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虚拟现实是什么鬼?

虚拟现实是什么鬼?

作者: mushanjun02 | 来源:发表于2018-06-29 16:19 被阅读0次

    全文内容围绕如下几个核心问题展开:

    virtual reality是什么技术?

    virtual reality这个名词是怎么出现的?即这个名词的起源

    这项技术是什么时候什么情况开始出现的?

    virtual reality的历史过程中有什么大事件?

    virtual reality 的研究方向是什么时候确立的?方向是什么?


    那就开始这篇关于虚拟现实历史的简短介绍,以问答的方式一点点介绍。

    virtual reality是什么技术?

    虚拟现实(英语:virtual reality,缩写VR),简称虚拟技术,也称虚拟环境,是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界提供用户关于视觉等感官的模拟,让用户感觉仿佛身历其境,可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。用户进行位置移动时,计算机可以立即进行复杂的运算,将精确的三维世界视频传回产生临场感。—来源维基百科中文条目“虚拟现实”。

    就现在目前消费者所知情况而言,具体体现为使用一个类似眼镜的设备(东西)盖住眼睛,眼睛在这个眼镜里面能正常的看到各种图像、视频或者是场景,就像平时看这个世界一样,而这些眼睛所能看到的都是计算机生成的,都是数字化的,“假”的。

    打个比喻就是:在家里带上眼镜的一瞬间,你会发现你看到的可能是某个小岛的沙滩,你回头一看,会发现你后面居然还有一个木制的小屋,你环视四周,你会发现本来应该在家里的你却出现在这个沙滩上,虽然大脑告诉你不应该这样,可是你的眼睛看到的一切都在告诉你,你在一个有着度假小屋的沙滩上。

    virtual reality这个名词是怎么出现的?即这个名词的起源

    这个名词的起源我想分为两个方面回答,名词出现的时间以及名词被使用于指代这项技术的时间。在回答问题前需要理解一个概念:名词出现的时间不一定等于名词被使用于指代这项技术。拿百度举例,百度两个字可能在很早以前就出现了,但是这不能证明百度这个搜索引擎很早以前就出现了。

    这个名词/术语的第一次出现是在1938年的《戏剧及其重影》(The Theatre and It’s Double)中,被用于形容剧院。

    但是真正让这个名词被广大从业者接受,被媒体和民众熟知的时间却是在1989年,被杰伦·拉尼尔(Jaron Lanier)【VPL公司创始人,VPL是第一家售卖商业化vr设备的公司】所提出及普及,除了普及这个名词,拉尼尔还提出了我们现在所熟悉的virtual reality的定义,即上文维基百科中文条目中所述内容。

    基于上述情况,现在我们口中说的这个名词可以认为它是在1989年起源。

    这项技术是什么时候什么情况开始出现的?

    (学术层面和实践层面)

    在回答这个问题前需要知道,在vr起源的历史中,实践层面的起源是不同于学术(技术理论)层面的起源。现在整理的vr历史都是根据已知的vr概念往前找契合这个概念的事物。这就出现了一个问题,有的事物的出现根本不是以这个概念为基础而产生的,是无意识的在实践过程中制造了符合这个概念的事物。

    在目前看到的所有关于vr设备起源的资料中都提及到Sensorama这台机器(图1),它就是一个明显的例子,它不是根据vr的概念而被制作出来,而是作为一个观影设备被制造出来。制作者想要通过它提供更强的沉浸感,有点类似多屏的4D影院。

    (图1:Sensorama)

    正式从实践和学术两个层面的的起源讲起,实践在前,学术在后。

    实践上的起源:

    1929年,Edward Link设计了一种让受训者通过仿真设备在练习时获得在真实飞行过程感觉的室内飞行员训练模拟器。这个模拟器较早体现了虚拟现实的思想。

    1962年,莫顿·海利格(Morton Heilig)制作出命为“Sensorama”的多通道仿真体验系统原型机,是世界上第一台具有“虚拟现实思想”的装置,用户可以感知预先设置好的的体验,包括景观、声音、气味、振动和风,虽然没有交互的功能,但是他仍然被认为是提出并实践“沉浸式vr系统”概念(该系统也就是我们目前见到的vr)的先驱者。

    以上就是历史上比较突出和重要的实践产物,都是体现了“通过技术手段提供仿真体验,仿佛身临其境”这一思想,该思想也就是后来拉尼尔提出的定义的概括。根据这一定义往前追溯,则发现了前人的实践成果。

    接下来是关于学术上的起源部分,一个人提出了研究畅想,几年后做出了真正意义上的可交互的vr原型机。

    先介绍一点背景,伊凡·苏泽兰(图2),他是世界上第一个图形化交互程序sketcpad(该程序在1963被编写出来)的设计者,现有的很多图形化交互手段及思想都可以在他的程序中找到痕迹,人称计算机图形学之父,还有人说他是HCI领域的祖师爷,不管是什么称号,这都是他在计算机领域深耕的结果。

    (图2:伊凡·苏泽兰)

    有了这一些经历后,他在1965年发表了一篇名为“The Ultimate Display”(终极显示)的论文,这是VR技术在学术研究上的第一次露面。苏泽兰在论文中提出了VR技术的研究方向和愿景,讨论了关于“显示”的可能和未来。他在论文中讨论了如何把计算机的显示屏幕作为观看虚拟世界的窗口,还有全新的多样化交互手段以及反馈等内容。

    1968年,在发表论文后的第三年,苏泽兰主持设计和开发出了“达摩克利斯之剑”,人类史上第一个带跟踪器的头戴式立体显示屏(Head Mounted Display),也是史上最早的可交互的VR设备。

    下面就放上“The Ultimate Display”里描述VR愿景的论文片段。

    “The ultimate display would, of course, be a room within which the computer can control the existence of matter. A chair displayed in such a room would be good enough to sit in. Handcuffs displayed in such a room would be confining, and a bullet displayed in such a room would be fatal. With appropriate programming such a display could literally be the Wonderland into which Alice walked.”

    最终的显示应该是一个可以被计算机控制物质存在的房间。这个房间里的东西都像是真实的一样,椅子是可以坐上去的,手铐是可以被用作束缚,子弹也是可以致命。通过适当的编程后,最终的显示可以成为爱丽丝梦游仙境中的仙境。(忽略我拙劣的翻译)

    大致意思是可以在数字世界里制造一个具有“真实”世界物理属性的环境。

    virtual reality的历史过程中有什么大事件?

    这部分主要以几个历史事件作为节点来叙述。以伊凡·苏泽兰的的研究作为起点,均选取对VR发展有重要影响的主要事件。

    1965年,伊凡·苏泽兰发表了“The Ultimate Display”这篇描述研究方向和愿景的论文。

    1967年,北卡罗莱纳大学的学者开始了关于虚拟环境的力反馈研究。

    1968年,伊凡·苏泽兰主持设计和开发了“达摩克利斯之剑”(图3)这个史上第一个可交互的HMD 设备。

    (图3)

    1977年,世界上第一个数据手套被研制出来,可以简单检测手指的弯曲程度,这是一种新的交互手段。

    1982年,雅达利成立虚拟现实研究室,催生出了更成熟的数据手套方案。

    1989年,雅达利虚拟现实研究室的前员工杰伦·拉尼尔创办了第一个商业化的售卖VR设备的公司VPL,同时提出并普及了“virtual reality”这个名词术语。

    1990年,SIGGRAPH会议上确立了VR的具体研究方向,即实时的三维图像生成技术,多传感器交互技术,高分辨率显示技术。

    1992年,美国空军的研究人员制造出第一个VR上半身骨骼系统。

    2007年,谷歌整合“斯坦福城市街区”项目里的图像采集技术,而后推出“谷歌地球”这一项目,VR内容有了新的发展方向。

    2010年,帕尔默·拉奇(oculus vr的创始人)开发了oculus rift的第一个原型机(图4),该原型机具有当时消费市场上没有见过的90度宽广视野。

    (图4)

    2013年,oculus的开发者版本正式发售,价格适中,成功的把VR设备的价格降低至消费者可接受的程度,而在过去,一套VR设备动辄上万美金。

    2014年,oculus与三星合作推出针对移动设备的Gear vr 移动端头显,谷歌则在I/O开发者大会上推出了cardboard(纸盒折出的头显,如图5),这是移动端设备被vr关注的一年。

    (图5)

    2015年,HTC与Valve合作开发的HTC VIVE头显(图6)正式发布,随后几个月发布了消费者版本。vive基站使得用户可以在虚拟空间中移动,成功的把消费市场上的VR体验提高到了一个新的高度。

    (图6)

    2016年,oculus rift消费者版本(图7)发售。

    (图7)

    2016-2018这几年内,VR在消费市场上也经历了沉浮,移动端的头显设备也推陈出新。硬件的稳定发展使得许多公司开始把目光投到了软件的发展上,即VR内容的发展上。有推出VR内容平台的,也有推出VR体验内容的,种类繁多。能力不足,也就无法进行更详细的梳理。

    上述内容并非详细的事件叙述,更详细详细的资料可以在网上找到资料。

    virtual reality 的研究方向是什么时候确立的?方向是什么?

    1965年,伊凡·苏泽兰在“The Ultimate Display”(终极显示)探讨了关于“最终显示”的可能性,为VR的发展提供了初始方向和愿景。在经过多年的发展以及杰伦·拉尼尔对VR的普及,这项技术开始被瞩目。1990年,在拉斯维加斯的SIGGRAPH会议上确立了VR的具体研究方向,即实时的三维图像生成技术,多传感器交互技术,高分辨率显示技术。此时,VR的发展方向才正式被确立下来。

    回顾过去的发展历程,正是由于这三个方向的快速发展,VR才得以在21世纪再次被瞩目。强大的计算机可以完成高强度的实时三维图像生成,多种新技术的发展使得多传感交互技术方向有了更多可能。而作为数字时代不可或缺的高分辨率显示技术,随着各种显示屏幕的推陈出新,高分辨率显示技术的发展速度也不容忽视。计算机图像学的发展使得数字仿真不再是那么遥远,现有的数字游戏以及电影就向我们证明了这一点,CG技术能做到什么程度。

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