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36氪     阅读简体中文版


編者按:本文作者是王元,凌感的早期員工,專注于虛擬現實和手勢捕捉等領域。


當下,如果你還不知道什么是虛擬現實(Virtual Reality, VR),或者增強現實(Augmented Reality, AR)的話,那你真的就 Out 了!如果你初步了解了虛擬現實技術,也知道去年 facebook 豪擲 20 億美金買下的初創公司是做什么的話,這篇文章就是為你準備的!今天我們就來翻翻虛擬現實的歷史,帶你深刻的理解,為什么虛擬現實會是未來幾年的技術熱點。


60年代


虛擬現實?不是最新的技術么?Yes and No。事實上,虛擬現實技術的第一個原型設備出現于 1968 年秋,距今已經將近半個世紀了,在這個意義上,虛擬現實并不新。但是,虛擬現實的確也是近幾年才出現在大眾視野中,為人所知并且逐漸成為了熱門話題。你肯定還心存懷疑,畢竟在 1968 年:第一個鼠標才誕生于斯坦福大學;個人計算機(PC)那時候根本不個人;別說在 PC 3D 游戲,我們連顯卡都沒有,怎么可能在那個時候就有虛擬現實的原型機了?其實我和你一樣覺得不可思議,但是這個 21 秒的視頻可以為我作證:




這個原型機有一個非常酷炫的名字:The Sword of Damocles) (達摩克利斯之劍)。原型的作者是被譽為計算機圖形學之父和虛擬現實之父的著名計算機科學家Ivan Sutherland,關于他的諸多成就,這里就不再多提了。


為什么說達摩克利斯之劍是第一個虛擬現實的原型設備呢?因為它定義了虛擬現實的幾個要素:


  • 立體顯示:原型使用了兩個 1 吋的 CRT 顯示器分別顯示不同視角的圖像,來創造立體視覺。


  • 虛擬畫面生成:視頻中的立方體是實時計算渲染出來的。


  • 頭部位置跟蹤:原型使用了兩種方式來對頭部位置進行跟蹤,機械連桿和超聲波檢測。你沒有看錯,在 1968 年,這個看似簡陋的原型有三個超聲波發生器和四個接收器,用來跟蹤頭部運動。


  • 虛擬環境互動:這一環節上,達摩克利斯之劍就顯得對不起自己酷炫的名字了。因為唯一和這臺設備互動的手段,是雙手操作的把手。


  • 模型生成:雖然這只是個簡單的立方體,僅有 8 個頂點,但的確是通過空間坐標建立的模型。如果你觀察足夠仔細的話,應該可以看到,視頻中這個簡單的立方體是隨著人的視角在變化的。


不得不承認,以現代的眼光來看達摩克利斯之劍,的確有些簡陋,但是考慮到這是 1968 年的原型,你不得不贊嘆這個超越時代的作品。不難想象,在那個連鼠標都還沒被發明的時代,這樣“瘋狂”的構想,也就只能放在實驗室里落灰了。事實上也是如此,Ivan Sutherland 的論文在 1968 年秋季發表后,影響并不大,虛擬現實也并沒有在那個時代成為話題。


80年代


時間推進到了 1980 年代。這個時候最重要的改變是,組成虛擬現實的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。而且,那個時候我們還可以買到 35mm 廣角鏡片,使得近距離下視角的廣度也能得到保證(沒有變形校正)。什么是變形校正?想想用放大鏡看書時候字體變形的效果吧!


  • 虛擬畫面生成:那個時候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。


  • 頭部位置跟蹤:Polhemus 公司開發出了 6 個自由度的頭部追蹤設備,雖然使用距離還有局限,但是比起機械連桿和超聲波,精準程度大大提高不說,還省去了很多束縛。


  • 虛擬環境互動:帶有關節動作傳感器的手套。


  • 模型生成:當時的顯卡也可以做到實時三維建模了。


1987 年的時候,另外一位著名的計算機科學家JaronLanier,就這么東拼西湊的搗鼓出一款價值 10 萬美元的虛擬現實頭盔。這個頭盔看起來有點像Oculus,但是這套虛擬現實系統是第一款真正投放市場的 VR 商業產品。


今天


時間推進到今天。如果說在 80 年代,虛擬現實的基本技術是得到了發展的話,那么現如今,虛擬現實技術相比于過去就有了質的飛躍!


  • 立體顯示:智能手機的 PPi 已經超過了 500,亮度和色彩都是 80 年代顯示技術無法相提并論的。


  • 虛擬畫面生成:如今最優秀的桌面顯卡可以每秒渲染數十億個三角形,就連手機上的圖形處理單元也能輕松達到千萬級別,流暢渲染 3D 游戲不在話下。


  • 頭部位置跟蹤:最新的 IMU(慣性測量單元),不僅小巧,而且還非常精確。


  • 虛擬環境互動:體感控制、手勢識別、語音控制等。


  • 模型生成:3D 游戲已經遍及 PC 和移動平臺了,在這一方面,相應技術已經非常成熟了。


未來


個人計算機(PC)從原型到普及花費了數十年時間;互聯網革命用了十幾年的時間就連接了全世界;而智能手機和移動互聯網,則只用了短短不到十年的時間,就占據了現代人生活的方方面面。在經歷了這些信息革命之后,下一個激動人心的技術會是什么呢?目前國內外比較一致的觀點就是:VR/AR 的硬件設備、應用在 VR/AR 上的新的三維交互方式,和基于 VR/AR 設備的應用內容,就是下一個新革命!


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2015-08-23 08:45

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