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虚拟现实50年

2020-01-06 04:18:09
  

虚拟现实50年

当下,如果你还不知道什么是虚拟现实(Virtual Reality, VR),或者增强现实(Augmented Reality, AR)的话,那你真的就 Out 了!如果你初步了解了虚拟现实技术,也知道去年 facebook 豪掷 20 亿美金买下的初创公司是做什么的话,这篇文章就是为你准备的!


今天我们就来翻翻虚拟现实的历史,带你深刻的理解,为什么虚拟现实会是未来几年的技术热点。

60年代
虚拟现实?不是最新的技术么?Yes and No。事实上,虚拟现实技术的第一个原型设备出现于 1968 年秋,距今已经将近半个世纪了,在这个意义上,虚拟现实并不新。但是,虚拟现实的确也是近几年才出现在大众视野中,为人所知并且逐渐成为了热门话题。你肯定还心存怀疑,毕竟在 1968 年:第一个鼠标才诞生于斯坦福大学;个人计算机(PC)那时候根本不个人;别说在 PC 玩 3D 游戏,我们连显卡都没有,怎么可能在那个时候就有虚拟现实的原型机了?其实我和你一样觉得不可思议,但是这个 21 秒的视频可以为我作证:


这个原型机有一个非常酷炫的名字:The Sword of Damocles) (达摩克利斯之剑)。原型的作者是被誉为计算机图形学之父和虚拟现实之父的著名计算机科学家Ivan Sutherland,关于他的诸多成就,这里就不再多提了。


为什么说达摩克利斯之剑是第一个虚拟现实的原型设备呢?因为它定义了虚拟现实的几个要素:


立体显示:原型使用了两个 1 吋的 CRT 显示器分别显示不同视角的图像,来创造立体视觉。


虚拟画面生成:视频中的立方体是实时计算渲染出来的。


头部位置跟踪:原型使用了两种方式来对头部位置进行跟踪,机械连杆和超声波检测。你没有看错,在 1968 年,这个看似简陋的原型有三个超声波发生器和四个接收器,用来跟踪头部运动。


虚拟环境互动:这一环节上,达摩克利斯之剑就显得对不起自己酷炫的名字了。因为唯一和这台设备互动的手段,是双手操作的把手。


模型生成:虽然这只是个简单的立方体,仅有 8 个顶点,但的确是通过空间坐标建立的模型。如果你观察足够仔细的话,应该可以看到,视频中这个简单的立方体是随着人的视角在变化的。


不得不承认,以现代的眼光来看达摩克利斯之剑,的确有些简陋,但是考虑到这是 1968 年的原型,你不得不赞叹这个超越时代的作品。不难想象,在那个连鼠标都还没被发明的时代,这样“疯狂”的构想,也就只能放在实验室里落灰了。事实上也是如此,Ivan Sutherland 的论文在 1968 年秋季发表后,影响并不大,虚拟现实也并没有在那个时代成为话题。



80年代
时间推进到了 1980 年代。这个时候最重要的改变是,组成虚拟现实的各个设备都可以独立购买了!

立体显示:市场上已经可以买到 Sony 生产的便携式 LCD 显示器了。而且,那个时候我们还可以买到 35mm 广角镜片,使得近距离下视角的广度也能得到保证(没有变形校正)。什么是变形校正?想想用放大镜看书时候字体变形的效果吧!


虚拟画面生成:那个时候的显卡每秒可以渲染上千个三角形,已经可以展示复杂的图像了。


头部位置跟踪:Polhemus 公司开发出了 6 个自由度的头部追踪设备,虽然使用距离还有局限,但是比起机械连杆和超声波,精准程度大大提高不说,还省去了很多束缚。


虚拟环境互动:带有关节动作传感器的手套。


模型生成:当时的显卡也可以做到实时三维建模了。


1987 年的时候,另外一位著名的计算机科学家JaronLanier,就这么东拼西凑的捣鼓出一款价值 10 万美元的虚拟现实头盔。这个头盔看起来有点像Oculus,但是这套虚拟现实系统是第一款真正投放市场的 VR 商业产品。



今天
时间推进到今天。如果说在 80 年代,虚拟现实的基本技术是得到了发展的话,那么现如今,虚拟现实技术相比于过去就有了质的飞跃!

立体显示:智能手机的 PPi 已经超过了 500,亮度和色彩都是 80 年代显示技术无法相提并论的。


虚拟画面生成:如今最优秀的桌面显卡可以每秒渲染数十亿个三角形,就连手机上的图形处理单元也能轻松达到千万级别,流畅渲染 3D 游戏不在话下。


头部位置跟踪:最新的 IMU(惯性测量单元),不仅小巧,而且还非常精确。

虚拟环境互动:体感控制、手势识别、语音控制等。


模型生成:3D 游戏已经遍及 PC 和移动平台了,在这一方面,相应技术已经非常成熟了。



未来
个人计算机(PC)从原型到普及花费了数十年时间;互联网革命用了十几年的时间就连接了全世界;而智能手机和移动互联网,则只用了短短不到十年的时间,就占据了现代人生活的方方面面。在经历了这些信息革命之后,下一个激动人心的技术会是什么呢?

目前国内外比较一致的观点就是:VR/AR 的硬件设备、应用在 VR/AR 上的新的三维交互方式,和基于 VR/AR 设备的应用内容,就是下一个新革命!

文章来源:36氪


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