從1949年科幻小說《皮格馬利翁的眼鏡》里的眼鏡，到1992年小說《雪崩》里的元宇宙，到1999年電影《駭客帝國》里的矩陣，再到2018年電影《頭號玩家》里的綠洲，人類執著于創造關于未來世界的夢。

要實現這個夢，發展VR、AR、MR，似乎是必經之路。

本期，就來講講VR。

1瘋狂的構想與探路者

虛擬現實技術(Virtual Reality，簡稱VR)，起步于20世紀中期。

它是利用計算機，生成一種數字化環境。在這個環境里，人們可以借助專業頭盔、眼鏡、手套等設備，聽到、聞到、摸到虛擬的事物。

我們在《虛擬現實正在改變世界，你還分不清VR、AR、MR嗎？》講過，人類對虛擬現實最早的設想，是來自于一篇科幻小說。

1935年，美國小說家斯坦利·威因鮑姆的小說《皮格馬利翁的眼鏡》里，講到有一種神奇的眼鏡，只要戴上它，就能進入到電影當中，做電影的主角。這個眼鏡，是VR眼鏡的概念雛形。

在今天，虛擬現實想象空間最大的行業是游戲，但人們發明虛擬現實的初衷，是為了在看電影時，感受到“沉浸感”。

歷史上第一臺VR設備，是出自美國人莫頓·海利希之手。

莫頓是一位電影制作人，獲得過1974年戛納電影節的最佳導演獎。他想打造一個未來影院，讓人們能用五官，而不只是用眼睛和耳朵來欣賞電影。

20世紀50年代中期，莫頓創造了第一臺VR設備，用來制作3D電影，叫Sensorama。Sensorama體積龐大，擁有 3D立體聲、3D顯示、震動座椅、風扇和氣味生成器。

當時，他拍攝了6部電影，用Sensorama來大施拳腳。電影內容基本是直升機、卡丁車、自行車、摩托車騎行等，給Sensorama安了一套硬幣裝置，放在環球影城。

游客花25美分，就能體驗十分鐘騎著摩托車在紐約穿梭的快感，看到街景，感受到振動、感覺到風吹過耳邊的感覺，聞到布魯克林馬路的味道。

通過Sensorama看到的影像

莫頓曾開玩笑說，第五部電影很受歡迎，那是一部淫穢的紐約肚皮舞。人們可以通過Sensorama聞到廉價香水味、聽到演員指尖銅鈸發出的叮叮當當。

他的老婆說，這個裝置賺了不少錢。但是，環球影城認為，對于一個家庭公司來說，這臺機器賺得太多。夫婦只能把Sensorama移走。

60年代，莫頓又獲得了一個關于VR眼鏡的專利。

這套VR眼鏡叫Telesphere Mask，長得跟現代VR眼鏡很像。

專利文件里說，觀眾可以透過這個眼鏡，看到移動彩色三維圖像、聽到立體的聲音、聞到氣味、感受到空氣的流動。

設計之初，他就想到了用途和收益。比如，被用于訓練軍隊、工人和學生。以超音速飛機為例，莫頓認為VR眼鏡能讓學生去模擬駕駛，這種教學方式，又安全又好。今天，虛擬現實在醫療、教育等領域被大規模應用，驗證了他的構想。

當時，由于技術不成熟、虛擬現實概念沒有鋪開、機器質量不好等多方面原因，這些發明最終沒能存活在市場上。

莫頓發明的VR眼鏡，沒有頭部追蹤功能。也就是說，當人們戴著眼鏡向左右看時，眼鏡里的景象不會變化。

市場上有其他人，做出了能頭部跟蹤的設備。

1961年，美國飛歌開發出了頭盔顯示器的第一個前身——Headsight。Headsight設計的初衷，是為軍隊服務。它有運動跟蹤系統，運動跟蹤系統和遠程相機相連。人們戴上這個設備扭動頭部，就能遠程查看四周的情況。

2里程碑與集大成者

到了 1968 年，一個集合了各路技術、最接近現代VR設備的發明，出現了。

美國人，計算機圖形學之父，虛擬現實之父，伊凡·蘇澤蘭發明了一套功能齊全的VR設備。

這個設備集合了虛擬現實幾大要素：視覺有立體感、能生成虛擬畫面、能跟蹤頭部運動、能生成模型、能互動（不過互動這一點比較雞肋，只是操作把手）。

設備很重，需要由一副機械臂吊在人的頭頂，因此被稱為“達摩克利斯之劍”。

簡單解釋一下“達摩克利斯之劍”的技術原理。

立體顯示：設備用了兩個CRT顯示器分別顯示不同視角的圖像，讓圖像有立體感。

生成虛擬畫面：視頻里的虛擬圖像是一個立方體，這個立方體是實時計算渲染出來的。

通過“達摩克利斯之劍”看到的虛擬立方體

頭部跟蹤：這個看似簡陋的設備有三個超聲波發生器和四個接收器，用來跟蹤頭部運動。

模型生成：透過這個設備看畫面，雖然圖像只是個簡單的立方體，但的確是通過空間坐標建立的模型。這個立方體的透視會隨著人的視角變化。

畫面里，除了這個立方體以外，其他場景都是現實世界里的場景。準確來說，蘇澤蘭發明的這個頭戴顯示器，應該是AR產品的鼻祖。

這套設備的最終命運，是被放在實驗室，落了一層灰，但是意義重大。它的理論基礎，是蘇澤蘭發表的一篇論文，叫《終極的顯示》。本文被公認為虛擬現實技術史上的里程碑。

論文里說，“終極的顯示”可以顯示一個房間，電腦可以通過設定程序，控制房間中的一切東西都無限逼真……計算機是創造虛擬現實的工具，電腦顯示屏幕是“觀看虛擬世界的窗口”。

那個年代，第一個鼠標才誕生于斯坦福大學，人類連顯卡都沒有，虛擬現實卻有了雛形。

計算機誕生之時，虛擬世界的大門就敞開了。

3快速發展與入局者

到了80年代，虛擬現實的基本技術快速發展，各個設備都可以獨立購買了。

立體顯示：市場上已經可以買到Sony生產的便攜式 LCD 顯示器了。

生成虛擬畫面：那時的顯卡每秒可以渲染上千個三角形，已經可以展示復雜的圖像了。

頭部跟蹤：美國Polhemus公司開發出了6個自由度的頭部追蹤設備，比當年“達摩克利斯之劍”精準程度高得多，還省去了很多束縛。

模型生成：當時的顯卡可以做到實時三維建模了。

虛擬環境互動：市場上有帶有關節動作傳感器的手套。

到了90年代，VR眼鏡市場迎來熱潮。游戲機公司紛紛趁熱推出VR眼鏡產品。

但是因為各項技術還不夠成熟，產品體驗還是比較“糙”，新鮮勁兒過后去后，很多產品都在市場上銷聲匿跡了。制造者們也冷靜下來，坐等技術的進一步發展。

1995年，任天堂出品的Virtual Boy

2012 年，轟動一時的頭戴顯示器Oculus Rift問世。

發明者不是科學家，是一位不到20歲的電子發燒友，帕爾默·洛基。他從小就癡迷于鉆研電子產品，研究過特斯拉線圈，組裝過電腦，在VR技術先驅Mark Bolas的實驗室做實習生。

他從網上買了50多款舊頭顯進行改造，混跡于技術論壇，組建制作團隊，集思廣益，一起研發。于是就有了Oculus Rift。Rift的意思是裂縫，洛基希望產品能成為架設于現實世界和虛擬世界之間的橋梁。

Oculus Rift顯示屏分辨率為1280*800，有效的3D立體分辨率為640*800。在當時來看，算是比較高的。

它的工作原理分兩部分。

一部分是通過為左右兩眼顯示不同的畫面，讓大腦合成“立體”圖像。通過拆解開發者版本，可以看出，這個設備就是用了兩個凸透鏡放在眼前，然后在后面放了一塊手機屏幕。簡單說，就是用兩個放大鏡把手機屏幕放大了，讓你感覺視角很寬闊，同時放大鏡調整了焦點，畫面離得近也能不模糊。

另一部分是利用捕捉運動的組件，讓設備精準迅速地捕捉到頭部運動。

基于這兩部分原理，使用者能感覺到顯著的進步，就是視野寬闊，沒有了用望遠鏡時那種“用筒子看世界”的感覺，視線能移動，沉浸感比較好。

通過這款頭顯，人們發現，VR技術有了重大突破。

2016年，媒體報導熱度達到頂峰，虛擬現實達到高潮。

大部分新技術的發展，都會經歷起伏。根據技術成熟度曲線（The Hype Cycle），一個新技術的發展過程中，會存在一個過程：新技術誕生，進入大眾視野；期望膨脹，機構、企業都想抓住新增長點，倉促入局；泡沫破滅，負面評價接踵而至，市場逐漸冷淡下來；啟蒙期，基于之前的失敗經驗，人們開始改進技術；穩定生產，產業進入實質普及生產階段。

從2016年至今，全球巨頭，包括蘋果、谷歌、Facebook、微軟、三星、HTC、阿里、騰訊、華為等，都有密集布局動作，和新產品推出。

今天，虛擬現實技術壁壘，基本消除。

虛擬現實，擬的是畫面、聲音、味道還有觸感。這些感覺越逼真，我們離創造新世界的夢想就越近。

來源： 超級創客