提要

上期我们介绍了虚拟现实早期的一些重要时刻,这期来谈谈虚拟现实中期的发展。下一期我们会谈谈虚拟现实的现状。

虚拟现实简史

发展

同其他很多科技一样,虚拟现实最早出现的场所,除了大学实验室,便是军方了。从上世纪60年代起,电子工程师Thomas Furness一直在为美国空军工作,从事驾驶舱显示屏和仪表盘方面的研究。到70年代末,他开始为飞行控制设计虚拟界面,并于1982年成功研制出VCASS模拟器。VCASS全称是Visually Coupled Airborne Systems Simulator,即视觉耦合机载系统模拟器。不过更多人记住的是它的俗称,达斯·维达头盔。该头盔具有六个自由度(即上下左右前后),并将用户完全从现实世界隔离出去。由此HMD为基础,1986年到1989年期间,Furness领导美国空军的「超级驾驶舱」计划,设计了一整套系统,把飞行模拟需要的一切信息,包括计算机生成的三维地图,红外图像,雷达图像,航空数据等,投射到沉浸式三维虚拟空间里,让飞行员能够实时看到、听到。头盔的追踪系统(tracking system),用来感知用户空间位置的变化)、声控装置和传感器,确保了飞行员能够通过手势、语音和眼动来操控飞机。

直到上世纪80年代,「虚拟现实」这个术语才渐渐火了起来。推广这个术语的功劳,现在普遍认为应当属于Jaron Lanier,另一个虚拟现实界的先驱人物。同大多数第一代虚拟现实领军人物一样,Jaron Lanier也是一位跨学科奇才。出生于1960年的Lanier,是一名计算机哲学作家,计算机科学家,同时也是古典乐作曲家和稀有乐器收藏家。

1982年,Lanier后来的同事,Thomas G. Zimmerman发明了第一副光学手套(optical glove,数据手套的一种)。1983年,贝尔实验室的Gary Grimes建造了第一副足够灵活,带有触觉传感器和惯性传感器的手套。这副手套叫做数码数据输入手套(Digital Data Entry Glove),因其精度足够替代键盘进行数据输入。

Zimmerman的手套是其构思若干年的成果。他一直想为音乐家打造一个设备,让他们能够真正地像弹奏「空气吉他」。他决定制作一副手套,能够追踪手和手指的移动来控制乐器,例如电子合成器。1982年,他为这个利用光学感知收缩的手套申请了专利,比Grimes基于手套的计算机输入设备晚了一年。当时,Zimmerman在雅达利的(Atari,早期著名电子游戏开发商,史蒂夫·乔布斯曾经工作的那个游戏公司)研究部门工作,与Scott Fisher,Brenda Laurel等当时很活跃的虚拟现实研究人员共事。这其中也包括了上面提到的Jaron Lanier。Lanier和Zimmerman都对电子音乐感兴趣。从1983年起,他们合作改进数据手套的设计,并于1985年一起离开雅达利,建立了VPL Research,史上第一家商业化生产和销售虚拟现实手套和眼镜的公司。下图是VPL生产的DataGlove手套和EyePhone头戴式显示器。

到了1985年的时候,Fisher也离开了雅达利,加入Moffett Field,担任Virtual Environment Workstation (VIEW)项目的创始人兼主管。VIEW项目总结早前的项目,提出了一系列的新目标,从打造多感官(multisensory)沉浸式「虚拟环境工作站」,到开发具有远程存在(telepresence)和远程操控(teleoperation)功能的应用(「远程存在」是说人虽然是远程控制,但是感觉自己「就在那儿」;「远程操控」就是远程控制电子设备的意思)。受一系列先前项目的影响,包括Sensorama、飞行模拟器、游戏厅游戏设施等,更是对达斯·维达头盔的高昂造价所惊,Fisher的团队致力于建造低成本、个人化模拟环境。VIEW建造的工作站叫做VIVED,全称Virtual Visual Environment Display,即虚拟视觉环境显示器。当VIVED于1985年建造完成时,可算为虚拟现实技术设定了一套标准套件,包括头部的3D立体显示器,头部追踪器,语音识别,计算机生成图像,数据手套和3D音频技术。VIVED的所有组件都由市场上能购买的产品组成。

DataGlove于1987年上市之后,当年10月便出现在了《科学美国人》的封面上,如下图。此外,VPL还生产了一套全身动作捕捉系统DataSuit,和一套双人共享虚拟现实系统RB2(Reality Built for Two)。VPL把1989年6月7日定为「虚拟现实日」,因为在那一天,VPL和Autodesk都展示了他们的第一个商业化VR系统。Autodesk的虚拟现实CAD系统基于RB2的技术,但是设法使体积缩小,供个人计算机使用。正是在这一时期,「虚拟现实」这个名字为大众所知。随着Autodesk和VPL的宣传,Lanier成了虚拟现实行业的名人,虚拟现实的第一次市场高潮也来到了。

90年代初,大量的虚拟现实公司(大部分在硅谷)成立了,到处都能看到虚拟现实的影子。但到了90年代中期,由VPL和Autodesk的市场营销所激发出的能量慢慢地消散了。从Sutherland到Lanier,经历了一系列的项目所形成的这套VR配置 - 头戴式显示器,数据手套,多感知输入,等等 - 并未形成如这些狂热者们所预期的广泛感染力。市场上最成功的产品反而是「基于地点娱乐」系统,而非个人VR系统。所谓「基于地点娱乐」系统,通俗地说,就是主题公园里看到的那些娱乐设施。这些由游戏、模拟器和主题公园行业的人共同建造的系统,结合了视频游戏、游乐场项目、高度沉浸式叙事等多种特征。早期最重要的项目之一当属迪士尼乐园的Star Tours,一个基于星球大战系列电影,与乔治·卢卡斯的工业光魔共同打造的沉浸式飞行模拟器。迪士尼在其主题公园里安置使用高科技的项目的历史由来已久,比如1967年建造的加勒比海盗项目。Star Tours使用了模拟运动感以及特效技术,把从好莱坞及从军方飞行模拟器学来的技术同自己高水准的故事剧情相结合,再结合建筑学元素,使得用户从进入这个项目开始排队的那一刻起,便开始了这场体验。在Star Tours之后,沃尔特迪士尼想象工程(Walt Disney Imagineering)开始了一系列的项目,把互动技术和沉浸式环境应用到游乐设施上。

1990年,Virutal World Entertainment在芝加哥开设了第一家BattleTech中心。BattleTech把每人装到一个俗称「蚕茧」的驾驶舱里,内置沉浸式、互动性控制台,提供叙事性或竞技性游戏体验(还记得《名侦探柯南:贝克街的亡灵》么?)。游戏里每辆载具都由一名玩家控制,玩家由高速网络连接,以营造实时多人游戏体验。在整个90年代,BattleTech中心在世界各地建造起来,BattleTech这一品牌也扩展到家用电子游戏、图书、玩具和电视。

虽然迪士尼和Virtual World Entertainment的项目是最为人所知的基于地点的娱乐,但也不乏其他项目,比如Iwerks Entertainment的Turbo Tour和Turboride三维动感模拟器剧场, 第一台于1992年在旧金山搭建;电影制片人斯皮尔伯格的Gameworks游戏厅(Gameworks arcade),由环球影城,世嘉,和梦工厂共同打造;以及最后登场的Visions of Reality的VR游戏厅(VR arcade),正是其失败导致了虚拟现实企业投资泡沫的破裂。

现状

(1993年年初,VPL关门大吉,专家们开始宣扬「虚拟现实已死」的论调。欲知详情,下回分解)


本期内容主要参考:http://www.britannica.com/technology/virtual-reality/