科普仪器 | 一篇文章带你了解VR的前世今生！

前几日，著名导演张艺谋以联合创始人及艺术总监的身份亮相某公司旗下基于VR技术的影视品牌发布会。老谋子也现场透露：“很多传统行业的规则都在逐渐被改写，不光是电影。我想VR技术会改变我们的生活，就像现在人手一部智能手机一样。在未来的某一天，当它真正走入我们的生活，成为每个人的生活中必不可少的技术。无论对教育、电影还是游戏都将产生影响，并成为下个时代最前沿的技术。”他相信未来的某天，VR会对电影会产生影响，对电影视觉和新技术敏感的他希望将来能拍一部VR电影。

 那么何谓VR呢？VR也就是“虚拟现实”（Virtual Reality, 简称VR），其具体内涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中，计算机生成的、可交互的三维环境称为虚拟环境（即Virtual Environment，简称VE）。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。通俗的讲也就是经由计算机产生的对真实环境或体验的模拟，对体验者造成的感官体验，包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉甚至更多。

VR技术的诞生和发展：DISCOVERY

这项技术其实早在1957年就已经诞生了。

1957年发明者莫顿·海利希(Morton Heilig)发明了“全传感仿真器“(Sensorama Simulator)的发明。这台计算机结合了35毫米相机拍摄的照片与3D摄影技术，体验者可坐在椅子上把头探进去，通过三面屏来形成空间感，从而获取虚拟现实的体验。基于仿真视觉，构成用户的多感官体验。用户也可以感觉到他们脸上的风（小风扇），闻到香味（气味散发）和道路的颠簸（震动座位），特别是所有企图沉浸在环境之中的用户。这项技术在1962年获得专利，它确实是虚拟现实的开始。

被誉为计算机图形学之父的计算机科学家伊万·萨瑟兰(Ivan Sutherland)创造了第一个头戴式设备“头盔显示器”(Head Mount Device，HMD)——将两个CRT2虚拟现实(VR)显示器(显示不同视角的两个图像，来创造立体感觉，与早期的双机3D的原理一样)和增强现实(AR)耳机构成的立体视觉系统。为承担笨重的显示器和检测体验者视线的方向，他还用了一副机械臂来作支撑，将用户的脑袋吊在天花板上，从而减轻其重量，美其名曰“达摩克利斯之剑”(The Sword of Damocles)。这款显示器能够显示一个简单的几何图形网格并覆盖在佩戴者周围的环境上。但由于笨重的体积，它并未像同年发明的鼠标一样流行开来。

为什么叫“达摩克利斯之剑”呢？

VR是令人兴奋的，但可能也是一项危险的技术。VR体验比看电影或玩视频游戏有着根本的不同。虽然这项技术还没有完全开发成功，但研究已经表明，你的大脑会响应VR中的刺激。一个当时经常被说起的例子就是有人佩戴VR设备站在一个虚拟的悬崖边上。虽然你绝对知道显示世界中没有悬崖，但你仍然会不由自主觉察到自身的危险。随着技术的进步，它会让受众变得越来越困难地区分现实和虚拟。因此，发展中的VR体验正如狄奥尼修斯(Dionysius)的警告。

80年代美国军方投入大量研究经费开展飞行头盔和军用仿真器的研发。1981年，为制作训练宇航员的仿真器，美国国家航空航天局开展了头盔显示器的研究，成立了“虚拟视觉环境显示器”(VIVED4)项目组，并最终研制出第一个包括图形计算机、非接触类传感器与液晶显示器(LCD5)头盔的虚拟现实系统。1985年，斯科特·费希尔(Scott Fisher)加入该项目后，协助美国航空航天局来创建虚拟环境工作站。结合以前虚拟现实模拟的方面的技术，如sensorama等，最终做成了一系列标配：显示器、头部跟踪器、语音识别、计算机生成图像、数据手套和三维虚拟声源技术，大大提高了环境的拟真度。

到了虚拟现实游戏的重要时刻，这段时间里，世嘉推出了它们的第一个虚拟现实耳机(1991年)。并为这一平台开发了4款VR游戏。不幸的是，它在当时并未给人留下深刻的印象；任天堂在不久之后调用自己的系统推出了《虚拟男孩》(virtual boy)的游戏。虽然并没有任何虚拟现实游戏是成功的，但这款游戏的确是第一次尝试，因为它为“虚拟现实”铺平了道路。

2006年末和2007年初一个基于因特网的虚拟世界”第二条命“(Second Life)受到广泛的关注。玩家在游戏中被称为"居民"，可以在虚拟世界中闲逛、社交、聊天和参加各种活动。这种二次元世界也为玩家提供了一个更高层次的社交网络。

2012年8月虚拟现实的爱好者拉吉·帕尔默(Lucky Palmer)通过重酬网站筹资近250万美元，开发的为电子游戏设计的头戴式显示器“Oculus Rift”开始改变人们游戏的方式。Oculus Rift具有两个目镜，每个目镜的分辨率为 640×800，双眼的视觉合并之后拥有 1280×800 的分辨率。并且具有陀螺仪控制的视角是这款游戏产品一大特色，这样一来，游戏的沉浸感大幅提升。Oculus Rift 可以通过 DVI、HDMI、micro USB 接口连接电脑或游戏机。

谷歌法国巴黎部门的两位工程师大卫·科兹(David Coz)和达米安·亨利(Damien Henry)，利用谷歌“20%时间”的规定，耗时半年，将智能手机变成一个虚拟现实的纸盒(Cardboard)。这个看起来非常廉价的纸板盒成为谷歌推出的廉价3D眼镜。

随着技术的日新月异，如今的VR已经不再是当年的“达摩克利斯之剑”。现在它已被运用到各项领域中去。有的课堂甚至使用虚拟现实为学生演示科学概念。警方和外科医生用它来模拟他们的工作场景。虚拟现实甚至会被用于治疗，例如，有医疗机构用此试图治疗患者的恐惧症。[科普仪器]