一口气看VR虚拟现实的发展史

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2020年一场突如其来的疫情,打乱了每个人的生活计划。 奥运会推迟,谷歌取消年度开发者大会,亚马逊取消AI大会,高考推迟一个月。 。 。 在疫情的笼罩下,人类在自然面前显得那么渺小。 我们无法出去聚会,也无法走亲访友,经济似乎也因此停滞了。 然而,疫情并没有让我们的生活变得无趣。

通过VR,我们在家就可以游览中国大部分的旅游景点。 VR看房让我们足不出户就能看房、买房。 5G+VR让我们实现云办公。 VR让我们可以看到很多千里之外的风景。

当我们谈论VR时,首先想到的就是现代电子设备——VR头戴式显示器。 越来越多新推出的电脑软件和游戏作品开始支持VR显示。 VR头戴式显示器似乎已经成为时尚电子产品的代名词。 然而,VR头显的概念和产品已经有100多年的悠久历史。

今天我们就来聊聊VR耳机的前世今生。

1838 年:查尔斯·惠斯通的立体图原理

19世纪英国著名物理学家查尔斯·惠斯通爵士于1838年首先发现并确定了立体图原理,并因这项研究被授予英国皇家学会皇家奖章。 这项研究促使他创造了立体镜。

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图为:查尔斯·惠斯通

查尔斯·惠斯通爵士的研究表明,当从不同角度拍摄的同一物体的两张略有不同的照片放在一起观看时,人脑会将该物体感知为 3D。

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图:立体

这个原理阐明了双眼视觉的实现机制。 根据这一理论,查尔斯发明了一种由棱镜和镜子组成的装置——立体镜,使人们可以从两张略有不同的二维照片中进行观察。 达到立体效果。

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图片:立体镜

这个原理现在仍然在一些简单的VR产品中使用,以及在观察X射线和航空摄影中。 然而,这一时期的VR技术仅限于光学技术,并没有实际应用。

1932:链接训练器

1932年,世界上第一个商业飞行模拟训练程序——Link Trainer(俗称:Link Trainer)出现。 1929年,Edwin Link发明了世界上最早的飞行模拟器。

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图为:埃德温·林克

Link飞机将机身复制品与控制器和电机结合起来,模拟俯仰、滚转和偏航等飞行动作,从而帮助飞行员进行模拟训练。 据说当时的售价为每张3500美元。

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图片:链接训练器

第二次世界大战期间,Link 飞机培训了超过 500,000 名飞行员。 中国人民解放军空军成立时,也使用了一些从国民党缴获的林克飞机来训练飞行员。

直到20世纪70年代初,这种装备仍然被一些国家的空军使用。

1935年:斯坦利·G·温鲍姆的小说《皮格马利翁的眼镜》

Link Machine问世后不久,1935年,科幻作家Stanley G. Weinbaum在小说《皮格马利翁的眼镜》中描述了一款可以同时模拟视觉、触觉和嗅觉的VR眼镜。 、品味等VR设备。

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图:小说《皮格马利翁的眼镜》

最令人惊奇的是,小说中的眼镜佩戴者甚至可以与画面中的世界互动,影响镜中世界的历史进程。

因此,这副“皮格马利翁眼镜”被认为是世界上最早的VR眼镜原型。 时至今日,小说中描述的场景仍然是广大VR技术从业者孜孜攀登的技术高峰。

1956年:Sensorama被誉为VR的原型

电影摄影师 Morton Heiling 发明了一种名为 Sensorama 的模拟模拟器,并于 1962 年获得了该技术的专利,被誉为 VR 的雏形。

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图片:Sensorama

该设备旨在增强观影体验,通过三边显示实现空间感。 该设备虽然庞大,但功能却不少,比如3D显示、3D立体声、振动座椅、模拟风吹的风扇,甚至还有气味发生器。 用户需要坐在椅子上,将头伸进设备中才能体验沉浸感。

1960 年:Telesphere Mask,第一台头戴式显示器

上述Sensorama的发明者Morton Heiling于1960年发明了第一台头戴式显示器Telesphere Mask。Morton Heiling将其定义为“供个人使用的可伸缩电视设备”。

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图:遥球面罩

从上图可以看出,Telesphere Mask拥有非常现代的设计,具有3D显示和立体声,但它没有头部位置跟踪系统,因此本质上只是一个头戴式显示器。

由于应用场景有限以及3D电影制作和设备成本高昂,莫顿发明的Sensorama和Telesphere Mask最终未能商业化,只给世人留下了莫顿的远见卓识和产品概念。

1968 年:Sutherland,第一款虚拟现实耳机

1968年,计算机图形学之父、著名计算机科学家伊万·萨瑟兰(Ivan Sutherland)设计了第一台头戴式虚拟现实设备——萨瑟兰。

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图片:伊万·萨瑟兰

Sutherland的成功在于头戴式显示器连接到计算机并具有头部位置跟踪系统。 通过超声波设备和机械轴,初步实现了姿态检测功能。 简单来说,当用户转动头部时,计算机会实时计算。 将显示新图表。

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照片:萨瑟兰

由于当时硬件技术的限制,Sutherland 相当笨重,无法独立佩戴。 必须在天花板上建造支撑杆才能悬挂。 这一设计也被戏称为“达摩克利斯之剑”,最终未能走出实验室。

Sutherland的出现标志着头戴式虚拟现实设备和头部位置跟踪系统的出现。 当今的虚拟技术在此基础上进行了改革和创新,伊万·萨瑟兰也被誉为“虚拟现实之父”。

1989年:第一款商用VR产品手机

1984 年,Atari 虚拟现实研究实验室前雇员 Jaron Lanier 创立了 VPL,并推广了“虚拟现实”一词。 1989年,VPL推出了一套商用虚拟现实产品——Eyephone。

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图片:耳机

独特之处在于,VPL还推出了Data Glove,最初仅用作PC的输入系统,后来与耳机结合作为与虚拟环境交互的方式。

由于当时的技术限制,手机仅配备了低分辨率的液晶显示屏,计算机性能不足以支持跟踪身体运动所需的图形渲染。 用户体验和沉浸感非常差,当时的价格高达 9400 美元。

90 年代:VR 的第一次繁荣

20世纪90年代,VR迎来第一次热潮。 当时市场上出现了很多类似的产品,其外观与现在的产品非常相似。

世界著名科学家、两弹一星功勋奖章获得者钱学森先生对虚拟现实的概念有着深刻的见解,比如VR的中文名称、这项技术的作用以及他对虚拟现实的思考。其未来的发展。

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图:钱学森VR亲笔签名信

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图:钱学森VR亲笔签名信

钱学森建议Virtual Reality的中文翻译为“精神境界”。 他在信中写道:“我对精神领域技术和多媒体的兴趣在于它能够极大地扩展人类大脑的感知,从而让人们进入一个前所未有的新世界和新历史。时代即将开始!” 他认为“精神科技是继计算机技术革命之后的又一次技术革命,它将引发一系列震惊世界的变革,必定是人类历史上的一件大事”。

20世纪90年代,日本游戏产业迅速发展。 各大游戏公司将VR视为游戏行业改革创新的契机,纷纷推出自己的VR产品。

1995 年:任天堂的 Virtual Boy

1995年,任天堂发布了第一台能够显示三维3D图形的游戏机。 玩家可以像使用头戴式显示器一样使用游戏机。 通过将头放在游戏机的目镜上,他们可以看到红色单色显示屏上显示的游戏屏幕。 游戏利用视差原理产生三维3D效果。

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图为:任天堂的虚拟男孩

然而,Virtual Boy的推出被认为是一次彻底的商业失败。 它的失败被认为是由于其价格昂贵、显示屏单色、3D效果不起眼、缺乏真正的便携性以及玩它带来的健康问题。 及其低质量的游戏。

1996年初,任天堂停止为Virtual Boy发行和制作游戏,因为Virtual Boy未能达到销售目标。

21世纪的娱乐革命

进入21世纪,随着计算机性能、图形处理技术、动作捕捉技术的进步,直到2012年VR才真正享受到计算机技术进步的红利。

2012年,17岁的Palmer Luckey在自家车库里研究并拆解了1970年至2000年初的VR设备,打造出Rift耳机的开发者版本,并将其放在众筹平台Kickstarter上。

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图:Oculus Rift 开发者版(DK系列)

随后,Palmer Luckey成立了自己的公司Oculus,并在众筹平台上成功吸引了超过250万美元的资金。 2014年被Facebook以20亿美元天价收购。

同年,谷歌推出了售价仅为 5 美元的 VR 耳机 Cardboard,开启了移动 VR 的新时代。

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图:Google Cardboard 谷歌纸板 VR 眼镜

Cardboard 可适配市场上大多数智能手机。 在麦当劳、可口可乐等商业巨头的带动下,Cardboard风靡全球,也间接推动了三星Gear VR的发展。 可以说,Cardboard的便携性和低廉的价格让更多的人体验到了VR的魅力。

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图片:HTC VIVE

2015年,HTC与Valve合作开发的HTC VIVE耳机正式发布。

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图片:三星Gear VR

同年,三星 Gear VR 发布,继承了 Google Cardboard 的亲民路线,售价 99 美元,与三星手机捆绑销售。

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图片:Oculus 裂痕

2016年,Facebook收购Oculus后,正式推出消费者版Oculus Rift,这是一款真正的PC专用VR耳机,售价599美元。 扎克伯格表示,2016年是消费类VR设备元年。

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图片:PlayStation VR

同年,索尼推出了PlayStation VR,一款专为游戏机设计的VR耳机。

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图:微软Hololens 2

微软分别于2016年和2019年推出了混合现实耳机Hololens和Hololens2。 通过 3D 摄像头、深度传感器、陀螺仪和麦克风等传感器的组合,捕获环境和用户行为。 Hololens2 甚至还增加了眼球追踪功能。 能够准确感知用户的视线方向,实现更自然、便捷的交互。

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图:Oculus Quest 2

2020 年,Meta(前 Facebook)推出了 Oculus Quest 2,一款一体式 VR 机器。

据外媒报道,Oculus Quest 2 2021 年销量已突破 1000 万台,远超其他 VR 设备,成为当下最受欢迎的 VR 耳机之一。 Quest 2的销量已经突破1000万,这意味着在元界的策略下,元界已经拥有了基础的VR用户数量,再加上原Facebook社交平台29亿的月活跃用户,这是元界最根本的数字用户数已经开发。

扎克伯格认为,元宇宙的核心是互联网体验的升级,因此VR设备及其生态是关键。

政策支持,市场快速增长

中国政府高度重视虚拟现实和增强现实技术产业的发展。 在产业布局、顶层设计、应用开发、核心技术研究等阶段,通过一系列相关政策不断支持和鼓励虚拟现实赋能各行业和关键场景。

2021年初,我国“十四五”规划纲要发布,《建设数字中国》将虚拟现实、增强现实纳入数字经济重点产业,具体体现在:推动3D图形生成、动态环境建模、实时动作捕捉和快速渲染处理等技术创新,开发虚拟现实机、感官交互、内容采集与制作等设备及开发工具、软件和行业解决方案。 地方政府积极响应。 目前,已有16个省市的“十四五”规划提到虚拟现实,发展虚拟现实设备等终端产业,拓展虚拟现实技术的应用场景。

IDC《2021年第一季度增强现实和虚拟现实市场跟踪报告》显示,2021年第一季度中国VR耳机出货量达到21万台,同比增长32%。 占总数的72.7%。 IDC预计,中国VR市场将从2021年开始大幅增长,未来五年AR/VR市场复合增长率达到71.1%。

从过去科幻小说中的内容来看,现在已经引起了VR厂商的很多争论。 VR设备的价格在早些年一直居高不下,如今仍然可以接受。 其背后是技术的进步和应用场景的拓展。

我们有理由相信,未来,VR技术会给我们带来更多的惊喜和情感。

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