AR 和 VR 的简史:将现实和技术合二为一

如今,在我们身边存在不少高端的 VR 产品。随着 Oculus Rift 和 HTC Vive 的产品开始销往全球消费者,我们也步入了一个全新的 VR 世界。但是 AR 和 VR 却不尽相同。在 AR 成为一个被大多数人所用的技术之前,它仍然还是在一些实物之上的幻想,但是当这两种技术成熟之后,AR 和 VR 在合适的时候集成,就可以发挥重大的作用。

如果追溯起 AR 和 VR 的根源,那会远超出现代计算技术的发明,被我们大家所熟知的头盔式显示器(HMD)是一个名为 Ivan Sutherland 的人设计出来的。早在1968年,在哈佛大学电气工程的副教授 Sutherland 创建了「达摩克利斯之剑」的一个技术。他可以让一个显示的图像悬浮在我们的眼前,让我们能够看到简单的线条,平面甚至立体 3D 的假象。

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然而,美国的飞科公司声称事实上是他们第一个创造出真正的头盔式显示器。在1961年就发明出这个设备,人们可以通过一个系统将一个房间所拍摄的画面,在另外一个房间进行观赏。并且可以通过头部运动来改变内置的磁铁,来调整摄像机的位置,这一成功的实验就是实现 「远程展示」的一个先例。

头盔式显示器的构造适用于绝大部分的现代 AR 和 VR 技术。除了像 Sony 的魔法书游戏和爱宝贝游戏等娱乐功能之外,包括像诺基亚的镜头,头盔式显示器都是以 AR 技术为主,而 VR 只是在一个相对较封闭的环境,而被没有像 AR 一样,实现双方交互。

AR 技术现已成功应用于众多领域,但是仅仅只被少部分人群所接纳,而能否对日常生活有所帮助,则被认为是这项技术的衡量指标之一。在 1991 年美国的空军阿姆斯特朗实验室,为了使用远程操作而采用了 Louis Rosenberg 的现实混合技术。Rosenberg 在关于 AR 的后续研究中表明,他主要研究的是在虚拟物体上如何覆盖实物:最常讨论的就是 VR 在现代要如何实现的问题。

真正意义上的实现这个技术,是在 1998 年进行的首次电视足球直播中,观众可以通过名为「第一和十」的系统,生成的黄色的第一次进攻线,而观看到直播的画面。实际上这种技术是早先用于设计冰球,蓝色的光环被用来展示冰球的位置,不过现在已经不能满足观众所想要的全景的视觉效果了。

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在1999年,ARToolKit 发布了第一个由奈良先端科学技术大学院大学的 Hirokazu Kato 所开发的 AR 技术,利用跟踪一个开源库,创建并覆盖信息。ARToolKit 可以说是第一个真正将 AR 技术带入消费层的实例,与移动的软件开发工具包 SDK 在2005 年都被纳入塞班系统。SDK 允许开发者启动跟踪功能,可以计算出摄像机相对于物理标记的位置和实时动作的轨迹。Android 和 iOS 所需的 AR 技术也是由 ARToolWorks 所提供的,所以总的来说,AR 技术的不断创新无疑是一场科技革命。

一个来自于混合现实实验室中的年轻工程师,一边在南加州大学进行学习,一边开始研究自己的头盔式显示器。原先研究出来的简陋 VR 在1990年已经渐渐被 Palmer Luckey 所制造的 Oculus VR 的原型给取代。这一重大发明吸引了人们的广泛关注,尤其在游戏开发社区领域,包括 id Software 的前首席技术指导 John Carmack 和 Oculus 的 CEO Brendan Iribe 都认为 Oculus Rift 即将成为消费者认可的标志性的媒介。 

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Oculus 凭借多方条件, 在 2012年 Kickstarter 平台上成功举办了一场众筹活动。融资金额高达 243万 美元——远超于原定目标 974%,这也证实了 Oculus Rift 正在从一个原始的 DIY 设计向一个被消费者所需的产品演变的过程。在 2014 年 3 月,Facebook 宣布以市值 20 亿美元收购了 Oculus。同时给 Oculus VR 建立一个高调的开发团队以供研究的工作,还包括有内部硬件和软件开发工作室,并希望可以在 Kickstarter 平台上再次创建一个超乎想象的 VR 活动。

当 Oculus VR 得到越来越高的呼声的时候,谷歌选择了另外一个研究的方向。2013 年 4 月推出了谷歌眼镜的第一个原型,这是一款基于 AR 的游戏头盔显示器,它不仅能够直接连接本地设备,还可以提示你手机上的信息。虽然现在谷歌眼镜还没有成为消费者心中所期盼的那种有拥有突破性的装备,但它确实燃起了许多人心中那团火。在 2013 年之后的几年时间里,我们看到了许多品牌都推出自己旗下的头盔式显示器,为的就是未来的市场竞争中能够占据一席之地,包括谷歌、索尼和 HTC等。

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然而就在 2015 年,微软宣布将重点利用全息透镜来研究头盔式显示设备的一项重大决定。微软的这一重大决定更加说明了AR 和 VR 之间关联的重要性。微软的头盔式显示器可以说是集成了 AR 和 VR 两种技术。人们曾经肯定无法想象自己可以通过远程的操作达到自己预期的想法:通过全息透镜,配合使用 AR 技术,会更加提升我们使用 VR 时的感觉。Facebook 表示以后将会把 AR 和 VR 的技术在单个设备得以应用,再加上全息透镜,未来十年里,我们就可以在家感受到完全不同的视觉体验。

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