑白电视的时候，摄影师Morton Heilig成功造出了一台能够正常运转的3D视频机器（1957年）。它能让人沉浸于虚拟摩托车上的骑行体验，感受声响、风吹、震动和布鲁克林马路的味道，他给它起名Sensorama Simulator （1962年获得专利）[5]。

作为杰出的电影摄影师，Morton Heilig 创造Sensorama 的初衷是打造未来影院。Sensorama具有立体声扬声器，立体3D显示器，风扇，气味发生器和一个振动椅等部件，Heilig希望通过这些部件刺激观看者的所有感官，将人完全沉浸在电影中。为此，他还创作了六部短片，拍摄，制作和编辑均由自己完成，短片名字分别为Motorcycle, Belly Dancer, Dune Buggy, helicopter和 A date with Sabina and I’m a coca cola bottle!

下面的视频是关于Sensorama的一次采访。
video：https://v.qq.com/x/page/k0192fapag8.html
（到这里，是VR的第一世，缘起）

1960年 - 第一个VR头戴式显示器

Morton Heilig的下一个发明是Telesphere Mask（1960年获得专利），它虽然是没有任何运动跟踪的非交互式电影媒体，但作为头戴式显示器（HMD）的第一个例子，看起来非常现代，几乎可以看作是早期的Gear VR。

Heilig在申请中将Telesphere 描述为“个人用途的可伸缩电视设备”，实际上它和我们习惯的3D视频头戴设备一样，不同的是它使用缩小的电视管，而不是连接到智能手机或电脑。专利文件这么描述该发明，“给观众带来完全真实的感觉，比如移动彩色三维图像、沉浸其中的视角、立体的声音、气味和空气流动的感觉。”它很轻便，耳朵和眼部的固定装置可以调整，戴在头上很方便。即使很多现代的头戴设备也比不上，而它诞生于一个彩色电视尚未来临的时代。

1961年 Headsight - 第一个运动跟踪HMD

在1961年，两个Philco公司的工程师（Comeau＆Bryan）开发了第一个HMD的前驱物——Headsight。它包括视频屏幕和磁力运动跟踪系统，它链接到闭路电视摄像机。实际上Headsight没有虚拟现实的应用开发程序（该术语讲是不存在），但允许军队对危险情况的沉浸式远程查看，观察者头部移动将移动远程相机，用户可以自然地环视环境。

尽管Headsight缺乏计算机和图像生成的集成，但它仍是VR头戴式显示器演变的第一步。

1965年 - Ivan Sutherland提出的“Ultimate Display”

1965年，计算机图形学之父和虚拟现实之父Ivan Sutherland发表了一篇题为“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[8]。它的概念包括：

观察者通过HMD观看虚拟世界，通过增强的3D声音和触觉来促进用户的沉浸感。
计算机硬件生成3D世界，当观察者转动身体或者眼球时，场景会实时变化。
用户以现实的方式与虚拟世界中的对象交互的能力。

“Ultimate Display必将会是这样，在一个房间内，由电脑可以控制一切存在的物体。人能够坐在房间中显示的椅子上，手能被显示的手铐控制住，而且房间内的人们有可能被突如其来的虚拟子弹击中而致命。通过适当的编程，如此的显示器可以营造出真正地爱丽丝走进的仙境。”- Ivan Sutherland [9]

这篇论文（Ultimate Display）将成为当下整个虚拟和增强现实概念的核心蓝图。

1968年 - 达摩克利之剑

Ivan Sutherland 试图将自己这种幻想以设备的形式制造出来，1968年，Ivan和他的学生Bob Sproull创建了第一款连接到计算机而不是相机的VR/AR头戴显示器, 被称为“达摩克利斯之剑”。名字由来是因为这个设备太过笨重，为了保证用户安全舒适佩戴，Ivan将它和天花板相连，并用一根杆吊在人的脑袋上方。而且计算机生成的图形是非常原始的线框房间和对象。[10][11]

达摩克利之剑的演示视频：https://www.youtube.com/watch?v=NtwZXGprxag

1969年 - 人工现实

Myron Krueger是美国计算机艺术家、互动艺术家。在威斯康星大学攻读博士学位期间，他在1969年从事了许多计算机互动的工作，其中包括GlowFlow。GlowFlow作为早期虚拟现实环境原型，是一个由计算机控制，以人响应作为输入的环境。他也是虚拟现实（VR）和增强现实（AR）领域的早期阶段或第一代研究员之一。

参与艺术创作「Glowflow」之后,提出了电脑互动的观念并将虚拟现实(Virtual Reality)的观念带入了艺术创作,于1985年, 创建了第一个可以让用户与虚拟物体进行交互的Videoplace系统，它是从Glowflow，Metaplay到Psychic space开始的各种这样的系统的改进的结果。

图1是Myron Krueger，图2是GlowFlow演示图片，图3是GlowFlow显示图片

Videoplace的演示视频：https://youtu.be/d4DUIeXSEpk，虽然交互能力有限，但作为一份在1985年提交的答卷，已经非常了不起了！

1987年 – 虚拟现实（Virtual reality）这个名字的诞生

美国VPL公司创建人Jaron Lanier，他被业界称为”虚拟现实之父”，这位集计算机科学家、哲学家和音乐家三种身份于一身的天才在1987年提出了VR概念。VPL公司研发出了一系列虚拟现实设备，包括Dataglove（由该公司的联合创始人 Tom Zimmerman 在工程师 Young Harvill 的协助下所创造出来的。）和EyePhone头戴式显示器和手套[12]。

VPL致力于虚拟现实产品的商业化，逐渐发展成了一家以制造软件产品为导向的公司，当时EyePhone 1的售价为$9400、EyePhone HRX售价为$49000，手套售价为$9000。虽然VPL 在1992年末走向了破产，但作为第一家销售虚拟现实产品的公司，他们做出了非常重大的贡献。Jaron目前从2009年起担任微软的跨学科科学家。

（到这里，是VR的第二世，缘生）

1991年 - Virtuality Group电玩机

于1991年发布的Virtuality 1000CS是20世纪90年代具有影响力的VR设备，是消费级VR的重大飞跃。它使用头显来播放视频和音频，用户可以通过移动和使用3D操纵杆进行虚拟现实交互。该系统使用Amiga 3000计算机来处理大多数游戏的运算。然后，Virtuality 1000CS最终却败给了60,000美金的成本。

我们开始看到公众逐渐可以访问虚拟现实设备，尽管家庭对尖端虚拟现实的拥有仍然遥遥无期。Virtuality集团推出了一系列街机游戏和机器，玩家将佩戴一套VR护目镜，并在游戏机上玩实时的（小于50ms延迟）身临其境的立体3D视觉效果。一些组件也可以通过网络连接在一起，用于多玩家游戏体验。

1992 – The Lawnmower Man割草人

1992年，割草人The Lawnmower Man电影的热播让观众广泛熟知了虚拟现实的概念。电影根据虚拟现实创始人Jaron Lanier早期在实验室的日子改编，描述了虚拟现实能使人进入一个由电脑创造出来的、如同想象力般无限丰富的虚幻世界。其中主人公Jaron由Pierce Brosnan扮演，他是一位对精神残疾病人使用虚拟现实治疗的科学家。电影中所使用的虚拟现实设备是由VPL研究实验室提供，导演Brett Leonard让观影者欣赏到了VPL公司对虚拟现实的灵感。

1993年 – SEGA发布新版VR眼镜

1993年，Sega公司在国际消费电子展（CES）上宣布他们为Sega Genesis游戏机研发了Sega VR耳机。环绕式原型眼镜具有头部跟踪功能，立体音效和用于显示的LCD屏幕。Sega计划在一年后以200美元的售价发布这款产品（这个价格相当于2015年的322美元），同时开发支持这款头显的4款游戏。然而梦想和现实还是存在差距的，设备始终停留在原型阶段，SEGA VR也只能昙花一现。

1995年 – 任天堂Virtual Boy

Virtual Boy是任天堂第一款32位游戏机，它搭载了一块32位处理器，型号为NEC V810，主频为20MHz，同时集成高性能显卡，至少在当时来说是非常先进的。Virtual Boy采用了头戴显示器的设计，内置两块384*224分辨率的红色LED单色显示器，可支持128级对比度的黑色、红色显示。画面如下图所示，只有黑色和红色，但可显示不同深度，来表现不同的层次。由于拥有两块屏幕、模仿人眼视角，即便当时的游戏画面为2D，但也可通过调整视角形成一定的3D效果。

在日本市场，Virtual Boy仅仅上市5个月便下架、美国市场也仅仅坚持不到一年。最终，Virtual Boy全球销量不到100万台，无疑它是一个商业失败。报告中阐述失败的原因是缺乏图形颜色（只有红黑色），缺乏软件支持，缺乏游戏资源，以及很难在一个舒适位置使用控制台。[14]

整个90年代，基本跟VR搭上关系的公司都希望能够“布局”VR，但大多数以失败告终，原因主要是技术不够成熟，产品成本颇高。但这一代VR的尝试，为后续VR的积累和扩展打下了坚实的基础。与此同时，虚拟现实在全世界得到进一步的推广，尽管没有得到市场的认可，但大大丰富了虚拟现实领域的技术理论。

21世纪的前十年 - 爆发前夜的静默酝酿

在21世纪的第一个十年里，手机和智能手机迎来爆发，虚拟现实仿佛被人遗忘。尽管在市场尝试上不太乐观，但人们从未停止在VR领域的研究和开拓。索尼在这段时间推出了3公斤重的头盔，Sensics公司也推出了高分辨率，超宽视野的显示设备piSight，还有其他公司，也在连续性推出各类产品。由于VR技术在科技圈已经充分扩展，科学界与学术界对其越来越重视，VR在医疗、飞行、制造和军事领域开始得到深入的应用研究。

2006年的时候，美国国防部就花了2000多万美金建立了一套虚拟世界的《城市决策》培训计划，专门让相关工作人员进行模拟迅雷，一方面提高大家的应对城市危机能力，另一方面测试技术的水平。两年后的2008年，美国南加州大学的临床心理学家利用虚拟现实治疗创伤后应激障碍，通过开发了一款“虚拟伊拉克”的治疗游戏，帮助那些从伊拉克回来的军人患者。这些例子都在证明，VR已经开始渗透到各个领域，并生根发芽。[15][16]

21世纪 – 虚拟现实的井喷

高密度显示器和3D图形功能的智能手机的兴起，使得新一代轻量级高实用性的虚拟现实设备成为可能。深度传感摄像机传感器套件，运动控制器和自然的人机界面已经是日常人类计算任务的一部分。2014年Facebook以20亿美元收购Oculus工作室，这让全球投资者的目光又一次聚焦到了VR行业，自此VR浪潮开始席卷全球。
如今，以HTC、微软、Facebook等科技巨头已经发力VR产业，全球VR产业进入初步产业化阶段，涌现出了HTC Vive、Oculus Rift、暴风魔镜等一系列优秀产品，大批中国企业也纷纷进军VR市场。据《中国虚拟现实（VR）行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》显示，仅2015年一年，我国虚拟现实行业市场规模就达到15亿元左右，2016年达到56.6亿元，2020年VR设备出货量预计将达到820万台，价值接近600亿元。
巨大的市场潜能让国内资本对VR产业趋之如骛。从2014年到2015年6月VR产业的投资情况来看，53%的投资集中在硬件设备的制作上，36%集中在内容制作，余下的11%则集中在分发平台，硬件设备方面表现突出，有9家企业获得了投资。阿里巴巴、腾讯、百度等巨头纷纷布局VR产业链，VR创业者也大批涌入，据不完全统计，目前国内有超过150家的VR设备开发公司，这个队伍还在不断扩大。
（到这里，是VR的第三世，经历过生死逐渐走向繁荣）

参考：
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Panoramic_painting
[2] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E6%99%AF%E5%9B%BE
[3] https://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html
[4] http://note.youdao.com/share/?id=47c7c591e28e618e5225a9a4ab8a4815&type=note#/
[5] http://www.leiphone.com/news/201604/aPQEC6l7exN5QScy.html
[6] https://v.qq.com/x/page/k0192fapag8.html
[7] http://www.iheima.com/zixun/2016/0613/156475.shtml
[8] http://sanwen.net/a/ganoibo.html
[9] http://www.52tq.net/a/remenhuati/2016/0201/1918272_3.html
[10] http://www.ithome.com/html/next/151322.htm
[11] http://www.tuicool.com/articles/IzENVz
[12] http://geekview.baijia.baidu.com/article/475220
[13] http://vr.yesky.com/182/108377182all.shtml
[14] http://news.pcgames.com.cn/580/5804332.html
[15] http://cache.baiducontent.com/c?m=9d78d513d9d437ad4f9a9f697c10c011194381132ba1d0020ed7843991732837501697ac56520443939b733d47e90b4beb832b6f715877e7c8df883d8de8c97e689f27432141d95c50ce1aadc94c21c5249558ed&p=8b2a971f91d207ea44bd9b7d0e42&newp=91769a478c8c57ff57ee9739174b92695803ed603dd4da01298ffe0cc4241a1a1a3aecbf26291707d7c6766500a8425ce8f63474310834f1f689df08d2ecce7e75c731&user=baidu&fm=sc&query=%D0%E9%C4%E2%D2%C1%C0%AD%BF%CB&qid=ae25658f000f7795&p1=3
[16] http://www.iheima.com/zixun/2016/0613/156475.shtml
[17] http://www.vrtoutiao.com/archives/264893

与本文无关，天下文章一大抄，虽说如此我还是参考了很多文章，整理了些信息。始终只是觉得无聊罢了。

好啦，突然想到凤九和东华，明知没可能的事，但还是想常伴你。

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