第二节
第二次浪潮
——科学应用和商业探索

“埃斯特尔·布里尔夫人正在观看一部摩托车急速行驶的电影，摩托车似乎在急转弯时发出砰的一声，她的身体僵硬了，右脚在地板上摸索着想象中的刹车。看完电影，她从机器旁站起来，眼睛里有一种茫然的表情：‘我觉得我好像离开过这里’”。 这段话摘自美国《星期六晚邮报》1964年的一篇报道，布里尔夫人的话正切中了Sensorama Stimulator产生的沉浸效果。不过“感应式模拟器”这个名称还不足以概括这种技术的全部。1958年《戏剧及其重影》的英译版使用了Virtual Reality这个词，和我们现在对这个词的理解不同，它只是用来描述戏剧中角色与对象虚幻的属性。达米恩·布罗德里克（Damien Broderick）在1982年出版的科幻小说《犹大曼陀罗》（ The Judas Mandala ）中再次使用了这个词，但使用的范围和今天的虚拟现实技术也有很大出入。这部小说中，Virtual Reality和Virtual Matrix（虚拟矩阵）可以互换，与现在Cyberspace（网络空间）的概念非常相似。

一、虚拟现实（VR）技术的商业化尝试

只有赋予Virtual reality清晰的概念和准确的内涵，才标志着虚拟现实第二次浪潮的开始。现代意义的Virtual reality是由杰伦·拉尼尔（Jaron Lanier）和他的公司VPL Research创造并推广的。1984年VPL Research在美国旧金山湾区创立，VPL代表“虚拟编程语言”，杰伦定义公司的目标是“将虚拟现实带给大众”。如果两次浪潮之间存在清晰断代，应该以这一年为界。

虚拟现实走出实验室，开始尝试商业化运营的同时，也同步应用于一些高端科学项目。1985年，美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，简称NASA）研发了虚拟现实眼镜VIVED VR，安装在宇航服的头盔上，用于训练宇航员模拟执行艰巨的太空任务（如图3-2-1所示）。虽然VIVED VR成本高昂，但是NASA的项目应用标志着VR已经不再是实验室里科学家的纯实验品，为以后其作为商业产品量产开辟了道路。

在NASA开发VIVED两年后，一个名为EyePhone的虚拟现实眼镜在VPL Research公司面世。借助互动手套，佩戴好EyePhone，两个人可以在虚拟世界中玩游戏（如图3-2-2所示）。

当然，价格是EyePhone的绝对痛点，一套装备的售价约为10万美元，这在当时的市场来说高不可及，只能充当富豪家庭的儿童玩具。可是一旦这些豪门公子玩腻了，EyePhone也就被人们遗忘了。1990年，VPL Research公司申请破产。

虽然这次商业化运作没有成功，但公司划时代的贡献在于它首次将VR设备推向民用市场。EyePhone是第一个面向消费者的头戴式可视设备（Head-mounted Display，简称HMD），它还可以配合一种被称作数据手套DataGlove的设备来输出触觉。在设计理念上，HMD仍然是当下虚拟现实设备的通用架构，数据手套在今天看来也绝对是超前的设计。

紧跟着吃螃蟹的是世嘉（SEGA）公司，1993年在冬季消费电子展（International Consumer Electronics Show，简称CES）上该公司推出并出售VR头显，但在第二年SEGA停止了该项目。据说SEGA VR已经能够生成非常逼真的画面，但用户在房间内移动的时候容易伤到自己。停止该项目的真正原因是开发困难，SEGA VR仍然只是原型机（如图3-2-3所示）。

日本的任天堂和SONY公司也相继在VR商业化项目上折戟沉沙。1995年7月21日，任天堂完成Virtual Boy并在日本发布。任天堂最初预计销售量将达到300万台主机和1400万个游戏。任天堂曾广泛宣传了Virtual Boy，并声称在早期的促销活动中花费了超过2500万美元。到1996年年中，营销活动失败，Virtual Boy机器甚至以50美元低价出售。即使采取了节省成本的措施，任天堂还是将Virtual Boy的价格定得相对较高，售价为179.95美元（如图3-2-4所示）。

出于制造成本和稳定性的考虑，Virtual Boy的显示屏采用的是单色（红色）图像，需要支立在平坦的桌面上才可以使用。虽然这些“缺点”不尽如人意，但相比当时大多数视频游戏依靠单眼透视来实现屏幕的空间深度，Virtual Boy的贡献在于第一次通过双眼视差方式在视频游戏领域实现了真实深度幻觉。

1995年，美国西雅图的一个组织创造了一个洞穴般的270度沉浸式投影室。次年，这个被称为“虚拟环境剧场”的系统在网景公司（Netscape）主办的展览会上发布，首次展示了虚拟现实系统连接到互联网的技术。虚拟现实连接到网络表明虚拟现实建模语言VRML（Virtual Reality Modeling Language）等配套的互联网技术也在同步发展。

从厂商一系列的动作可以清晰地看到一条虚拟现实产品的完整路线图。首先是设备便携化和头显化，使用视差图像实现真实的三维幻觉，和个人电脑设备相连以增强虚拟现实头显的处理能力。其次，出现了硬件开发和软件开发的分工，将虚拟现实连接到网络，实现和赛博虚拟空间的连接。

硬件开发不断突破，成本得以快速降低，但受限于计算机工业计算能力，虚拟现实产品仍无法满足虚拟现实沉浸感必需的影音质量需求。几代商业产品的失败，证明高质量虚拟现实内容的重要性，任天堂在其新闻稿中只专注于介绍新游戏机的技术方面，而忽略具体游戏的细节。1994年苹果发布了QuickTime VR格式，对VR播放器、全景分辨率、互动性、对象电影、VR电影元素和结构、编程等虚拟现实视频内容进行了全面的总结。一系列的尝试积累了宝贵的技术数据和商业开发经验。虚拟现实技术在20世纪末归于平淡，慢慢地积蓄力量，等待着下一次浪潮来临。

二、增强现实（AR）技术的诞生

20世纪80年代，虚拟现实衍生出另外一个分支“增强现实”。1980年，加拿大工程师史蒂夫·曼（Steve Mann）创造了第一台可穿戴计算机，这是一种计算机视觉系统，文本和图形可以覆盖在摄影设备拍摄的场景上。1990年，前波音公司研究人员托马斯·P·考德尔（Thomas P.Caudell）在一篇论文里用“增强现实”这一术语描述“将计算机呈现的元素覆盖在真实世界上”的技术，讨论了AR和VR的差异。增强现实（Augmented Reality，简称AR）这一术语正式诞生。

1992年，在美国空军Armstrong实验室开发的Virtual Fixtures系统，把虚拟感官信息叠加在真实的工作环境上，以提高人类在直接和远程操作任务中的表现。增强现实是一种现实世界环境的交互式体验，意在通过计算机生成的感知信息来增强对现实世界的认知。这种认知增强并不仅限于视觉，还包括听觉、触觉、嗅觉和体感，它是真实世界和虚拟世界的组合，是可实时交互的真实对象和虚拟对象在三维空间中精确匹配。

一个是封闭的、强调虚拟和沉浸的VR，一个是开放的、旨在提高人在真实空间中的行为能力的AR，两者在世纪之交“相遇”。

虚拟现实技术已经经过了半个世纪的发展，人们要感谢伊凡和莫顿两位VR之父，伊凡给了VR明确的概念，而且把VR和计算机图形技术紧密联系在一起；莫顿的专利技术一直是VR的原型参考。只可惜摩尔定律的周期需要极大的耐心和坚守，2 1世纪强大的移动计算能力、视网膜分辨率技术、实时反馈的传感器技术即为虚拟现实进入大众生活拉开大幕。 vfUQ7x7UCXYVr8jaUNpHkdAP88lsf20mBH0hrzCgQKyqlwiUeLPIBw6fYabLoeNu