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如果說將元宇宙比作一個樂隊的話，那么VR虛擬現(xiàn)實技術就好比是主唱，鏡頭前最多的是它舞臺設備模型，聽到最多的是它，看到最多的還是它，我們看到所有與元宇宙相關的圖片視頻也好，電影作品也好，看起來都與VR虛擬現(xiàn)實技術的表述關聯(lián)性最高，相似度也最高，那么，你真的了解虛擬現(xiàn)實技術嗎?

從仿真而來，到元宇宙中去

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展最早要追溯到1929年，那一年Edward Link設計出用于訓練飛行員的模擬器，那時候的模擬器還只是有聲音的模擬和動態(tài)圖形的模擬，自此以后，虛擬現(xiàn)實技術的“潘多拉魔盒”被徹底打開，人們開始注意并且投入到這項仿真技術的研究與應用中。1956年，Morton Heilig開發(fā)出多通道仿真體驗系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是一套“龐大的VR眼鏡”，在視覺方面，它有固定的3D屏幕，可以顯示3D的圖像；在聲音方面，它具有3D立體聲聲道的音效，可以更好的模擬環(huán)境的聲音；在觸覺方面，它具有可以震動的座位，還有風扇等給予人觸覺反饋的設備；包括在味覺方面制造了味覺生成器，可以制造模擬一些氣味。我們可能會聯(lián)想到現(xiàn)代的4D/5D電影，好像也是這樣的配置，從理論上來說，這都是從仿真出發(fā)，給人們模擬一種環(huán)境，一個事件來達成某種目的，可類似正在現(xiàn)代盛行的4D/5D電影設備的這套仿真系統(tǒng)，在上世紀五十年代竟然就被研究出來了。

Heilig的sensorama

雖然仿真系統(tǒng)的3D模擬器制作完成，但作為上世紀五十年代，彩色電影尚未完全普及，3D視頻內(nèi)容更是從何處尋？Heilig作為好萊塢的專業(yè)攝影師，更是一位創(chuàng)造者，他親自發(fā)明了3D 攝影機和投影儀，從而拍攝并制作了許多3D影片，拼上了他的仿真系統(tǒng)3D模擬器的最后一塊拼圖。

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Morton Heilig

不過當時由于年代與人們認知的局限性等多種客觀因素，并沒有人為這個充滿著無窮無盡潛力的科技下賭注，無論是硬件設備還是制作3D視頻內(nèi)容，成本都非常高，最終Sensorama也因為無法繼續(xù)投入而在繼續(xù)開發(fā)和商業(yè)化的道路上被迫暫停。

科技的聚光燈于1968年落在了Ivan Sutherland頭上。

Ivan Sutherland 與他的VR頭顯設備

這是公認的世界第一臺VR頭顯設備，它依然逃脫不了硬件設備第一代“笨重“的特點，甚至需要一個機械手臂吊著設備在佩戴者的正上方。不過有著技術突破性的是，這臺VR設備通過機械軸，初步實現(xiàn)了姿態(tài)檢測功能，當佩戴者頭部進行轉(zhuǎn)動時，屏幕會給與佩戴者不同的畫面顯示，這一進步是虛擬現(xiàn)實技術上里程碑式的技術革新。

虛擬現(xiàn)實技術迅速被NASA等多個知名機構(gòu)與院校注意，并大力投資進行研發(fā)與研究，VR技術的潛力被越來越認可，于是七八十年代，在硬件設備不斷升級與3D內(nèi)容不斷迭代的背景下舞臺設備模型，VR虛擬現(xiàn)實技術有了飛速的發(fā)展，例如NASA AMES研究中心開發(fā)出用于火星探測的虛擬環(huán)境視覺顯示器，包括非常多的有關VR虛擬現(xiàn)實技術的科幻電影也相繼而出。一時間百花齊放，VR技術的未來顯得格外廣闊明亮。

電影：電子世界爭霸戰(zhàn) Tron (1982)

到了90年代也掀起了一陣對于虛擬技術追捧的熱潮，許多的科技公司與游戲公司在虛擬現(xiàn)實技術上投資研發(fā)，做出了一些相對成型的產(chǎn)品和游戲，以其高科技的特性與奇特的玩法立刻吸引了許多人的眼球，不過許多產(chǎn)品卻只是賣叫并不賣座。因為在當時3D渲染技術與動態(tài)檢測技術并不完善的背景下，VR虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容實在是很“寒摻“，不僅畫質(zhì)顆粒感嚴重，分辨率低，操控交互也不是非常舒適，所以這股浪潮并沒有拍打起特別大的水花。

1995年任天堂的VR設備Virtual Boy

這款Virtual Boy可以說是90年代最具代表性的VR設備，雖然上市僅僅5個月就被下架，并且體驗感反饋并不好，而且對于任天堂來說是一款失敗的產(chǎn)品，但作為在虛擬現(xiàn)實技術的大膽嘗試，對行業(yè)發(fā)展起到了舉足輕重的作用。

浪潮的褪去并不意味著技術停滯發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術在無數(shù)技術研究者手中正經(jīng)歷著進化與蛻變。

一浪更比一浪高，2012年Oculus Rift登陸Kickstarter眾籌網(wǎng)站。籌資近250萬美元，首輪融資達1600萬美元。立刻將大眾的目光又拉回到了虛擬現(xiàn)實技術上，人們突然發(fā)現(xiàn)，那個多年前備受關注又被淡忘的虛擬現(xiàn)實回來了，并且隨著Oculus VR產(chǎn)品的迭代升級以及2014年3月26日，F(xiàn)acebook宣布將以約20億美元的總價收購沉浸式虛擬現(xiàn)實技術公司Oculus VR的新聞被爆出，虛擬現(xiàn)實技術商業(yè)化的火苗被徹底點燃。

早期Oculus設備模型

隨著2015年 HTC VIVE在MWC2015上正式發(fā)布與索尼PSVR的對外公布，VR虛擬現(xiàn)實的元年開始，它的舞臺真正拉開帷幕。

HTCVIVE

索尼PSVR

2016年以來，虛擬現(xiàn)實技術廣泛用于各行各業(yè)，例如教育，醫(yī)療，交通，汽車，娛樂等等。無論是離我們生活比較近的VR看房，VR看車或是又同學體驗過的VR游戲或VR課堂，我們都可以感受到虛擬現(xiàn)實技術給我們生活帶來的變化與便利，或者說它已經(jīng)融入到了我們的生活當中。

伴隨著2021年元宇宙的出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術再次成為人們討論的焦點。人們驚奇的發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實竟然是構(gòu)建未來元宇宙世界不可或缺的技術組件。虛擬現(xiàn)實的技術將成為元宇宙載體的一部分，虛擬現(xiàn)實設備將成為進入元宇宙的一個窗口。點成線，線成面，面成體，虛擬現(xiàn)實技術將同其他科技技術一起，為我們打造一個豐富立體的元宇宙世界。

虛擬現(xiàn)實的技術網(wǎng)絡

其實虛擬現(xiàn)實技術也是一項融合了多種技術，蘊含了多種學科知識的集合技術，因為它的核心是仿真技術，其中聲音仿真就要用到聲音技術，視覺仿真就要用到顯示與圖像技術，環(huán)境仿真就要用到計算機三維渲染技術，動作交互就要用到動作捕捉與反饋技術等等，所以說多種技術的共同發(fā)展才能推進虛擬現(xiàn)實技術的進步與突破。

虛擬現(xiàn)實環(huán)境中與真實世界互動的方法與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與流程

其中三維渲染技術可以為虛擬世界提供任何我們想要的環(huán)境?，F(xiàn)在我們看到的科幻大片，例如復仇者聯(lián)盟，流浪地球等，這些電影中的環(huán)境都是通過計算機三維建模渲染技術制作出來的圖像資料，讓我們看起來仿佛置身其中，像真實場景一般。所以在虛擬現(xiàn)實的世界中，只要是我們想象到的人，物，環(huán)境，都可以塑造出來，打破空間的次元，讓我們置身于任何一個模擬環(huán)境中。

游戲《魔獸世界》中場景建模

完美的虛擬現(xiàn)實技術體驗理應是能與我們所有的感覺同步，例如我們置身在北極的虛擬環(huán)境中，能夠感受到寒冷，當手觸碰到雪地手指會感到冰冷，從水中釣起魚能聞到魚腥味等。這就要求VR設備能夠模擬我們的聽覺，觸覺，味覺，嗅覺，觸覺，力覺等等。例如聲音技術就可以讓我們在虛擬環(huán)境中判斷出聲源的方向，遠近等。模仿左右耳不同的位置的錄音可以創(chuàng)造出3D立體聲，通過聲音的相位差和強度來確定聲音的來源，從而達到聽覺仿真與同步。

進行聲學環(huán)境仿真的實驗研究

假如我們在虛擬現(xiàn)實的世界中模擬開車，我們可以通過視覺技術看到我們置身于賽車的真實環(huán)境內(nèi)，可以聽到引擎的轟鳴聲，現(xiàn)在就差手握方向盤開動了。這時候就需要動作捕捉和反饋技術的支撐。如果我們看過一些科幻電影的拍攝花絮就會發(fā)現(xiàn)，他們身體上往往安裝佩戴者一些點狀物的道具，其實這些道具就是用作動作捕捉和復制，后期再做到電影虛擬人物上。

《猩球崛起》系列在面部表情捕捉

同樣作為VR設備的虛擬手套，為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，它利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結(jié)合手指彎曲度測試和空間定位測試的數(shù)據(jù)手套被稱為“真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。

以上就是關于虛擬現(xiàn)實技術方面的內(nèi)容介紹，下期我們將闡述目前虛擬現(xiàn)實的應用對我們生活的影響以及對于未來元宇宙的建設還待解決的問題。