技术分析 | 浅谈VR技术的历史与应用现状
花火科技 HUAHUO TECH
2022年卡塔尔世界杯，VR让许多人远在千里之外也仿佛置身现场，真切感受到足球在身旁飞驰。当我们再次提及虚拟现实技术（Virtual Reality，缩写为VR)，它已不是新鲜的科技概念，VR已经走出谷底经历复苏，并开始朝向新的发展。
VR的历史
1938s
立体视觉
1838年，英国物理学家查尔斯·惠斯通向世界介绍了立体视觉的概念，从此人类对在一个相对平面上看到立体的画面这件事，产生了兴趣。
1939s
3D初体验
1939年VR的领军人物，“Sawyer’s”的“View-Master”登场了，这个设备通过转盘上7对微型彩色胶片，一个卷轴上最多可以观看7张图像，通过卷动图片带给孩子们3D体验。
1956s
第一台虚拟现实设备
1956年，莫顿·海利格创造了第一台沉浸式虚拟现实设备Sensorama。它结合了3D屏幕、立体声扬声器、气味、座椅下的振动以及风等效果让用户可以体验所有感官，被誉为VR的原型机。但是用户需要坐在椅子上将头探进设备内部，才能体验到沉浸感。
1960s
第一款头戴式显示器
1960 年，Morton Heilig 又推出了“Telesphere Mask” ，也被称为第一款头戴式显示器或HDM，Morton Heiling 将它定义为“个人用途的可伸缩电视设备”。
1961s
第一款运动跟踪技术头显
1961年，两位Philco Corporation工程师James Bryan和Charles Comeau开发了Headsight。这是第一款具有运动跟踪技术的HDM。它是一种军事工具，Headsight的磁跟踪系统确定了佩戴者的头部方向，头部动作移动远程摄像机，这样士兵可用于从远处观察潜在的危险情况。
1965s
3D立体头部显示器
1965年，被称为“计算机图形学之父”的伊凡·萨瑟兰（Ivan Sutherland），他发明了“ The Ultimate Display”的HMD项目。它通过将HMD连接到计算机程序的立体显示器来实现3D效果，3D线框形式的虚拟形状随着佩戴者头部的移动而改变了视角。
1990s
第一波浪潮
直到20世纪90年代，随着科技进步，VR产品终于成为了焦点，迎来发展一波浪潮。各大游戏公司推出了VR产品，其外形和性能已经和目前市场上的非常相似，但当时的动作姿态技术检测不成熟、刷新率低、分辨率低等问题，导致这批产品很难带给用户良好的体验。
2013s
第二波浪潮
2013年，美国Oculus Rift开发者版本问世，此款VR设备技术已经有重大变革，它具有更好的人体工程学和构造，并配备了头部位置跟踪功能。
2016s
VR元年
2016年被称为是消费级VR眼镜元年，许多厂家发布了自己的VR产品，主要为手机VR盒子、PC VR、VR一体机。此后，不断有企业涌入虚拟现实领域，VR进入到了百家争鸣的时代，VR眼镜应用领域逐渐拓宽至健身、游戏、视频、社交等众多领域。
VR的解构
构成
完整的VR系统可以分为四部分：头戴式显示设备、主机系统、追踪系统、控制器。
头戴式显示设备（HMD）：虚拟现实眼镜是一种硬件设备，放在用户眼前观看VR效果。HMD硬件由显示屏、处理器、传感器、摄像机、无线、存储、电池、镜片组成。
主机系统：主机系统是指为HMD提供各种功能保证的设备，比如智能手机、PC等。主机系统决定了HMD设备的智能化和自动化程度。
追踪系统：追踪系统一般作为HMD的外设，当然也可以被整合到设备中去。一般包括内置传感器、陀螺仪和磁力计。追踪系统是通过捕捉用户运动来创造一种沉浸式反馈体验。
控制器：一般作为手持设备出现，通过它可以让用户追踪自己的动作和手势。
特点
沉浸感、交互性和构想性是虚拟现实的三个基本特征：
沉浸性（immersion）——沉浸感让内容“活”起来
交互性 （interaction）——交互感让用户沟通更有效
构想性（imagination）——构想性让想象更广阔
沉浸感原理
VR设计左右两侧显示器，基于左右眼视差原理产生3D画面效果，又利用光学镜片凸透镜将显示图像放大，极大的增强了体验的临场感。同时，姿态检测系统会将头部的姿态传给电脑，电脑会根据头部的姿态调整观看视场角（FOV），从而使人仿佛在现实中观看一样，这种体验则为沉浸式体验。
VR的应用
戴上VR眼镜，尽享360度环幕电影；进入VR展馆，沉浸式漫游古老建筑...... 从工业生产、文化旅游到教育科普、演艺娱乐，如今的虚拟现实产业，正在接入千家万户。
规划设计
规划设计领域，VR技术目前多用于城市规划设计、设施部署、设备演示等方面，可视化、成本低、周期短等优点使其在业界应用日趋兴盛。
体育行业
体育领域，可以利用VR影像模拟技术帮助运动员在仿真环境下训练，使运动员在训练中感受真实比赛的情境，对运动员的心理素质锻炼起到重要的推动作用。
军事行业
军事领域 ，VR技术对军事人员在战略性规划、模拟作战等方面的培训有重要应用。VR技术尤为适用于进行指挥决策模拟、智能分析模拟及战场环境模拟，此外还适用于培训武器装备操作人员。
医疗行业
医学领域，VR技术的运用能够有效地弥补实验教学资源的不足、模拟真实场景、突破时间空间限制。VR技术在治疗恐高患者、狭小空间自闭症患者等病症的沉浸式疗法，已获得相关机构的认定。
科普教育
科普教育领域，尤其是在科博馆场景中，通过技术模拟展示古遗址漫游、文物出土、自然环境、科学现象等，让学生置身其中探索式学习，产生情感共鸣，激发创新思维，有效促进知识文化的传播。
商业地产
VR技术在地产展示销售方面具有广泛应用。开发商利用VR技术，在地产漫游中进行广告信息的植入，客户身临其境体验全景房源，从而促进双方达成交易。
娱乐传媒
VR技术逐渐转向娱乐传媒行业，不论是3D电影、全景新闻等都具有极为广阔的发展空间。例如：VR全景新闻，可以让受众自由选择观看的视角和内容，使沉浸式信息的获取和消费成为可能。
1992年，美国作家尼尔·斯蒂芬森出版了一本名为《雪崩》（Snow Crash）的科幻小说。小说的Metaverse就展示出了一个不同于现在“上网”进入一个二维互联网的世界，人们可以通过一个类似VR眼镜的设备，“进元”到三维互联网中。回瞰VR几十年的步履，从技术、终端、应用三方面呈现出融合、创新与扩大的态势，似乎雪崩中描述的未来并不遥远。
部分图片来源：
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部分文章来源：
腾讯网 | 作者：予汐VR
