聊一聊VR的前世今生，和它以后的事情

—— 引言——

这是一篇聊vr前世今生的推文。从1929年到现在，vr经历过哪些大事件；而对一个普通人而言，这项技术到底是什么，这里有答案。关于“vr该何去何从”这一问题，从vr历史或许会有一些启发。了解过去是为了更好的立足在现在，走向未来。所以，vr的过去值得了解一下。

—— 1.这是个温暖的冬天 ——

对于虚拟现实（后简称：vr）的了解，很多人是在2016年铺天盖地的宣传中了解到这项技术，或者仅仅是听过这个名词。但这些不妨碍它像烟花一样，蓄力升空，绽放，最后消逝在眼前。

图0-steam社区好评度

2018年，国外出现了一款刷爆社交网络的vr游戏《Beat Saber》，游戏评价极高（如图0所示），让vr又再次被关注，场景如图1.2所示。2019年伊始，工信部发布了《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》，凛冬好像有了结束的征兆。

图1.1-beat saber

图1.2-达斯·魔尔双手剑模式（真·绝地武士）

—— 2.一个行外人的vr初体验 ——

第一次接触到vr的时候，它强烈的临场感、沉浸性，一度让我怀疑自己到底在哪。对我来说，这样的体验是前所未有的，和所有第一次体验vr的人一样，对这种奇幻的体验印象深刻。这种体验是难以言说的，只有亲自体验后才能明白，我也是那时候才真正理解身临其境的含义。

2015年的冬天，HTC VIVE在北京举行了一场体验会，印象中记得是在宇宙中心五道口附近，当时感觉整个地区弥漫着学霸的气息。一想到我待会要体验到vr，我的内心...其实是很平静的，其实我对这个产品能提供的体验没有什么概念。后来，我被体验时的恐高表现狠狠地打脸了。

图2（2015年体验时拍摄的现场图片）

当时体验没有选到最刺激的丧尸射击游戏，而是选到了《the blu》(也叫蔚蓝：鲸鱼邂逅)，如图3所示，以及一个机器人维修的小游戏。

图3-《the blu》游戏场景

工作人员引导我穿戴好设备去体验《the blu》，开始体验后，我有那么一瞬间感觉到窒息。因为此刻的我不再是在房间里，而是在水底的一艘沉船上，下意识的以为要溺水了。看到头上有条大鲸鱼，我内心疯狂的说出“卧槽”，“哇”，“好大”一类的感慨词。在机器人维修游戏里，一度出现脚底的地板脱落的场景，看到脚下的深渊时，轻微恐高的我内心其实真的很慌，还下意识的伸出脚去确认一下，就像图4那样。

图4-在工作人员眼中的我

这些微微尴尬的表现都说明vr的体验真的比想象中来的真实和奇幻。

——  3.什么是虚拟现实（vr） ——

所以，vr到底是个什么技术，它到底是什么。

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。

上述定义来源维基百科中文条目“虚拟现实”，是由Jaron Lanier（图5）在九十年代完成普及和推广，并得到业界一致承认。

图5-Jaron Lanier

简单的说，21世纪的vr就是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。

将“体验vr的过程”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，你会发现有很多椰子树，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是这样的，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。

—— 4.vr发展简史 ——

1929年——vr初现。

Edward Link设计了一种用于室内训练飞行员的模拟器（图6所示），让受训者通过仿真设备在练习时获得在真实飞行过程中的感觉，较早体现了虚拟现实的思想。

图6-设计者和模拟器

1962年——无意识制作的vr原型。

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，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”概念的先驱者。有趣的是，该设备的设计者是秉承着制作一个拥有更丰富体验的影像观看设备，本质上，这个原型机也可以被认为是4d影院的初始版本。

图7-Sensorama

1965年——正式提出vr技术的构想。

时任哈佛大学电气工程助理教授的伊凡·苏泽兰（Ivan Sutherland，计算机图形学先驱，世界上第一个图形化程序sketchpad的设计者，图8）发表了一篇名为“The Ultimate Display（终极显示）”论文，在学术界提出了虚拟现实技术的构想。

图8-伊凡·苏泽兰

下述为论文结尾对vr技术的期望：

“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.”

“终极显示”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，“终极显示”可以成为爱丽丝梦游仙境中的仙境。（原谅我拙劣的翻译）

1967年——力反馈的研究。

在Frederrick的指导下，北卡罗莱纳大学的学者们开始“Grop”计划，研究力反馈，即如何让用户感受到虚拟环境的力作用。

1968年——可交互的vr设备原型出现。

伊凡·苏泽兰（Ivan Sutherland）主持设计和开发了人类第一个带跟踪器的头戴式立体显示屏（Head Mounted Display）“达摩克利斯之剑”，是人类历史上最早的可交互的虚拟现实设备。

图9-达摩克利斯之剑

视频-达摩克利斯之剑演示.mp4

 1970年——和虚拟对象交互。

Myron Krueger等人在Videoplace 实验室创造了一个人造现实-“glowflow”，并对用户的动作和行为做出了回应，这是首次用户可以不通过手套或头戴式显示器与虚拟对象进行交互。

（题外话：此系统有早期数字媒体互动的迹象，是早期互动艺术，但也有人认为这同时是早期ar思想逆向后的体现，将现实叠加在虚拟环境中。）

图10-“glowflow”原理图

图11-“glowflow”交互场景

1977年——第一个数据手套。

Dan Sandin 、Tom DeFanti 、Rich Sayre 研制出了第一个数据手套-SayreGlove，通过传感器可以简单的检测手指的弯曲程度。这一事物的出现意味着交互技术方面的突破。

图12-第一个数据手套

图13-第一个数据手套

1982年——Atari入局。

Atari成立了虚拟现实研究室，催生出更实用的数据手套技术方案。（该公司很重要，间接推动了virtual reality这一名词的产生）

1979 - LEEP 光学系统方案的出现

"The Large Expanse, Extra Perspective (LEEP) optical system was designed by Eric Howlett in 1979 and provides the basis for most of the current virtual reality helmets available today. ”

大跨度，超视角光学（LEEP）系统是由Eric Howlett在1979年设计的，并成为当今大多数的虚拟现实头盔设备可运行的基础——俄亥俄州立大学设计教授韦恩卡尔森。（来源：维基百科）

该系统为现今的 vr头盔提供了技术基础，具有革命性意义。leep系统拥有一个超大的宽广视野，如图13.1所示，可以将提供的图像转换成立体图像，即现在的3d电影效果，其提供的深度和真实感让人印象深刻。

图13.1-LEEP系统的原理（现双屏幕方案的基础）

1989年——VPL公司创立、virtual reality 一词的普及。

Atari虚拟现实研究室的前员工Jaron Lanier创办了VPL公司并普及了virtual reality 这个术语。其公司推出了一套商业化的虚拟现实产品（包含硬件以及相应控制组件的编程语言）-eyephone，如图14所示。VPL是第一个销售虚拟现实产品的公司。目前虚拟现实的定义是Lanier推动确立的，同时他也是将vr推向流行文化的重要推手。

图14-旧金山电信展上的eyephone演示

图15-使用vr设备的Jaron Lanier

1990年——vr的实战。

NASA采用vpl公司的一整套解决方案开发了一个虚拟接口环境工作站-Virtual Interface Environment Workstation (VIEW)，用在与太空探索方向相关的项目中。

图16-Virtual Interface Environment Workstation

1990年——确立vr的研究方向。

美国拉斯维加斯举办的SIGGRAPH会议上给出了虚拟现实的具体研究方向，即实时的三维图形生成技术，多传感器交互技术、高分辨率现实技术。这些都是底层的技术研究方向，旨在让虚拟现实这项技术发展成熟，在应用层面没有给出相应的方向。

1991年——NASA设计了一套可以在地球控制火星探测器的虚拟现实系统，虽然延迟很高，但仍是一大突破。

整个九十年代，美国引起一场vr风暴，vr的第一次爆发出现。整个加州都在疯狂传唱，然后骤然谢幕，随后vr在各大学校中蛰伏发展。当时的人们也认为，这是vr的元年，然而现实却很魔幻。一位人机交互领域的学者在她的著作中曾提及这场疯狂的浪潮。

图17-盛况描述

2007年——谷歌整合自2001年开始实施的“斯坦福城市街区”项目技术推出谷歌街景，街景图像通过图像采集和图像拼接得到，全景图像技术开始被公众熟知，也为虚拟现实内容的发展提供了新方向。

2010年——帕尔默·拉奇(Palmer Luckey)开发出了oculus rift的第一个原型机pr1，如图17所示。它具有90度的视野，这是当时消费市场上没有见过的。但是拉奇对早期pr1和pr2使用的是单个屏幕展示图像的方案并不满意，后来基于LEEP系统的解决方案进行后续改进。

图18-oculus pr1原型机

图19-oculus pr1

2012年——oculus vr 在美国的e3上展示了oculus rift 原型。

2013年——oculus rift 的开发者版本（DK系列）正式发售，如图20所示。大部分高校的第一套vr设备一般都是这系列，性价比极高。此前的vr设备都是一套庞大“系统&硬件”的打包方案，价格和占地都不一般。

图20-佩戴oculus DK1的拉奇

图21-oculus dk2

2014年——oculus vr与三星合作推出针对移动设备的gear vr 虚拟现实头戴式显示设备，图22。谷歌则在I/O开发者大会上推出了cardboard（纸盒折出的头显），图23，这是移动端vr设备被关注的一年。

图22-gear vr

图23-谷歌cardboard纸盒

有意思的是，谷歌的行为在部分资深从业者眼中是一个捣乱分子，因为cardboard带来的vr体验效果远比不上pc端，是打了大折扣的vr体验，会打破“vr体验超级棒“的印象。但是cardboard带来的价值远大于破坏，是它真正意义上让大部分人有机会了解到、甚至体验到vr技术。

虽然的确有部分内容体验欠佳，但是它的普及意义却不容抹杀。它代表了另外一种解决方案，告知开发者们“将智能手机转化成vr设备”或许是个不错的主意，将精力放到内容开发上。现在的vr头显开发不是几人团队就可以去做的，拥有研发头显设备能力的团队只是众多具有数字软硬件开发能力的团队中的一小部分。显然，其余的团队都是被闲置的开发资源，pc头显会导致开发成本过高，但是，移动端的vr设备则不会。

“搞个纸盒，拿起平时使用的手机，开干吧，开发者们，用手机实时查看你的努力成果”这才是cardboard背后隐含的意义。

2014年——FB收购oculus。激荡的一年，扎克伯格砸出大笔的钱收购oculus公司，也是这一大动作使得vr开始正式走入大众眼中，vr之名开始被疯狂的传唱，vr的爆发迹象初显。

2015年——HTC与Valve合作开发的HTC VIVE头显正式发布，如图24所示。

图24-HTC VIVE

2016年——1.oculus公司正式发售的oculus rift消费者版本cv1成功的把vr设备的价格拉低至599美元，如图25所示。cv1与过去90年代动辄上万美元的的设备完全不同，这一事件成功将vr设备的价格降低至大部分人可以承受的，并且还拥有不错的vr体验。2.谷歌在I /O全球开发者大会公布Daydream，是由一个虚拟现实（vr）平台，用于支持vr开发者们。

图25-oculus rift cv1

2016年，史称vr元年，但从历史进程中看，这只是vr的第二次疯狂爆发而已，是多方因素推动下导致的爆发，资本的青睐、计算机图形技术的进步、以及最重要的硬件设备拥有了消费级的代表。看似高大上的技术和设备出现能成为消费品的迹象，可以变成消费者能消费的技术和设备，这才是疯狂爆发的根源。

2018年——HTC VIVE推出无线套装，如图26所示，这意味着现有那根束缚着体验者的线消失了，体验更加舒适。

图26-无线套装

2016年-2018年，基本的事情就是硬件不断发展，国内的大部分厂商开始攻克以移动设备为基础的手机盒子vr设备方案，oculus和HTC 做的事情更多是在不断优化自己的硬件设备，同时在搭建自身的生态。整个领域看起来一片繁荣，各方力量鼓足干劲开拓疆域。许多的vr内容应用像雨后春笋般出现，大量的vr内容出现，或许可能质量欠佳，但是量变引起质变。大量内容产品的背后意味着整个vr内容领域在迅速地累积开发经验和设计经验。

多么熟悉的一个画面，就像是九十年代的那个疯狂时期。历史总是在反反复复，总会发生相似的事情，后来寒冬来了，没有几个人在讨论vr了。但是，这次的爆发浪潮也带来了宝贵的发展经验，vr的发展也会趋于稳定。

——  5.这些历史教会我们的事 ——

上面的历史事件都是节选的部分，历史一定远比上述所说的复杂和坎坷。但是，观察历史进程，我们却可以发现一些事实和得到一些启发。

1.半个多世纪的时间，vr的重点都在解决硬件问题，即如何让人们进入到虚拟世界。作为多种技术集合的设想，它还很年轻。

2.元年不是前几年，寒冬也不是第一次。九十年代的VPL引发第一次浪潮，后来，oculus被收购，于是浪潮再起。

3.历史证明，vr是伴随着其他基础技术的突破、发展而发展。寒冬某种意义上是让大家看清楚了现实，和过去爆发的浪潮对比，这一次的vr远比以往成熟。

4.硬件不是所有人都可以搞，但是，与硬件对应的“软件”领域则正好相反。现在的硬件设备可以支持非常不错的vr软件内容。怎么做vr内容需要很多人去探索，现在则是一个不错的探索时期。做数字产品/内容的经验大家都有，只是缺乏vr化的经验。

5.vr一直在发展，只是走在路上的人会变少。君不见九十年代过后，vr在其他领域蛰伏，等待登台的机会，这不，近几年就上了一次舞台展现自己。

图27

——  6.虚拟现实（vr）何去何从 ——

未来可能很艰难，但总有再见面的一天。现在的硬件技术已经很可以了，就差好的vr内容，有了好的内容，用户就不会忘记vr，他们会期待更好的内容和硬件。

新经济增长主义的SLIM理论阐述了技术的变革和生产力的增长是一个线性模型，大致可理解为基础科学的成果影响应用科学的发现，继而引发创造性的行为发生，创造性的行为刺激并为新兴商业产品及生产方法的引进提供基础-（《基于SLIM理论的CCD技术发展探究》）。

图28

用它理解vr的历史发展就可以发现，基础技术的发展促进了vr的发展。计算机的出现使得vr构想有了现实基础，在有一定的技术发展基础下，VPL公司集成了各种计算机技术，创造了一款产品并开始进行商业运作。同理，2015年前后，现代计算机的计算能力远超以往，各种高清屏幕在消费市场层出不穷，《阿凡达》用事实告诉全世界，CG技术已经可以做到假以乱真，而交互技术的发展也没有落后。于是，oculus推出的产品让人看到了未来，就给人一种只要把现有的成熟技术集合在一起就可以搞好vr的幻象。

幻象虽然消失，但是也不是一地鸡毛啊，毕竟技术一直在发展，vr也重新被人记住。只有被记住了才有机会。全球不少大学都设立了实验室对vr进行研究，此举让一些学生认识到这项技术并在心中种下一个种子。说不定，哪一天这些学生搞出来奇技淫巧的作品会触发新的一代浪潮爆发。人才是支撑vr能顽强走下去的最大力量，oculus的创始人以前不也是一个沉迷在vr社区的学生嘛。

——End——

参考来源/资料：

1.维基百科 & 谷歌搜索

2.Ivan Sutherland - 《The Ultimate Display》.

3.申蔚，曾文琪 . 《虚拟现实技术》.清华大学出版社.

4.李欣 . 《虚拟现实及其教育应用》.科学出版社.

5.Tony Parisi著，王莉莉等译 . 《学习虚拟现实-桌面、网络与移动设备的沉浸式体验与应用开发指南》.科学出版社.

6.Brenda Laurel著，赵利通译 . 《人机交互与戏剧表演》 .

7.田星宇，辛向阳.《基于SLIM理论的CCD技术发展探究》.

图片来源：

（图1.1来源：

http://vr.sina.com.cn/news/gametest/2018-05-03/doc-ifzfkmth8289884.shtml）

（图1.2来源：http://sh.qihoo.com/pc/96fa9e513e08e5eb7?sign=360_e39369d1）

（图3来源：steam平台 the blu 游戏展示页面）

（图4来源：百度搜索）

（图5来源：https://paulgriffincfy.wordpress.com/2012/02/15/jaron-lanier-on-the-news/）

（图6来源：谷歌搜索）

（图7来源：维基百科Sensorama条目）

（图8来源：http://bedno.com/see/greats/sutherland）

（图9来源：https://vrroom.buzz/vr-news/guide-vr/sword-damocles-1st-head-mounted-display）

（图10&11来源：http://thedigitalage.pbworks.com/w/page/22039083/Myron%20Krueger）

（图12来源：《Historical Development of Hand Gesture Recognition》）

（图13来源：https://www.evl.uic.edu/entry.php?id=2162）

(图13.1来源：谷歌搜索)

（图14来源：https://flashbak.com/jaron-laniers-eyephone-head-and-glove-virtual-reality-in-the-1980s-26180/）

（图15来源：bbc 官网）

（图16来源：https://www.nasa.gov/ames/spinoff/new_continent_of_ideas/）

（图17来源：《人机交互与戏剧表演》）

（图18来源：https://docplayer.fr/47885136-Oculus-molodij-marc-buti-romain-sasserno-1es-support-attention-la-video-est-en-360-vr.html）

（图19来源：https://teslasuit.io/blog/virtual-reality/history-virtual-reality-ultimate-guide-part-2）

 （图20来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Palmer_Luckey）

（图21来源：谷歌搜索）

（图22来源：https://www.cnet.com/reviews/samsung-gear-vr-2015-review/）

（图23来源：谷歌搜索）

（图24来源：http://www.arinchina.com/article-8675-1.html）

（图25来源：谷歌搜索）

（图26来源：HTC VIVE官网）

（图27来源：百度搜索）

（图28来源：谷歌vr官网）