虚拟现实:昨天这样走来 明天将会怎样

北京日报佚名12-15 11:32

詹姆斯·卡梅隆执导的好莱坞科幻巨片《阿凡达》,让全世界影迷见识了3D立体电影的神奇魅力。片中主人公利用高科技手段将自己的意识注入一个新躯体内,进入一个崭新世界的奇妙构思更是令人拍案称奇。

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这原本只出现在科幻大片中的场景,或许很快就会成为我们生活中的一部分。这一切都源于一个既“幼稚”又疯狂的想法—让你真的成为那个虚拟世界中的一部分。

娱乐与军事:虚拟现实的最早助推器

从某种意义上说,虚拟现实注定是人类科技史上最复杂、最“烧钱”的技术之一,因为其最大的困难在于要成功地欺骗自然历史上最杰出的进化杰作—人类大脑。事实上,以当今的人类科技水平,要像电影《黑客帝国》中表现的那样,把个人彻底融入虚拟世界,还仅仅是一种幻想。但要给人一种进入虚拟世界的临场感,却未必做不到。

1962年,美国电影人莫特·海希利研制了一套号称“未来影院”的设备。这套装置由一块3D显示器、一部摆动座椅和一套气味模拟器组成。据说,观众只要坐在摆动座椅上就能享受全感官的观影体验。但受制于当时的技术条件,实际效果很不理想,而且这与真正意义上的虚拟现实还相去甚远。

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由于虚拟现实技术实现的复杂性以及巨额的开发成本,在20世纪六七十年代,真正对其有迫切需要并愿意支付巨额研发费用的只有军方。在当时,美国政府和军方资助了多个有关虚拟现实的研究项目,主要的目标是开发一种仿真的模拟驾驶系统,以降低军方的训练成本。这其中,最具代表性的就是美国航空航天局的“艾姆斯”项目。该项目的目标是开发一种实用性的飞机座舱模拟器,使新飞行员在地面训练中也能体会到近似真实飞行场景中的状况。该项目实现了快速角度转化、人机互动等关键技术的突破,为虚拟现实技术的进一步发展奠定了基础。

不过,对于普罗大众来说,庞大而昂贵的飞行模拟器显然不适合放在自家的客厅里。一个更现实的选择就是虚拟头盔,也就是把虚拟现实设备集成到一顶“超级帽子”里。这个构想最初是由美国计算机科学家艾凡·萨瑟兰提出的,当时他将其称为“终极显示器”。这个装置是第一种能够追踪佩戴者头部动作的虚拟头盔产品。但问题是它实在太重了,以至于佩戴时不得不用钢索将其悬吊在天花板上。即便如此,萨瑟兰的发明仍旧向世人证明了虚拟头盔的技术可行性。

虚拟男孩:任天堂的滑铁卢

上世纪90年代,虚拟现实技术的研究中心从美国转移到了太平洋的另一端—日本。由于日本企业在消费电子领域建立的长期技术储备和日本政府的大力支持,日本从20世纪90年代开始致力于虚拟现实技术实体化和商品化的探索。为此,很多日本企业和研究机构不惜重金从美国延揽了大量有开发经验的资深工程师。

正是在这样的背景下,当时如日中天的游戏机霸主—任天堂公司决定把虚拟头盔作为自己的下一代游戏主机虚拟小子(VRBoy;VR即VirtualReality,意为虚拟现实)的标配。于是,任天堂公司的社长山内溥把这个任务交给了公司技术主管横井俊平。

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经过挑选,横井俊平决定与庆应义塾大学的科研人员合作,进行基础技术研发。在技术部门日以继夜进行研发的同时,任天堂的市场部门对外披露了新一代家用游戏机VRBoy的基本性能参数,明确提出其将采用32位CPU和头盔式液晶显示器(虚拟头盔)等一系列先进技术。

然而,随着项目的不断推进,以虚拟现实为主要卖点的VRBoy,却遭遇了严重的技术瓶颈。由于采用了尚未经过大规模生产实践的实验室技术,头盔式液晶显示器在振动时会发生严重图像偏移,而这种偏移会令游戏玩家产生强烈的眩晕感。而任天堂的主要竞争对手也抓住这一点,通过各种软性宣传手段,质疑头盔式液晶显示器会影响青少年的视力,从而增加了市场对这种新技术的怀疑情绪。更为重要的是,由于头盔式液晶显示器的技术不成熟,良品率极低,急剧推高了VRBoy的单机售价。最终,作为研发主管的横井俊平不得不放弃了头盔式液晶显示器的设计,让VRBoy重新回归于一款平庸的家用游戏机。

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由于硬件规格的一再修改,原本与任天堂合作紧密的众多第三方游戏软件开发商,来不及开发制作相应的游戏软件与之配合。结果,VRBoy几乎是以“裸奔”的姿态被推向市场。结果可想而知,新主机销售遇冷,公司损失近800亿日元。作为VRBoy计划的总负责人,横井俊平更是成为众矢之的。

为了表示对头盔式液晶显示器研制失败及VRBoy项目泡汤负责,任天堂的技术主管横井俊平主动请辞,饮恨离开了辛勤奋斗多年的公司。1997年,他遭遇车祸,不治身亡。一代电玩巨星就此陨落,令人扼腕不已。而辉煌一时的任天堂王朝也就此走向衰落。

只因热爱:催生奇迹的90后小子

从原理上看,虚拟头盔并没有什么特别玄妙之处。之所以会如此难以商品化,从根本上讲是因为它必须能做到在我们的眼皮底下“欺骗”我们的大脑。

事实上,人之所以能看到显示器上的画面呈现动态效果,是因为视觉残留效应的作用。而虚拟头盔的核心部件就是罩在用户眼前的微型显示器,但这种显示器必须拥有比普通显示器快得多的刷新率,否则哪怕是千分之一秒的延迟都能被人的视觉系统捕捉,从而与大脑的前庭系统产生冲突,令人感到强烈的眩晕。可以说,直到2010年前,没有哪个技术人员或企业真正能彻底解决虚拟头盔的眩晕问题。这个光荣的使命最终却落在了一个名不见经传的美国男孩儿帕尔默·勒奇身上。

勒奇是一个标准的90后美国大男孩儿。他自幼生长在南加州,喜欢摆弄各种电器,尤其酷爱改装游戏机。到十几岁时,他就已经能靠给人家修理苹果手机赚外快了。而这些赚来的钱,无一例外都被他花在购买各种“虚拟头盔”(头戴式显示器)设备上,几乎把市面上所有的相关产品都搜罗了个遍。勒奇之所以对虚拟头盔如此热衷,完全是出于儿时那个能亲身走进游戏世界的梦想。但所有这些在市面上出售的虚拟头盔都让他失望透顶。于是,勒奇便有了一个大胆的想法—他要自己造一个真正完美的虚拟头盔。

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为此,勒奇通过政府拍卖以及私人转卖等渠道,用了很少的起步资金就搞到不少低价的专业设备,并开始在自家车库里搞起了“小发明”。只是,跟那些车库创业的前辈们相比,勒奇更喜欢通过网络与小伙伴们分享自己的最新研发进展。

2010年11月,勒奇在网络论坛上发帖,展示了他制作出的第一台样机。不过,与其说他制作出了一顶虚拟头盔,不如说是造出了一个电子怪兽。由于机身过于笨重,要把它戴在头上的话,必须同时在背上撑一个支架。而且,它只能显示2D图像,视角也仅有90°。在此后两年时间里,勒奇竭尽所能改进其设计。到2012年6月时,勒奇在论坛上展示了他的PR6样机,并将其正式命名为“裂谷”,其寓意为这项发明将填平现实世界与虚拟世界之间的裂谷。

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作为今日头条青云计划、百家号百+计划获得者,2019百度数码年度作者、百家号科技领域最具人气作者、2019搜狗科技文化作者、2021百家号季度影响力创作者,曾荣获2013搜狐最佳行业媒体人、2015中国新媒体创业大赛北京赛季军、 2015年度光芒体验大奖、2015中国新媒体创业大赛总决赛季军、2018百度动态年度实力红人等诸多大奖。

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