《電子技術(shù)應(yīng)用》
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虛擬之路:從VR到全息虛擬

2016-02-11
關(guān)鍵詞: VR

羅馬不是一天建成的,虛擬技術(shù)也不是一天成熟的。

VR為代表的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)虛擬技術(shù))日益成為面向未來(lái)的技術(shù)趨勢(shì),各種企業(yè)布局VR產(chǎn)業(yè)鏈的新聞層出不窮。連蘋(píng)果也開(kāi)始組建VR和AR技術(shù)團(tuán)隊(duì),以開(kāi)發(fā)能夠匹敵Oculus Rift和微軟HoloLens的產(chǎn)品。蘋(píng)果甚至開(kāi)始山寨谷歌Cardboard產(chǎn)品,于日前推出了支持iPhone的VR外設(shè)。

話(huà)說(shuō)回來(lái),如果不是Oculus Rift在2014年被Facebook以20億美金收購(gòu),人們對(duì)虛擬技術(shù)的關(guān)注度不會(huì)有今天這么高。虛擬技術(shù)給人的感覺(jué)是突然出現(xiàn)并爆發(fā),但實(shí)際上,虛擬技術(shù)到今天已經(jīng)走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的歷程。

VR四重奏

虛擬技術(shù)最初出現(xiàn)的時(shí)候,還沒(méi)有正式確定虛擬現(xiàn)實(shí)的名稱(chēng)。在1957年,電影攝影師Morton Heiling發(fā)明了名為Sensorama的仿真模擬器,并在5年后為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專(zhuān)利。這款設(shè)備通過(guò)三面顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn)空間感,從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)Sensorama只是一款簡(jiǎn)單的3D顯示工具,它不僅無(wú)比巨大,用戶(hù)需要坐在椅子上將頭探進(jìn)設(shè)備內(nèi)部,才能體驗(yàn)到沉浸感。雖然,這款比鼠標(biāo)還要早誕生6年的設(shè)備沒(méi)有太多現(xiàn)實(shí)意義,但卻在無(wú)形中開(kāi)啟了虛擬技術(shù)的先河。

到了1968年,計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父、著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Ivan Sutherland設(shè)計(jì)了第一款頭戴式顯示Sutherland。雖然是頭戴式顯示器,但由于當(dāng)時(shí)硬件技術(shù)限制導(dǎo)致Sutherland相當(dāng)沉重,根本無(wú)法獨(dú)立穿戴,必須在天花板上搭建支撐桿,否則無(wú)法正常使用。這種獨(dú)特造型與《漢書(shū)》中記載的孫敬頭懸梁讀書(shū)的姿勢(shì)十分類(lèi)似,被用戶(hù)們戲稱(chēng)為懸在頭上的“達(dá)摩克利斯之劍”。但Sutherland的誕生,標(biāo)志著頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與頭部位置追蹤系統(tǒng)的誕生,為現(xiàn)今的虛擬技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),Ivan Sutherland也因此被稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)之父。

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上個(gè)世紀(jì)70-80年代,是整個(gè)虛擬技術(shù)理論和概念形成的時(shí)期,組成虛擬頭盔的各種組件在技術(shù)上已經(jīng)十分成熟,都可以在市面上買(mǎi)到了。

當(dāng)時(shí)的顯卡已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)每秒渲染上千個(gè)三角面,能夠展示比較復(fù)雜的三維圖像模型,索尼生產(chǎn)的便攜式LCD顯示器也能將畫(huà)面完整的呈現(xiàn)出來(lái)。Polhemus公司開(kāi)發(fā)出了6個(gè)自由度的頭部追蹤設(shè)備,比起Sutherland機(jī)械連桿,精準(zhǔn)度已經(jīng)大大提升,同時(shí)還省去了很多束縛。同時(shí)帶有關(guān)節(jié)傳感器的手套實(shí)現(xiàn)了體感操作,技術(shù)的成熟使得虛擬技術(shù)在航天、模擬飛行等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)概念也最終在80年代被正式提出。

1987年,一位著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Jaron Lanier,利用各種組建“拼湊”出第一款真正投放市場(chǎng)的VR商業(yè)產(chǎn)品,這款VR頭盔看起來(lái)有點(diǎn)像Oculus,但10萬(wàn)美元的天價(jià)卻阻礙了其普及之路。

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90年代,虛擬技術(shù)的理論已經(jīng)非常成熟,但對(duì)應(yīng)的VR頭盔依舊是概念性的產(chǎn)品。1991年出現(xiàn)的一款名為“Virtuality 1000CS”的VR頭盔充展現(xiàn)了VR產(chǎn)品的尷尬之處—外形笨重、功能單一、價(jià)格昂貴。但VR游戲的火種卻也在這個(gè)時(shí)期被種下,任天堂1995年推出的Virtual Boy主機(jī)被《時(shí)代周刊》評(píng)為“史上最差的50個(gè)發(fā)明”之一,倉(cāng)促推出市場(chǎng)使得硬件由頭戴式變成了三腳架支撐,加上畫(huà)面顯示的紅色單一色彩,配屬游戲作品紛紛跳票?!癡irtual Boy"僅僅在市場(chǎng)上生存了六個(gè)月就銷(xiāo)聲匿跡,VR游戲的首次嘗試也就隨之煙消云散。

4R之路

虛擬技術(shù)高峰的再次來(lái)臨,始于2012年在眾籌網(wǎng)站Kickstarter開(kāi)啟的、名為Oculus的VR設(shè)備的眾籌計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃的目標(biāo)是給大眾帶來(lái)寬視角、低延遲且低成本的沉浸式虛擬體驗(yàn)設(shè)備,最終該計(jì)劃籌集到了250萬(wàn)美元并獲得了1600萬(wàn)的A輪融資,idsoftware的創(chuàng)始人之一、“FPS游戲之父”約翰卡馬克大神于2013年加盟令Oculus名聲大造,到2014年,Oculus更是以20億美元的價(jià)格被Facebook收購(gòu),更是徹底引爆了用戶(hù)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)注。

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雖然VR技術(shù)再次引人關(guān)注是2012年的事情,但并不意味著在此之前技術(shù)就處于停滯狀態(tài),從2011年開(kāi)始,索尼就發(fā)布了自己的頭戴式顯示器HMZ系列,從當(dāng)年的HMZ-T1到現(xiàn)在的HMZ-T3W,直到被命名為PSVR的PS游戲主機(jī)專(zhuān)屬虛擬頭盔面世。

當(dāng)VR技術(shù)的熱情被引爆之后,除了索尼PSVR與Oculus之外,國(guó)內(nèi)外的軟硬件廠商紛紛布局VR領(lǐng)域,有以PSVR、HTC vive、九又為代表的一體機(jī)頭盔、也出現(xiàn)了以三星Gear VR、暴風(fēng)墨鏡、谷歌Cardboard為代表的支持手機(jī)直插的移動(dòng)VR頭盔。

VR設(shè)備飛速躍進(jìn)的同時(shí),虛擬技術(shù)本身也已經(jīng)不再局限于VR,出現(xiàn)了VR以外的AR、MR和CR技術(shù)。

AR技術(shù)名為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù),它將真實(shí)世界的信息和虛擬世界的信息無(wú)縫顯示在同一空間(頭盔屏幕)中,且使兩種信息產(chǎn)生奇妙的交互,使得人們可以真實(shí)感知。這與提供沉浸式體驗(yàn)的VR技術(shù)具有明顯不同,其硬件設(shè)備以谷歌眼鏡為代表。

2014年4月,谷歌發(fā)布了一款具有“拓展現(xiàn)實(shí)”功能(AR)的谷歌眼鏡,然而對(duì)于大多數(shù)用戶(hù)來(lái)說(shuō),超過(guò)一萬(wàn)元人民幣的價(jià)格確實(shí)不太具有性?xún)r(jià)比,所以在2015年1月19日,谷歌停止了谷歌眼鏡的“探索者”項(xiàng)目。

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在各路巨頭紛紛布局虛擬技術(shù)之時(shí),老牌廠商微軟發(fā)布了Hololens頭盔加入“虛擬”大戰(zhàn),雖然Hololens頭盔具有與AR一樣的真實(shí)和虛擬信息顯示功能,但嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),Hololens并不是一款A(yù)R設(shè)備,因?yàn)樗恢皇窃鰪?qiáng)了現(xiàn)實(shí),從微軟發(fā)布的多個(gè)功能視頻上來(lái)看,你可以戴著它進(jìn)行摩托車(chē)設(shè)計(jì),你戴著它在客廳玩游戲,客廳就是你游戲的地圖,虛擬元素以全息3D的方式顯示,這就是混合虛擬現(xiàn)實(shí)(MR,Mix Reality)的理念。

MR設(shè)備給你的是一個(gè)混沌的世界,它將物理世界實(shí)時(shí)并且徹底地Bite化,同時(shí)又包含了VR和AR設(shè)備的功能,從理論上來(lái)說(shuō),MR技術(shù)更有想象空間。

除MR之外,還有另一種影像現(xiàn)實(shí)(CR,Cinematic Reality)理念也與VR和AR技術(shù)有著明顯的區(qū)別。CR概念是Google投資的Magic Leap提出,亦被稱(chēng)為“視網(wǎng)膜投影”。其核心在于,通過(guò)光波傳導(dǎo)棱鏡設(shè)計(jì),Magic Leap從多角度將畫(huà)面直接投射于用戶(hù)視網(wǎng)膜,從而達(dá)到“欺騙”大腦的目的。就是說(shuō),畫(huà)面不是顯示在屏幕上,而是直接與視網(wǎng)膜交互,這與MR技術(shù)有相似的理念,但同時(shí)也有助于解決Hololens頭盔視野狹窄與眩暈的問(wèn)題??梢哉f(shuō),CR是一種終極的虛擬技術(shù),只是目前實(shí)現(xiàn)起來(lái)還需要一定時(shí)間。

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以VR為代表的虛擬技術(shù)已經(jīng)為人類(lèi)昭示了全新的未來(lái),在各行各業(yè)的廣泛前景勢(shì)必會(huì)革命性改變?nèi)祟?lèi)的未來(lái)。虛擬設(shè)備的成本不斷降低,虛擬游戲、虛擬色情等應(yīng)用日益成熟,虛擬社交、虛擬廣告、虛擬展示、醫(yī)療、國(guó)防這些都將逐漸實(shí)現(xiàn)。盡管還有各種問(wèn)題,但我們始終相信,虛擬世界的大門(mén)已經(jīng)對(duì)人類(lèi)開(kāi)啟,無(wú)論是誰(shuí)都無(wú)法阻擋。


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