虚拟现实简史：先不要激动，Oculus们还远未触及科幻小说家和编剧们想象的世界

本文选自economist，机器之心编译出品。参与人员：Duo Xu，Rui，Fm018-庞，电子羊，Gabrielle。

20世纪末，虚拟现实跌入低谷，今日不同往时。这不是一篇观点鲜明、个性十足的文章，而是简要介绍了虚拟现实发展。文章开头给了Oculus产品的一个特写，然后切入正文。首先，介绍了虚拟现实idea的来源以及其中的核心人物。然后，谈到了以前之所以跌入低谷的原因，并指出了虚拟现实实现过程中的困难。接着谈到了产品切入点，以及一些批评意见。文章对虚拟现实前景持谨慎乐观态度。

上面这段视频很炫酷吧？这当然是由虚拟现实公司Oculus制造的一种幻觉。真实场景是，一位记者头戴滑稽的设备，手握一副控制器，置身于德国电子游戏交易会的全黑隔音房间里。但是从里面而言（虚拟场景）惊人地逼真，用户被细腻世界环绕着。扭头的话视野也随着头的转动产生应有的变化。如果移动控制器，在模拟情景中，一双虚拟的手臂和手动作与其一致。

脱离现实的脑袋是另一个房间 Oculus员工的，他也沉浸在计算机产生的同一个环境中。桌上的（虚拟）积木遵循物理规律，可以堆叠可以推倒就像真实世界的积木一样。在一位虚拟现实的狂热者口中，这个效果「就像是把你的脑袋伸进虫洞，通向某个完全不同的地方。」

矩阵代数

上世纪50年代以来虚拟现实的想法——建立一个由计算机生成的逼真世界来取代这个无聊的陈旧的真实世界——推动了科幻小说和电影的发展。

上世纪90年代，随着电脑的普及，一些大公司试图借助头盔作为实现这个想法的初步尝试。他们失败了。那时候的电脑无力产生逼真的体验。用户感到恶心头疼，装备又贵又笨重。尽管在一些工程和科技领域有了一些虚拟现实的应用，电子游戏领域消费者版本的虚拟现实不过是明日黄花。

但现在，一家家公司确信信息技术（软件也好硬件也罢）已经足够先进，能够再做尝试。他们坚信，新版的改进过的虚拟现实将会改变一切——从电子游戏到社交媒体，从电影到教育。

坐落在加州门洛帕克市的Oculus是虚拟现实复兴的象征，部分因为它首次展示了值得相信的头戴式设备（技术），也有部分原因因为它神化地崛起。公司创始人22岁的Palmer Luckey自少年时代就曾收集老式虚拟现实头戴式设备，并在父母的车库里摆弄它们。处于对它们现有的局限性的失望，他自己搞了一副头戴式设备，在2012年转向众筹网站Kickstarter以期获得25万美元的投资。当时的想法是向一个小众的虚拟现实爱好者社区兜售这些设备。

其中有个人叫John Carmack，是传奇性的电子游戏和图形程序员，他对Luckey的头戴式设备做了些改良，并在2012年的一场游戏大会上以合集视频加以演示。部分得益于Carmack的传道（他现在是Oculus的首席技术官），Luckey在 Kickstarter上的项目最后募集到240万美元，然后他就从大学退学全心扑到他的梦想之上。2014年他所做的事情引起了Facebook创始人Mark Zuckerberg的兴趣，Zuckerberg花了20亿美元收购了 Oculus 。

明年年初Oculus计划发布Rift头戴式显示器，但有此野心的公司并非仅此一家。Sony的产品，名叫Morpheus，也将在差不多的时间发售。美国一家大型电脑游戏公司Valve和台湾智能手机制造商HTC计划在今年晚些时候联合推出Vive。其他一些不太知名的公司也在开发类似的产品。与此同时，谷歌和三星也在试水，计划制造能让人们能够将智能手机变成简单的虚拟现实头戴设备的廉价设备。

每个公司都希望自家的头戴式设备能成为极客尝鲜者中最畅销的消费品。到目前为止还没有人公布定价，估价大约几百美元可以买一个完整的头套。这一定价在那些会被虚拟现实吸引的人的力所能及的范围内，一些人认为它将会成为消费电子产品中的下一个里程碑。旧金山一家咨询公司Digi-Capital猜测，到2020年虚拟现实市场将会价值300亿美元每年，当然这建立在人们真的想买的基础上。

很对人将上世纪90年代虚拟现实失败的原因归咎于，当时的电脑不能够创造出足够好的画面来，让用户认为他们置身于另外一个世界。Oculus的首席执行官Brendan Iribe不同意，他坚信高质量的画面不是打造完美虚拟世界的最重要一环。

「你得记着，虚拟现实技术实际上是对人类感官系统的黑客入侵。上世纪90年代黑客技术笨拙而又不精巧。现在要精巧得多。」

根据Iribe描述，有三样东西使之成为可能。现在超强的计算能力带来的更好的图像当然是其中之一，但是更好的屏幕和传感器的改善以了解用户目前正在做什么，更为重要。

如果一开始你没有成功

从屏幕开始。目前研发中的头戴设备有两块微小的高分辨率的液晶显示器，一只眼睛一个。计算机创造出场景，每块屏幕为其负责的眼睛呈现出部分画面。这是个老把戏，所谓的立体感，这一技术利用了人脑借助左右眼看到的画面之间的差异形成深度感知这一点，通过恰当地给不同的眼睛呈现不同的画面，就能够骗过大脑让它觉得自己是在看一个完全立体的世界。

但想要让这种幻觉舒服，很难。人们能忍受电视屏幕上画质糟糕、动画不连贯的画面（标准电视的分辨率很低，美孚滑脂大概30万像素，每秒显示不超过30帧）。但是电视屏幕不过是更大环境中的一部分，当屏幕上的画面充满观众的整个视野时，事情就没那么简单了。

低帧频，意味着物体断断续续而不是平滑地移动，这是导致「虚拟现实综合征」的原因之一——类似晕动病的折磨，让人吃不下饭。并且，因为虚拟现实头置设备上的屏幕离穿戴者的眼非常近，低分辨率使得我们看得见一个一个的像素，这会打破那种视觉真实的幻觉。

为了对付这些不良效应，Oculus、Sony以及 Valve厂家出产的头戴式设备，每个图像都有2百万至2.6百万像素，两只眼一边一半，并且这些图像一秒钟刷新90-120次。但是即使这样，也不能完全消除虚拟现实综合征的症状。标准LCD 运动物体的每一帧都保留在屏幕上，直到下一帧出现，图像在技术允许范围内会尽快被替换。

具体虚拟现实综合综合装的起因尚不得知，但也许一些有关脑处理加工图像速度的因素会导致恶心的感觉。 虚拟现实工程师发现在每帧图像之间插入延续约2毫秒的短暂存在的黑色帧，对于消除头晕症状很有帮助。这种空白帧显示时间短到人脑不能意识感知到，但它们使运动看起来更平滑，也是人不至于头晕反胃。

满足VR效应所有需求是很困难的，但有机电致发光二极管屏幕的发展，促使了新一代头置设备的诞生。它具有高分辨率，能快速自我更新，体积足够小而轻，方便用在头置设备上。在价格上也足够便宜，消费者支付得起。但是VR的另一个要求是，计算机运行的场景必须注意到使用者的头部位置，这样它才知道场景的哪一部分显示在屏幕上。VR头置设备因此应用混合的摄像头、小型陀螺仪、以及加速器来追踪用户动态。

这些传感元件必须以每秒钟上百次的速度反馈给计算机，而图像必须尽快反映新的信息的更新。哪怕一点微小的延迟，都会使用户头晕。几年前还没能有如此快反应的传感元件。事实上，虚拟现实行业的先驱，比如 Mr Carmack 需要请人特别制作这种零件。有了这种追踪技术公司才能够在此基础上开发给用户使用的控制器，从而为用户创造出可以和实物一样上下左右移动的虚拟双手。追踪技术甚至可以追随人体运动，这意味着他可以在虚拟场景里像在真实世界里一样地走动。

准备好的玩家

很多人在听说过虚拟现实但并没有真正尝试过之前，都假定它会是一个像巨大的电视机一样的东西，不过具有更有说服力的影像。好的虚拟现实程序可以制造「身临其境之感」——真实地处于另一个现实里——即，虽然远不完美，也比电视制造的情形强多了。要达到这效果，虚拟现实头置设备必须掩盖用户对现实世界的视觉，这使得它更类似眼罩而不是电视。

电视和它的延伸品视频游戏玩的把戏对虚拟现实无计可施。例如，在屏幕上晃动图像产生视觉撞击是视频游戏通用技巧。经验显示，游戏者无需为了相信发生了撞击而自身感到摇晃。而在虚拟现实的浸润式环境里，看到撞击的效应却不能感受到它，这样的矛盾会引起恶心呕吐。

由于虚拟现实技术太新，在人们对该技术短暂信任的情况下，仍然没有人能十分确定什么起作用，什么不起作用。视频游戏开发商比大多数人可能有更好的主意。Oculus, Valve，还有Sony, 至少在初期都把头置设备目标对准游戏玩家。游戏玩家一般更有开放意识，对于科技更敏感，而且很多头置设备制造者本身就是游戏玩家。

例如Patrick O’Luanaigh，他是名叫nDreams的一家英国游戏工作室的老板，他们公司开发了一种叫做The Assembly的虚拟现实冒险游戏。在游戏开发过程中，他和他的工作团队学了很多在虚拟世界什么有效什么无效的信息。在该游戏开篇设定中玩家被困在无轨电车上并且只有他的头可以活动。「这想法就是使玩家放松自在地进入幻觉，」O’Luanaigh先生说。

影片剪辑，摄像机通过这个方式创造出新角度或者不同的场景，是主要的视屏游戏故事讲述方式。但这对虚拟现实是个禁忌。「你一般不会想要把摄像控制从玩家手里拿走，」nDreams高级设计师 Jackie Tetley强调：「因为如果你这么做，基本上你就在放任玩家的头在房间乱逛。」

O’Luanaigh先生说，虚拟现实一个惊人的效果，就是它加大用户正在经历的情绪强度。这部分是因为经验的全封闭特性。也可能是因为观众还没来得及变得厌倦和精于此道。用早期影院类比，一个讨论的很多的例子就是（或许可疑）叫「火车驶入车站」的电影故事，拍摄于1895年，据说诱使天真的观众因担心即将发生撞击而从座位上逃开。

SCE 伦敦工作室，一名来自英国的游戏开发者就利用索尼的VR头置设备，体验到了这种增强感官度的感觉。一个是在深海下潜时持续受到鲨鱼袭击；另一个游戏场景是用户被绑在伦敦一个不知名仓库里的一把椅子上，一个类似审判者的灯光在眼前打开。即使是资深玩家，据工作室总监Dave Ranyard所说，也反映说这个虚拟灯光模拟的拷问场景让他们很不安。

这种新一代的VR 软件产品可能会应用在游戏上，这一点已经毋庸置疑。但是工业界内的支持者们认为这种产品还能面向其他的用户群，电影就是其中之一。所有预设好的头戴装置将和APP连接在一起，让只是置身于普通平板屏幕的观众能感受到虚拟现实的画面。但利用全景相机让观众就处于整个画面场景的中间，也是一种办法。前段时间一部反映约旦难民营的生活的全息影片 （《乌云笼罩锡得拉》），在网上红极一时。

色情，一个总是走在科技前沿的行业，也在思考引用VR技术的可能性。它的实验者，比如BaDoinkVR， 已经开始制作普清的全息情色片，通过智能手机连接到头置装置就能观看。对于另外一些欲望没有那么多渴望放松的人，VR也能通过连接降噪设备让你置身于另外一个世界。举个例子，一个叫「完美沙滩」的计划，在里面用户可以在虚拟真实的场景中享受阳光海滩。收音机就在你的左手边，你能收听音乐。右边就放着一本书，如果你想让阅读程序会自动给你打开电子书。

对于那些更愿意分享而不是独处的人来说，VR也能提高社交网络的功能，就像文章开头讲到的那样通过营造远程现实来体现，这也是为什么Facebook 会买下Oculus的原因。而且这也是一种创造，如果工业界合理使用虚拟现实，它就能为教育、新闻传播、团队合作发挥作用。建筑家可以通过虚拟现实模拟出建筑建成后融入真实场景的样子；去博物馆参观的游客也不用只是隔着玻璃窗，而是可以通过触摸浏览虚拟投射的展品进行了解。

先不要这么激动

至少，按照现在这些专家的看法来说，不是每个人都这么有热情。现在这代的头置设备虽然让人印象深刻，但是也不是完美，它的软件程序也不完美。虚拟现实综合征虽然没有那么大规模爆发，但是有些程序还是能表现出来，而且全盘纳入该技术也是个挑战。尽管现在的VR系统能在用户行走的时候跟踪记录他们，但是很少有用户的家里有那么大的空间，以至于让他营造出一个星际战舰甲板的场景。

还有一些更深刻的抨击的声音，用户需要费力调整装置，使得虚拟现实变成一种更像是负担的努力，而不是简单地盯着屏幕了。在传统屏幕前，我们通常都会和朋友闲聊观赏的感觉。但当人沉浸在虚拟现实带来的幻觉中，可能就不会再和朋友们聊天了。尽管有些时候，它会是一个好处。例如，挤在狭小的经济舱里的旅客，可能就喜欢沉浸在电脑制造的虚拟现实里娱乐，以避开旅途中的沉闷。

类似的实际问题还有：沉浸在VR里的用户会来回转动他们的头，努力盯着那些不存在的东西；时而还会用带着控制器的手去挠空气，这在外人看起来是很诡异的。

而迄今为止的所有VR头戴式设备，没有一款能称得上是「有型」。即使是最狂热的技术爱好者，也会认为其中的套件组合让头戴式设备看起来很傻。另外，还有一个消费电子学的深刻教训：如果一件事只是「可能发生」，或者「能够很酷」，不代表它就一定能实现。例如，那些让3D电影更逼真的尝试，实际并没有比当初改进多少。

然而，我们还是需要看到，不断有相关的实验和技术在身边发酵传播。硬件制造商已经取得了很大进步，比如跟踪用户眼睛轨迹的技术：让用户通过扫视，就能观察虚拟世界而无需移动头部；还有触觉反馈技术：戴上特殊的手套，以提供触摸的感觉，再配合声音和视觉。所以，即使全虚拟现实被证明无法生产或消费，它的许多经验教训也将传承给它的小兄弟——增强现实技术。即把计算机生成的图像叠加到真实的世界里，而不是完全取代它。

我们现在还很难夸大这些硬件的改进。但不同于20世纪90年代的诸多失败尝试，它们或多或少都在实现当初的承诺。尽管这些虚拟现实技术还远未触及科幻小说家和编剧们想象的世界，但就像智能手机经历许多失败的迭代，最终才在苹果上砸出了一个成功的模式——iPhone。所以很难判断当下哪些头戴式设备将在未来飞黄腾达，一旦这一天到来，自然会赚的盆满钵满。当下的虚拟现实，正在响应时代的召唤。

转载请联系公众号：机器之心（almosthuman2014）获得授权，个人微信号“jiqizhixin2014”