虚拟之路:从VR到全息虚拟 简析VR技术的60年发展演变过程

2016-02-16 09:10 来源:17173 gallonwang

罗马不是一天建成的,虚拟技术也不是一天成熟的。

以VR为代表的虚拟现实技术(以下简称虚拟技术)日益成为面向未来的技术趋势,各种企业布局VR产业链的新闻层出不穷。连苹果也开始组建VR和AR技术团队,以开发能够匹敌Oculus Rift和微软HoloLens的产品。苹果甚至开始山寨谷歌Cardboard产品,于日前推出了支持iPhone的VR外设。

话说回来,如果不是Oculus Rift在2014年被Facebook以20亿美金收购,人们对虚拟技术的关注度不会有今天这么高。虚拟技术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。

VR四重奏

虚拟技术最初出现的时候,还没有正式确定虚拟现实的名称。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。虽然,这款比鼠标还要早诞生6年的设备没有太多现实意义,但却在无形中开启了虚拟技术的先河。

到了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。

4R之路

虚拟技术高峰的再次来临,始于2012年在众筹网站Kickstarter开启的、名为Oculus的VR设备的众筹计划。这个计划的目标是给大众带来宽视角、低延迟且低成本的沉浸式虚拟体验设备,最终该计划筹集到了250万美元并获得了1600万的A轮融资,idsoftware的创始人之一、“FPS游戏之父”约翰卡马克大神于2013年加盟令Oculus名声大造,到2014年,Oculus更是以20亿美元的价格被Facebook收购,更是彻底引爆了用户对虚拟现实的关注。

虽然VR技术再次引人关注是2012年的事情,但并不意味着在此之前技术就处于停滞状态,从2011年开始,索尼就发布了自己的头戴式显示器HMZ系列,从当年的HMZ-T1到现在的HMZ-T3W,直到被命名为PSVR的PS游戏主机专属虚拟头盔面世。

当VR技术的热情被引爆之后,除了索尼PSVR与Oculus之外,国内外的软硬件厂商纷纷布局VR领域,有以PSVR、HTC vive、九又为代表的一体机头盔、也出现了以三星Gear VR、暴风墨镜、谷歌Cardboard为代表的支持手机直插的移动VR头盔。

VR设备飞速跃进的同时,虚拟技术本身也已经不再局限于VR,出现了VR以外的AR、MR和CR技术。

AR技术名为增强现实技术,它将真实世界的信息和虚拟世界的信息无缝显示在同一空间(头盔屏幕)中,且使两种信息产生奇妙的交互,使得人们可以真实感知。这与提供沉浸式体验的VR技术具有明显不同,其硬件设备以谷歌眼镜为代表。

2014年4月,谷歌发布了一款具有“拓展现实”功能(AR)的谷歌眼镜,然而对于大多数用户来说,超过一万元人民币的价格确实不太具有性价比,所以在2015年1月19日,谷歌停止了谷歌眼镜的“探索者”项目。

在各路巨头纷纷布局虚拟技术之时,老牌厂商微软发布了Hololens头盔加入“虚拟”大战,虽然Hololens头盔具有与AR一样的真实和虚拟信息显示功能,但严格意义上来说,Hololens并不是一款AR设备,因为它不只是增强了现实,从微软发布的多个功能视频上来看,你可以戴着它进行摩托车设计,你戴着它在客厅玩游戏,客厅就是你游戏的地图,虚拟元素以全息3D的方式显示,这就是混合虚拟现实(MR,Mix Reality)的理念。

MR设备给你的是一个混沌的世界,它将物理世界实时并且彻底地Bite化,同时又包含了VR和AR设备的功能,从理论上来说,MR技术更有想象空间。

除MR之外,还有另一种影像现实(CR,Cinematic Reality)理念也与VR和AR技术有着明显的区别。CR概念是Google投资的Magic Leap提出,亦被称为“视网膜投影”。其核心在于,通过光波传导棱镜设计,Magic Leap从多角度将画面直接投射于用户视网膜,从而达到“欺骗”大脑的目的。就是说,画面不是显示在屏幕上,而是直接与视网膜交互,这与MR技术有相似的理念,但同时也有助于解决Hololens头盔视野狭窄与眩晕的问题。可以说,CR是一种终极的虚拟技术,只是目前实现起来还需要一定时间。

以VR为代表的虚拟技术已经为人类昭示了全新的未来,在各行各业的广泛前景势必会革命性改变人类的未来。虚拟设备的成本不断降低,虚拟游戏、虚拟色情等应用日益成熟,虚拟社交、虚拟广告、虚拟展示、医疗、国防这些都将逐渐实现。尽管还有各种问题,但我们始终相信,虚拟世界的大门已经对人类开启,无论是谁都无法阻挡。

本文首发于17173,光速追猎者,独立游戏行业观察者,祝各位小伙伴新年快乐!越来越猴赛雷!


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