2020年一場(chǎng)突如其來(lái)的疫情，讓所有人的生活計(jì)劃因此打亂，奧運(yùn)會(huì)的延遲、谷歌取消年度開(kāi)發(fā)者大會(huì)、亞馬遜取消AI大會(huì)，高考也延遲了一個(gè)月。。。疫情籠罩之下，人類在自然界面前顯得那么渺小，我們無(wú)法出門聚會(huì)、無(wú)法走親訪友，經(jīng)濟(jì)仿佛因此停滯，但是，疫情并沒(méi)有讓我們的生活變得無(wú)趣。

通過(guò)VR，我們?cè)诩铱梢宰弑橹袊?guó)大部分旅游景點(diǎn)，VR看房讓我們足不出戶看房買房，5G＋VR讓我們實(shí)現(xiàn)云辦公，VR讓我們看到很多距離我們千里之外的風(fēng)景。

當(dāng)我們談到VR，首先想到的是現(xiàn)代化的電子設(shè)備——VR頭顯，越來(lái)越多新推出的電腦軟件、游戲作品開(kāi)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(guò)100多年的悠遠(yuǎn)歷史。

今天我們就來(lái)聊一聊VR頭顯的前世今生。

1838年：Charles Wheatstone的立體圖原理

19世紀(jì)英國(guó)著名的物理學(xué)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(xué)會(huì)皇家獎(jiǎng)?wù)�，這項(xiàng)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(gè)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(huì)感覺(jué)到物體的3D立體感。

圖：立體鏡

此原理闡明了雙目視覺(jué)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，在此理論基礎(chǔ)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(jiǎn)易的VR產(chǎn)品，以及觀察X射線和航空照相。但在該時(shí)期，VR技術(shù)僅限于光學(xué)技巧，并沒(méi)有得到實(shí)際的應(yīng)用。

1932年：Link Trainer林克訓(xùn)練器

1932年，世界上出現(xiàn)了第一個(gè)商業(yè)化的飛行模擬訓(xùn)練項(xiàng)目——林克訓(xùn)練器（Link Trainer）（俗稱：林克機(jī)）。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(jī)將機(jī)身復(fù)制品與控件和馬達(dá)結(jié)合，能夠模擬出俯仰、滾轉(zhuǎn)與偏航等飛行動(dòng)作，從而幫助飛行員進(jìn)行模擬訓(xùn)練。據(jù)說(shuō)當(dāng)時(shí)每臺(tái)價(jià)格3500美元。

圖：林克訓(xùn)練器

在二戰(zhàn)期間，林克機(jī)訓(xùn)練了超過(guò)50萬(wàn)名飛行員。中國(guó)人民解放軍空軍建軍之初，也曾使用部分從國(guó)民黨手中繳獲的林克機(jī)訓(xùn)練飛行員。

直到上世紀(jì)70年代初期，仍有些國(guó)家的空軍在使用這套設(shè)備。

1935年：斯坦利·G溫鮑姆的小說(shuō)《皮格馬利翁的眼鏡》

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

圖：小說(shuō)《皮格馬利翁的眼鏡》

最為令人驚嘆的是，小說(shuō)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(jìn)程。

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

1956年：Sensorama被譽(yù)為VR的原型機(jī)

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(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利，這被譽(yù)為VR的原型機(jī)。

圖：Sensorama

這款設(shè)備是為增強(qiáng)電影觀看體驗(yàn)而設(shè)計(jì)的，通過(guò)三面顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn)空間感。雖然設(shè)備體型巨大，但卻有很多功能，比如3D顯示、3D立體聲、振動(dòng)座椅、模擬風(fēng)吹的風(fēng)扇，甚至還有氣味生成器，而用戶需要坐在椅子上將頭探進(jìn)設(shè)備內(nèi)部，才能體驗(yàn)到沉浸感。

1960年：第一款頭戴顯示器Telesphere Mask

上述Sensorama的發(fā)明者M(jìn)orton 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(gè)人用途的可伸縮電視設(shè)備”。

圖：Telesphere Mask

可以通過(guò)上圖看出，Telesphere Mask的外觀設(shè)計(jì)非�，F(xiàn)代化，具備3D顯示和立體聲，但沒(méi)有頭部的位置跟蹤系統(tǒng)，所以本質(zhì)只是一個(gè)頭戴式的顯示器。

由于應(yīng)用場(chǎng)景有限，3D電影制作費(fèi)和設(shè)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(yuǎn)見(jiàn)的暢想和產(chǎn)品概念。

1968年：第一款頭戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備Sutherland

1968年，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父、著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Ivan Sutherland設(shè)計(jì)了第一款頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)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(guò)超聲設(shè)備和機(jī)械軸，初步實(shí)現(xiàn)姿態(tài)檢測(cè)功能，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)用戶轉(zhuǎn)動(dòng)頭部的時(shí)候，計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)計(jì)算出新的圖形，并顯示出來(lái)。

圖：Sutherland

由于當(dāng)時(shí)硬件技術(shù)的限制，Sutherland相當(dāng)沉重，根本無(wú)法獨(dú)立穿戴，必須在天花板上搭建支撐桿來(lái)懸掛，這一設(shè)計(jì)也被人們戲稱為“達(dá)摩克利斯之劍”，最終未能走出實(shí)驗(yàn)室。

Sutherland的出現(xiàn)，標(biāo)志著頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與頭部位置追蹤系統(tǒng)的問(wèn)世，如今的虛擬技術(shù)在此基礎(chǔ)上做改革創(chuàng)新，而Ivan Sutherland也因此被稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)研究室的前員工Jaron Lanier創(chuàng)辦了VPL公司，并普及了Virtual Reality這個(gè)術(shù)語(yǔ)。1989年，VPL公司推出了一套商業(yè)化的虛擬現(xiàn)實(shí)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(jié)合，作為虛擬環(huán)境的互動(dòng)方式。

受當(dāng)時(shí)技術(shù)的制約，eyephone僅搭載低分辨率的LCD顯示器，且計(jì)算機(jī)性能不足以支撐追蹤肢體運(yùn)動(dòng)所需的圖形渲染，用戶體驗(yàn)和沉浸感都十分糟糕，且當(dāng)時(shí)的售價(jià)高達(dá)9400美元。

90年代：VR的第一次熱潮

到了90年代，VR迎來(lái)第一次熱潮，在當(dāng)時(shí)市場(chǎng)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(xué)家、兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者錢學(xué)森先生對(duì)Virtual Reality的概念有一番深刻的洞見(jiàn)，比如對(duì)于VR的中文命名，以及該項(xiàng)技術(shù)的作用，以及對(duì)其未來(lái)發(fā)展的思考。

圖：錢學(xué)森關(guān)于VR的親筆書信

圖：錢學(xué)森關(guān)于VR的親筆書信

錢學(xué)森建議將Virtual Reality的中文翻譯為“靈境”，他在信中寫道：“我對(duì)靈境技術(shù)及多媒體的興趣在于它能大大擴(kuò)展人腦的知覺(jué)，因而使人進(jìn)入前所未有的新天地，新的歷史時(shí)代要開(kāi)始了！”他認(rèn)為，“靈境技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)革命之后的又一項(xiàng)技術(shù)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(jī)會(huì)，爭(zhēng)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(jī)。玩家可以像頭戴式顯示器一樣使用游戲機(jī)，將頭放在游戲機(jī)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(rèn)為是完全的商業(yè)失敗，它的失敗被認(rèn)為是由于其高昂的價(jià)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(dǎo)致的健康問(wèn)題和其低質(zhì)量的游戲。

1996年初，因?yàn)閂irtual Boy未能達(dá)到銷售量目標(biāo)，任天堂停止了為Virtual Boy的游戲發(fā)行和生產(chǎn)。

21世紀(jì)的娛樂(lè)革命

步入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)性能、圖形處理技術(shù)、動(dòng)作捕捉技術(shù)的進(jìn)步，直到2012年，VR才真正享受到計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的紅利。

2012年，17歲少年P(guān)almer Luckey在自家車庫(kù)通過(guò)研究拆解1970至2000年初的VR設(shè)備，制作出開(kāi)發(fā)者版本的Rift頭顯，并將它推上眾籌平臺(tái)Kickstarter。

圖：Oculus Rift開(kāi)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(tái)上成功吸引了超過(guò)250萬(wàn)美元的資金，2014年更是被Facebook以20億美元的天價(jià)收購(gòu)。

同年，谷歌推出售價(jià)僅為5美元的VR頭顯——Cardboard，開(kāi)啟了移動(dòng)VR的新時(shí)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(jī)，在麥當(dāng)勞、可口可樂(lè)等商業(yè)巨頭的推動(dòng)下，Cardboard紅遍全球，也間接推動(dòng)了三星Gear VR的發(fā)展�？梢哉f(shuō)，Cardboard的便攜性和低價(jià)格，讓更多人體驗(yàn)到VR的魅力。

圖：HTC VIVE

2015年，HTC與Valve合作開(kāi)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(jià)99美元，與三星手機(jī)綁定。

圖：Oculus rift

2016年，收購(gòu)Oculus公司后的Facebook正式發(fā)售Oculus rift消費(fèi)者版本，這是一款真正PC專用VR頭顯，價(jià)格599美元。扎克伯格說(shuō)，2016年是消費(fèi)級(jí)VR設(shè)備元年。

圖：PlayStation VR

同年，索尼推出一款專為游戲主機(jī)設(shè)計(jì)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(shí)頭顯hololens和hololens2，通過(guò)3D攝像頭、深度傳感器、陀螺儀以及麥克風(fēng)等傳感器的組合，完成對(duì)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(shí)現(xiàn)更自然便捷的互動(dòng)。

圖：Oculus Quest 2

2020年，Meta（前身Facebook）推出VR一體機(jī)Oculus Quest 2，是首款搭載高鐵驍龍XR2平臺(tái)的VR設(shè)備，號(hào)稱能提供目前最先進(jìn)、最具沉浸感的VR游戲體驗(yàn)。

據(jù)外媒報(bào)道，Oculus Quest 2在2021年的銷量已經(jīng)超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他VR設(shè)備，成為當(dāng)下最受歡迎的VR頭顯之一。Quest 2的銷量破千萬(wàn)，意味著Meta在元宇宙的戰(zhàn)略下，Meta已經(jīng)有了基礎(chǔ)的VR用戶數(shù)目，加上原本Facebook社交平臺(tái)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(kāi)發(fā)出來(lái)。

扎克伯格認(rèn)為，元宇宙的核心是互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)的升級(jí)，所以VR設(shè)備及其生態(tài)是關(guān)鍵。

政策加持，市場(chǎng)快速增長(zhǎng)

我國(guó)政府高度重視虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)布局、頂層設(shè)計(jì)、應(yīng)用發(fā)展和核心技術(shù)攻關(guān)等階段，通過(guò)一系列相關(guān)政策，不斷支持鼓勵(lì)虛擬現(xiàn)實(shí)賦能各產(chǎn)業(yè)和重點(diǎn)場(chǎng)景。

2021年初，中國(guó)“十四五”規(guī)劃綱要發(fā)布，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)列入了“建設(shè)數(shù)字中國(guó)”數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，具體表現(xiàn)在：推動(dòng)三維圖形生成，動(dòng)態(tài)環(huán)境建模，實(shí)時(shí)動(dòng)作捕捉快速渲染處理等技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)整機(jī)，感知交互、內(nèi)容采集制作等設(shè)備和開(kāi)發(fā)工具軟件、行業(yè)解決方案。地方政府積極響應(yīng)，目前16省市十四五規(guī)劃綱要提及虛擬現(xiàn)實(shí)，發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備等終端產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。

IDC《2021年第一季度增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)追蹤報(bào)告》顯示，2021年第一季度中國(guó)VR頭顯出貨量達(dá)到21萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)32％，其中一體機(jī)產(chǎn)品形態(tài)占到VR頭顯總量的72．7％。IDC預(yù)計(jì)，中國(guó)VR市場(chǎng)從2021年將開(kāi)始出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，未來(lái)五年AR／VR市場(chǎng)復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到71．1％。

從以往的科幻小說(shuō)中的內(nèi)容，到如今引來(lái)眾多VR廠商百家爭(zhēng)鳴，VR設(shè)備的價(jià)格從早年的居高不下，到如今的尚可接受，背后是技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展。

我們有理由相信，在未來(lái)，VR技術(shù)將會(huì)帶給我們更多的驚喜和感慨。