1.2 VR的发展简史

有人把2016年称为VR元年，因为在这一年中，大量新型的VR技术、软件产品和硬件设备以井喷式出现。到目前为止，VR技术都属于一个非常新的技术领域，但其概念早在若干年前就已经萌芽和出现。VR的发展大致经历了5个阶段，下面我们就来了解一下VR的发展历史。

1.第一阶段：概念幻想时期（1932—1961年）

20世纪60年代之前，虚拟现实技术以模糊幻想的形式见诸各大文学作品中。其中，非常著名的是英国著名作家阿道司·赫胥黎（Aldous Leonard Huxley）（见图1-6）在1932年发表的长篇小说《美丽新世界》。这本书以26世纪为背景，描绘了机械文明下的未来社会中人们的生活场景，里面提到头戴式设备可以为观众提供图像、气味、声音等一系列的感官体验，以便让观众能够更好地沉浸在电影的世界中。之后1935年，美国著名科幻小说家斯坦利·威因鲍姆发表了小说《皮格马利翁的眼镜》（见图1-7）。小说中提到一个叫阿尔伯特·路德维奇的精灵族教授发明了一副眼镜，戴上这副眼镜后就能进入电影中，可以看到、听到、尝到、闻到和触到各种东西，人们能够跟电影中的人物交流。这两篇小说是目前公认的对沉浸式体验的最初描写，里面提到的设备预言了今天的VR头盔。

人类对科技的挺进，最先都是基于文学或艺术作品体现出来的。首先由一个作家在一个作品中提出，然后会有另一个作家在另一个作品中进行完善，慢慢地把人们在社会发展过程中所遇到的需求包装成科幻作品提出来，等待着科学家们来实现。1950 年，美国科幻作家雷·道格拉斯·布莱伯利（见图1-8）在小说《大草原》中提到了VR旅游的桥段。小说中提到一所叫Happylife的房子，里面装满了各种各样的机器，能让孩子置身于非洲大草原并产生身临其境的感觉，这就是我们今天在VR领域中所说的“沉浸感”体验。

2.第二阶段：技术萌芽时期（1962—1972年）

1957年，电影摄影师莫顿·海利希（Morton Heiling）开始研发名为Sensorama的仿真模拟器，并在1962年为这项技术申请了专利，这就是虚拟现实原型机（见图1-9）。1967年，莫顿·海利希制作了一个多感知仿环境的虚拟现实系统，这套被称为Sensorama Simulator的系统是历史上第一套 VR系统。Sensorama 通过三面显示屏来形成空间感，它无比巨大，用户需要坐在椅子上将头探进设备内部才能体验到沉浸感（见图 1-10）。由莫顿·海利希开始，虚拟现实技术继续在文学领域内发酵，同时也有科学家开始介入研究。

1963年，未来学家雨果·根斯巴克（Hugo Gernsback）在Life杂志的一篇文章中探讨了莫顿·海利希的另一件发明——Teleyeglasses，据说这是他在30年以前所构思的一款头戴式的电视收看设备。这款设备由电视、眼睛和眼镜组成，虽然从实用性方面来说，当时这款设备的价值几乎为零，但从外形来看，其已经非常接近我们今天的VR设备了（见图1-11）。

1968年，美国“计算机图形学之父”——伊凡·苏泽兰特（Ivan Sutherland）开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器及头部位置跟踪系统，但是由于受限于当时的技术，这套设备的体积非常大，而且需要在天花板上设计专门的支撑杆，因此被人们戏称为悬在头上的“达摩克利斯之剑”（见图1-12）。这项发明从概念意义上来说已经非常接近今天的 VR 头盔，但在当时与前面两项发明一样都没有获得实质性的成功。即便如此，经过这些人的努力，VR 终于从科幻小说中走了出来，开始面向现实并出现了实物的雏形。

由于 20 世纪 60 年代尚无现代计算机图形学出现，同时计算机的运算能力极为有限，因此虚拟现实技术处于十分原始的阶段。但头盔显示器的出现是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑，此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为日后虚拟现实技术的发展奠定了基础。

3.第三阶段：技术积累时期（1973—1989年）

1973年，美国人Myron Krurger正式提出“Virtual Reality”的概念，虚拟现实的幻想逐渐从小说延伸到电影。科幻小说家弗诺·文奇（Vernor Steffen Vinge）于1981年出版的中篇小说《真名实姓》和威廉·吉布森于1984年出版的重要科幻小说《神经漫游者》中都有关于VR的描述。而在1982年，由史蒂文·利斯伯吉尔执导，杰夫·布里吉斯等人主演的《电子世界争霸战》（TRON）上映，该电影第一次将虚拟现实带给大众，对后来类似题材的电影影响深远（见图1-13）。

整个20世纪80年代，美国科技圈掀起了一股VR热，VR甚至出现在了《科学美国人》和《国家寻问者》杂志的封面上。1983年，美国国防部高级研究计划署（DARPA）与陆军共同制订了仿真组网（SIMNET）计划，随后美国宇航局（NASA）开始开发用于火星探测的虚拟环境视觉显示器。这款为NASA服务的虚拟现实设备叫VIVED VR，其能在训练的时候帮助宇航员增强太空工作临场感。1986年，“虚拟工作台”的概念也被提出，裸视3D立体显示器开始被研发出来。1987年，游戏公司任天堂推出了Famicom 3D System眼镜（见图1-14），其采用主动式快门技术，通过转接器连接任天堂游戏机使用，这比任天堂后来推出的Virtual Boy早了近十年。

1984年，贾龙·拉尼尔（Jaron Lanier）创办了VPL Research公司，先后推出了一系列VR产品，包括VR手套DataGlove、头戴式显示器EyePhone（见图1-15）、环绕音响系统AudioSphere、3D引擎Issac、VR操作系统BodyElectric等。尽管这些产品价格昂贵，但VPL Research公司是第一家将VR设备推向民用市场的公司，而贾龙·拉尼尔也进一步诠释了“Virtual Reality”的概念，得到了大家的正式认可，因此他被称为“虚拟现实之父”而载入史册。

4.第四阶段：产品迭代时期（1990—2011年）

到了20世纪90年代，VR热潮开始了全球性的蔓延。1992年，随着VR电影《剪草人》的上映，VR 在当时的大众市场中引发了一个小高潮，并直接促进街机游戏 VR的短暂繁荣。美国著名的科幻小说家尼尔·斯蒂芬森（Neal Stephenson）的虚拟现实小说《雪崩》也在这一年出版，掀起了20世纪90年代的VR文化小浪潮。

从1992年到2002年，出现了多部以虚拟现实为题材的电影作品，如1994年的《披露》、1995年的《捍卫机密》、2000年的《X档案》、2001年的《睁开你的双眼》、2002年的《少数派报告》等。而最为著名的莫过于1999年上映的《黑客帝国》，它以全新的题材和呈现方式展示了一个全新的世界，这种将VR理念极致化的阐述方式仿佛揭示了未来虚拟现实行业的终极追求（见图1-16）。

1991年，一款名为“Virtuality 1000CS”的VR头盔上市，这款在VR浪潮中率先诞生的产品却展现了VR产品的尴尬之处——外形笨重、功能单一、价格昂贵。虽然这款商品是失败的，但其为VR硬件概念的普及及日后的VR游戏埋下了种子。

1993年，雅达利公司发布与娱乐VR系统制造商Virtuality联合开发的Jaguar VR虚拟现实头盔，它同样未取得太大成功。Victormaxx Cybermaxx 是 Victormaxx 公司于1994年推出的虚拟现实设备，它利用两个0.7英寸的彩色液晶平板显示器展示立体3D效果。仅仅一年之后，Cybermaxx 2在电子娱乐博览会上引发巨大轰动，它拥有更高的分辨率，不仅支持PC，也支持VCR和游戏机。

1995年，任天堂针对电子游戏推出了Virtual Boy游戏机（见图1-17），这在当时引起了不小的轰动，但这款革命性的产品由于太过于前卫，没有得到市场的认可。同时，其在技术上也依然面临一些问题，不利于其发展，而且其研发和生产成本都非常高。这款产品不仅被《时代周刊》评为“史上最差的50个发明之一”，而且仅仅在市场上生存了6个月就销声匿迹。

在任天堂公司之后，在十几年的时间内，已经没有公司敢于将VR带入商业领域中。整个20世纪90年代，许多科技公司都希望能够在 VR浪潮之中争得一席之地，但基本都以失败告终，主要原因在于技术还不够成熟，产品成本过高。但也正是由于他们的尝试和努力，为虚拟现实领域积累了技术和理论基础，也为日后的VR市场打下了基础。

在21世纪的第一个十年里，智能手机技术迎来爆发，虚拟现实仿佛被人遗忘。尽管其在大众商业市场中几乎消失，但人们从未停止过对 VR 领域的研究和开拓。由于VR技术在科技圈中已经充分扩展，科学界与学术界对其越来越重视，因此VR技术在医疗、飞行、制造和军事领域中开始得到深入的应用研究。2006 年，美国国防部斥资2000 多万美元建立了一套虚拟世界的《城市决策》培训计划，专门让相关工作人员进行模拟训练，一方面提高大家应对城市危机的能力，另一方面测试技术的水平。2008年，美国南加州大学的临床心理学家利用虚拟现实技术治疗创伤后应激障碍，通过开发一款名为“虚拟伊拉克”的治疗游戏，帮助那些从伊拉克回来的军人患者。这些例子都可以证明，VR已经脱离了早期单纯的娱乐领域，开始渗透到各个领域中。

在此期间，也有不少值得一提的文学作品起到了推动作用。比如，美国著名小说家乔纳森·艾伦·勒瑟姆（Jonathan Allen Lethem）创作的《久病之城》，其当年被《纽约时报》评为十大好书之一。而于 2011 年出版的《玩家一号》，则是美国科幻作家恩斯特·克莱恩关于虚拟现实的重要作品（见图1-18）。由于移动互联网掀起浪潮，在移动互联网高速发展的这段时间里，VR的声音一直若隐若现，等待着爆发的时刻来临。

5.第五阶段：VR技术爆发时期（2012年至今）

2012年8月，19岁的Palmer Luckey把一款名为Oculus Rift的VR硬件产品摆上了众筹平台Kickstarter（见图1-19），经过短短的一个月左右的时间，就获得了9522名消费者的支持，收获了243万美元众筹资金，使得公司能够顺利进入开发、生产阶段。2012 年Oculus Rift在Kickstater上成功众筹后，随即就参加了2013年的CES展会，展示了DK1预产前的Rift原型头戴式显示设备（以下简称“头显”），以及利用Unreal 3引擎创造的一个Oculus Rift的城堡场景。当年的VR相关报道，也几乎被Oculus全部覆盖。

在2014年的CES展会上，Oculus为大家展示了最新的原型机，解决了DK1版本的两大缺陷，同时还引入了低延迟的显示屏技术。这极大地提升了用户体验，为之后出现的消费者版 Oculus Rift 提供了基础技术支持。在解决了价格尴尬及外形笨重等致命问题之后，VR设备似乎一下子拉近了和用户之间的距离。因此，用户对VR设备的热情被不断地刺激膨大。之后，Oculus在2014年3月被Facebook以20亿美元的价格收购，成为驱动现今虚拟现实技术的先锋。

2015年，Oculus Rift发布了一款新的原型机Oculus Rift Crescent Bay，这款原型机也是最接近消费者版本的Oculus头显。此外，三星和Oculus合作推出了Gear VR，使VR与智能手机相结合，降低了VR设备的入门门槛。雷蛇公司推出了OS VR开源平台，并发布了第一款旗舰设备 Hacker Developer Kit。同时，配合VR使用的万向跑步机Virtuix Omni也逐渐进入人们的视野中。

2015年3月，HTC公司发布了新研发的重量级沉浸式VR设备HTC Vive。HTC Vive 使用的Lighthouse 室内追踪技术让 VR 技术达到了一个新的高度，提升了大家对消费级VR产品的期望。

2016 年，索尼公司发布了自家 PS 游戏机专用的游戏 VR 设备 PS VR。相比其他VR硬件设备来说，PS VR的定位更为清晰，软件支持更为广泛，而且价格也是所有同级别沉浸式VR设备中最低的。种种优势使得PS VR后来居上，迅速加入VR产品的竞争浪潮中（见图1-20）。

从2014年开始，各大公司纷纷开始推出自己的VR产品，消费级的VR产品开始大量涌现。自此，VR 才真正进入人们的视野中，被人们所熟悉、关注、追捧。现在，VR技术相比过去，量和质都有了巨大的飞跃，越来越多的企业和个人对该行业产生了浓厚的兴趣，并且它的发展已不再只局限于硬件，还逐步扩展到内容开发及对其他领域的应用，曾经沉寂了那么多年的VR技术终于迎来了全面爆发。