2020年一場突如其來的疫情，讓所有人的生活計劃因此打亂，奧運會的延遲、谷歌取消年度開發(fā)者大會、亞馬遜取消AI大會，高考也延遲了一個月。。。疫情籠罩之下，人類在自然界面前顯得那么渺小，我們無法出門聚會、無法走親訪友，經(jīng)濟仿佛因此停滯，但是，疫情并沒有讓我們的生活變得無趣。

通過VR，我們在家可以走遍中國大部分旅游景點，VR看房讓我們足不出戶看房買房，5G＋VR讓我們實現(xiàn)云辦公，VR讓我們看到很多距離我們千里之外的風景。

當我們談到VR，首先想到的是現(xiàn)代化的電子設備——VR頭顯，越來越多新推出的電腦軟件、游戲作品開始支持VR顯示，VR頭顯仿佛成為潮流電子的代名詞。然而，VR頭顯的概念和產(chǎn)品的誕生卻有著超過100多年的悠遠歷史。

今天我們就來聊一聊VR頭顯的前世今生。

1838年：Charles Wheatstone的立體圖原理

19世紀英國著名的物理學家查爾斯·惠斯通爵士（Charles Wheatstone），1838年首次發(fā)現(xiàn)并確定立體圖原理（Principle of stereo graph），并因此被授予皇家學會皇家獎章，這項研究促使他創(chuàng)造了立體鏡。

圖：查爾斯·惠斯通

查爾斯·惠斯通爵士的研究表明，把同一個物體從不同角度拍攝的兩張略有不同的圖片擺放在一起觀看，人腦會感覺到物體的3D立體感。

圖：立體鏡

此原理闡明了雙目視覺的實現(xiàn)機制，在此理論基礎上，查爾斯發(fā)明了一種由棱鏡和鏡子組成的器材——立體鏡，從而使人可以從兩張略有不同的二維照片中觀察到立體的三維效果。

圖：立體鏡

這一原理至今仍用于一些簡易的VR產(chǎn)品，以及觀察X射線和航空照相。但在該時期，VR技術僅限于光學技巧，并沒有得到實際的應用。

1932年：Link Trainer林克訓練器

1932年，世界上出現(xiàn)了第一個商業(yè)化的飛行模擬訓練項目——林克訓練器（Link Trainer）（俗稱：林克機）。1929年，埃德溫·林克發(fā)明了世界上最早的飛行模擬器。

圖：埃德溫·林克

林克機將機身復制品與控件和馬達結合，能夠模擬出俯仰、滾轉與偏航等飛行動作，從而幫助飛行員進行模擬訓練。據(jù)說當時每臺價格3500美元。

圖：林克訓練器

在二戰(zhàn)期間，林克機訓練了超過50萬名飛行員。中國人民解放軍空軍建軍之初，也曾使用部分從國民黨手中繳獲的林克機訓練飛行員。

直到上世紀70年代初期，仍有些國家的空軍在使用這套設備。

1935年：斯坦利·G溫鮑姆的小說《皮格馬利翁的眼鏡》

林克機面世后不久，1935年，科幻作家斯坦利·G溫鮑姆（Stanley G．Weinbaum）在小說《皮格馬利翁的眼鏡》中描述了一款VR眼鏡，能夠同時模擬視覺、觸覺、嗅覺、味覺等的VR設備。

圖：小說《皮格馬利翁的眼鏡》

最為令人驚嘆的是，小說中的眼鏡佩戴者甚至可以和畫面中的世界發(fā)生交互行為，并影響鏡中世界的歷史進程。

因此，這副“皮格馬利翁的眼鏡”被認為是世界上最早的VR眼鏡雛形，時至今日，小說所描述的場景依然是廣大VR技術從業(yè)者孜孜不倦攀登的技術高峰。

1956年：Sensorama被譽為VR的原型機

電影攝影師Morton Heiling發(fā)明了名為Sensorama的仿真模擬器，并在1962年為這項技術申請了專利，這被譽為VR的原型機。

圖：Sensorama

這款設備是為增強電影觀看體驗而設計的，通過三面顯示屏來實現(xiàn)空間感。雖然設備體型巨大，但卻有很多功能，比如3D顯示、3D立體聲、振動座椅、模擬風吹的風扇，甚至還有氣味生成器，而用戶需要坐在椅子上將頭探進設備內部，才能體驗到沉浸感。

1960年：第一款頭戴顯示器Telesphere Mask

上述Sensorama的發(fā)明者Morton Heiling，在1960年發(fā)明了第一款頭戴式顯示器——Telesphere Mask，Morton Heiling將它定義為“個人用途的可伸縮電視設備”。

圖：Telesphere Mask

可以通過上圖看出，Telesphere Mask的外觀設計非常現(xiàn)代化，具備3D顯示和立體聲，但沒有頭部的位置跟蹤系統(tǒng)，所以本質只是一個頭戴式的顯示器。

由于應用場景有限，3D電影制作費和設備成本高昂，Morton發(fā)明的Sensorama和Telesphere Mask最終都因商業(yè)化失敗而告終，留給世人的只有Morton富有遠見的暢想和產(chǎn)品概念。

1968年：第一款頭戴虛擬現(xiàn)實設備Sutherland

1968年，計算機圖形學之父、著名計算機科學家Ivan Sutherland設計了第一款頭戴式虛擬現(xiàn)實設備——Sutherland。

圖：Ivan Sutherland

Sutherland的成功之處在于頭顯連接電腦，具備頭部的位置跟蹤系統(tǒng)，通過超聲設備和機械軸，初步實現(xiàn)姿態(tài)檢測功能，簡單來說，就是當用戶轉動頭部的時候，計算機會實時計算出新的圖形，并顯示出來。

圖：Sutherland

由于當時硬件技術的限制，Sutherland相當沉重，根本無法獨立穿戴，必須在天花板上搭建支撐桿來懸掛，這一設計也被人們戲稱為“達摩克利斯之劍”，最終未能走出實驗室。

Sutherland的出現(xiàn)，標志著頭戴式虛擬現(xiàn)實設備與頭部位置追蹤系統(tǒng)的問世，如今的虛擬技術在此基礎上做改革創(chuàng)新，而Ivan Sutherland也因此被稱為“虛擬現(xiàn)實之父”。

1989年：第一款商業(yè)化的VR產(chǎn)品eyephone

1984年，Atari虛擬現(xiàn)實研究室的前員工Jaron Lanier創(chuàng)辦了VPL公司，并普及了Virtual Reality這個術語。1989年，VPL公司推出了一套商業(yè)化的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品——eyephone。

圖：eyephone

與眾不同的是，VPL公司還推出了數(shù)據(jù)手套（Data Glove），最初只被作為PC的輸入系統(tǒng)，此后與eyephone相結合，作為虛擬環(huán)境的互動方式。

受當時技術的制約，eyephone僅搭載低分辨率的LCD顯示器，且計算機性能不足以支撐追蹤肢體運動所需的圖形渲染，用戶體驗和沉浸感都十分糟糕，且當時的售價高達9400美元。

90年代：VR的第一次熱潮

到了90年代，VR迎來第一次熱潮，在當時市場上出現(xiàn)很多類似的產(chǎn)品，和現(xiàn)在產(chǎn)品的外形非常相似。

世界著名科學家、兩彈一星功勛獎章獲得者錢學森先生對Virtual Reality的概念有一番深刻的洞見，比如對于VR的中文命名，以及該項技術的作用，以及對其未來發(fā)展的思考。

圖：錢學森關于VR的親筆書信

圖：錢學森關于VR的親筆書信

錢學森建議將Virtual Reality的中文翻譯為“靈境”，他在信中寫道：“我對靈境技術及多媒體的興趣在于它能大大擴展人腦的知覺，因而使人進入前所未有的新天地，新的歷史時代要開始了！”他認為，“靈境技術是繼計算機技術革命之后的又一項技術革命。它將引發(fā)一系列震撼全世界的變革，一定是人類歷史中的大事�！�

90年代，日本游戲產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，各大游戲公司把VR視為游戲業(yè)的一次改革創(chuàng)新的機會，爭相推出自己的VR產(chǎn)品。

1995年：任天堂的Virtual Boy

1995年，任天堂發(fā)布第一款能夠顯示立體3D圖形的游戲機。玩家可以像頭戴式顯示器一樣使用游戲機，將頭放在游戲機目鏡上可以看到紅色單色顯示屏顯示的游戲畫面，游戲使用視差原理產(chǎn)生立體3D效果。

圖：任天堂的Virtual Boy

但Virtual Boy的面世被認為是完全的商業(yè)失敗，它的失敗被認為是由于其高昂的價格、單色的顯示屏幕、不起眼的3D效果、缺乏真正的便攜性、游玩其所導致的健康問題和其低質量的游戲。

1996年初，因為Virtual Boy未能達到銷售量目標，任天堂停止了為Virtual Boy的游戲發(fā)行和生產(chǎn)。

21世紀的娛樂革命

步入21世紀，隨著計算機性能、圖形處理技術、動作捕捉技術的進步，直到2012年，VR才真正享受到計算機技術進步的紅利。

2012年，17歲少年Palmer Luckey在自家車庫通過研究拆解1970至2000年初的VR設備，制作出開發(fā)者版本的Rift頭顯，并將它推上眾籌平臺Kickstarter。

圖：Oculus Rift開發(fā)者版本（DK系列）

隨后，Palmer Luckey成立了自己的公司Oculus，并在眾籌平臺上成功吸引了超過250萬美元的資金，2014年更是被Facebook以20億美元的天價收購。

同年，谷歌推出售價僅為5美元的VR頭顯——Cardboard，開啟了移動VR的新時代。

圖：Google Cardboard谷歌紙盒VR眼鏡

Cardboard能適配市面上大多數(shù)智能手機，在麥當勞、可口可樂等商業(yè)巨頭的推動下，Cardboard紅遍全球，也間接推動了三星Gear VR的發(fā)展�？梢哉f，Cardboard的便攜性和低價格，讓更多人體驗到VR的魅力。

圖：HTC VIVE

2015年，HTC與Valve合作開發(fā)的HTC VIVE頭顯正式發(fā)布。

圖：三星Gear VR

同年，三星Gear VR發(fā)布，繼承了谷歌Cardboard的親民路線，售價99美元，與三星手機綁定。

圖：Oculus rift

2016年，收購Oculus公司后的Facebook正式發(fā)售Oculus rift消費者版本，這是一款真正PC專用VR頭顯，價格599美元。扎克伯格說，2016年是消費級VR設備元年。

圖：PlayStation VR

同年，索尼推出一款專為游戲主機設計的VR頭顯——PlayStation VR。

圖：微軟hololens 2

微軟在2016年和2019年分別推出混合現(xiàn)實頭顯hololens和hololens2，通過3D攝像頭、深度傳感器、陀螺儀以及麥克風等傳感器的組合，完成對環(huán)境和使用者行為的捕捉，hololens2更是加入了眼球跟蹤能力，可以精確地感知使用者在注視什么位置，實現(xiàn)更自然便捷的互動。

圖：Oculus Quest 2

2020年，Meta（前身Facebook）推出VR一體機Oculus Quest 2，是首款搭載高鐵驍龍XR2平臺的VR設備，號稱能提供目前最先進、最具沉浸感的VR游戲體驗。

據(jù)外媒報道，Oculus Quest 2在2021年的銷量已經(jīng)超過1000萬臺，遠遠超越其他VR設備，成為當下最受歡迎的VR頭顯之一。Quest 2的銷量破千萬，意味著Meta在元宇宙的戰(zhàn)略下，Meta已經(jīng)有了基礎的VR用戶數(shù)目，加上原本Facebook社交平臺已有的29億月活用戶數(shù)目，Meta元宇宙最根本的用戶數(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來。

扎克伯格認為，元宇宙的核心是互聯(lián)網(wǎng)體驗的升級，所以VR設備及其生態(tài)是關鍵。

政策加持，市場快速增長

我國政府高度重視虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實的技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)布局、頂層設計、應用發(fā)展和核心技術攻關等階段，通過一系列相關政策，不斷支持鼓勵虛擬現(xiàn)實賦能各產(chǎn)業(yè)和重點場景。

2021年初，中國“十四五”規(guī)劃綱要發(fā)布，虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實列入了“建設數(shù)字中國”數(shù)字經(jīng)濟重點產(chǎn)業(yè)，具體表現(xiàn)在：推動三維圖形生成，動態(tài)環(huán)境建模，實時動作捕捉快速渲染處理等技術創(chuàng)新，發(fā)展虛擬現(xiàn)實整機，感知交互、內容采集制作等設備和開發(fā)工具軟件、行業(yè)解決方案。地方政府積極響應，目前16省市十四五規(guī)劃綱要提及虛擬現(xiàn)實，發(fā)展虛擬現(xiàn)實設備等終端產(chǎn)業(yè)，擴展虛擬現(xiàn)實技術應用場景。

IDC《2021年第一季度增強現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實市場追蹤報告》顯示，2021年第一季度中國VR頭顯出貨量達到21萬臺，同比增長32％，其中一體機產(chǎn)品形態(tài)占到VR頭顯總量的72．7％。IDC預計，中國VR市場從2021年將開始出現(xiàn)大幅增長，未來五年AR／VR市場復合增長率達到71．1％。

從以往的科幻小說中的內容，到如今引來眾多VR廠商百家爭鳴，VR設備的價格從早年的居高不下，到如今的尚可接受，背后是技術的進步和應用場景的拓展。

我們有理由相信，在未來，VR技術將會帶給我們更多的驚喜和感慨。