现实与技术的融合:回顾AR/VR发展史

2024-12-20上海AR开发专家

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  我们终于可以说，高端用户的虚拟现实时代已经到来。虚拟现实设备
  Oculus
  Rift以及
  HTC Vive
  在全球上市，开始给消费者带来体验全新世界的可能。与此同时，
  增强现实
  的发展却有所不同，其成为可行的消费级技术依然有待进一步发展。当然，无论是虚拟现实还是增强现实，它们的技术发展都源于同一个起点。
  虽然增强现实与虚拟现实的起源甚至可以追溯至现代计算机技术的诞生，但与当代设备相仿的第一个原型机是著名计算机科学家、图灵奖获得者伊万?萨瑟兰（Ivan Sutherland）发明的头戴式显示器。1968年，作为哈弗大学电气工程副教授的萨瑟兰发明了名为“达摩克利斯之剑”的头戴式显示设备。整套系统将显示设备放置在用户头顶的天花板，并通过连接杆和头戴设备相连，能够将简单线框图转换为3D效果的图像。
  然而，总部位于美国费城的一家公司Philco却认为它才是第一个头戴式显示器的发明者。公司称1961年开发了第一个头戴式显示系统，其中相机被放置于一个房间，而用户头戴显示设备坐在另一个房间。当用户头转动时，系统通过磁铁相应调整相机的位置和角度。这是第一个实现远程监控的例子。
  从结构上来说，这种头戴式显示器（HMD）和现在的各种AR以及VR产品也是惊人的相似。与现在索尼的增强现实设备Wonderbook或者是类似于诺基亚的移动应用HERE City Lens相比，当时的头戴式显示器除了无法实现的娱乐功能，其技术原理与增强现实没有什么两样。
  增强现实技术已经通过多种方式取得了成功，增强现实是对现实生活进行改善和协助，这也被认为是其发展的方向。在1961年的美国空军阿姆斯特朗实验室中，路易斯?罗森伯格（Louis Rosenberg）开发出了Virtual Fixtures，其功能是实现对机器的远程操作。罗森伯格其后研究方向转至增强现实，也包括如何以虚拟图像叠加至用户的真实世界画面中??这也是当代虚拟现实技术讨论的热点。此后，增强现实与虚拟现实的发展道路便分离开来。
  事实上，第一次将这种技术成功应用于实时直播是在1998年，当时体育转播图文包装和运动数据追踪领域的领先公司Sportvision开发了1st & Ten系统。在实况橄榄球直播中，其首次实现了“第一次进攻”黄色线在电视屏幕上的可视化。这项技术是针对冰球运动开发的，其中的蓝色光晕被用以标记冰球处于的位置，但这个应用并没有被普通观众所接受。
  仅仅一年以后，增强现实开发工具ARToolKit便问世了。这个开源工具由奈良先端科学技术学院（Nara Institute of Science and Technology）的加藤弘（Hirokazu Kato ）开发，可以说是消费级增强现实的第一个实例。2005年，ARToolKit与软件开发工具包（SDK）相结合，可以为早期的塞班智能手机提供服务。开发者通过SDK启用ARToolKit的视频跟踪功能，可以实时计算出手机摄像头与真实环境中特定标志之间的相对方位。这种技术被看作是增强现实技术的一场革命，目前在Andriod以及iOS设备中，ARToolKit仍有应用。
  我们再将视线转移至现代虚拟现实技术的发展道路上。虚拟现实设备公司Oculus VR创始人帕尔默?拉奇（Palmer Luckey）曾是一位就读于南加州大学、在市场研究公司Creative Technologies旗下的
  混合现实
  实验室兼职的年轻工程师。90年代拉奇不满于市面上低端的虚拟现实设备，开发了几个头戴式设备的原型机。这引起了视频游戏开发行业的强烈关注。其中包括业界著名公司id Software的约翰?卡马克（John Carmack）以及Scaleform前首席执行官布兰登?艾莱博(Brendan Iribe)，这些都是让Oculus Rift吸引公众视线的关键人物。
  在多位业界知名人士的帮助下，Oculus于2012年发起了关于 Rift的众筹活动，最终募得资金243万美元，这是其众筹目标的974%。这让Oculus Rift从一个头戴式显示器的原型转化为消费级产品。2014年3月，Facebook宣布以20亿美元收购Oculus VR，这使得公司有能力建立高水平的软硬件研发团队，为用户带来更高水准的虚拟现实体验。
  当Oculus VR通过虚拟现实设备Rift发展虚拟现实技术时，谷歌向着不同的方向发展虚拟现实。2013年4月，谷歌发布了谷歌眼镜。这种增强现实的头戴式现实设备将智能手机的信息投射到用户眼前，通过该设备也可直接进行通信。当然，谷歌眼镜远没有成为增强现实技术的变革，但其重燃了公众对增强现实的兴趣。
  在未来几年，我们还将看到越来越多的增强现实或虚拟现实设备涌进市场。其中包括谷歌、索尼以及HTC旗下的诸多设备。此外，微软于2015年宣布开发增强现实眼镜
  HoloLens
  进军该领域。
  在Oculus Rift交付终端用户的当月，微软HoloLens刚开始交付给开发者。这也可以清楚看到虚拟现实与增强现实在消费级技术上的差距。或许微软的头戴式显示设备正是增强现实与虚拟现实两种技术融合的起点。通过HoloLens，有机会将增强现实技术发展至目前消费级虚拟实现设备的技术水准。当然，距消费级增强现实产品的问世还需要数年时间，但如果目前增强现实技术可以达到四年前Rift众筹时的技术水平，那么增强现实技术此后的发展将非常迅速开放。Facebook对两种技术的融合已经表现出浓厚的兴趣，而微软的HoloLens恰恰提供了这样一个设备融合的起点，不难相信在下一个十年将会看到相关应用的大规模普及。