【吹水模式】聊一聊VR的上古历史

没错我就是来实力灌水的，文章同步知乎专栏，亲们可以粉一个哟

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上图是人类发现的迄今为止最古老的壁画作品，距今大约42000年。在随后的岁月里，绘画的艺术一直伴随人类的历史，并将延伸到久远的未来。公元前400多年，中国春秋时期的思想家墨子带领他的学生完成了第一个小孔成像实验，《墨经》有云：“景到，在午有端，与景长。说在端。”一百多年后，古希腊的数学家欧几里德 (euclid)首先发现，人类之所以能洞察立体空间，知觉物体的距离和深度，主要是因为左右眼所看到的景物不同而产生，这个现象即成为今日我们所谓的双眼视差(binocular parallax)，而欧几里德也因其所著的《几何原本》闻名于世。
往后的岁月里，绘画的技艺不断发展，出现了各种各样的流派，以写意，水墨为主的东方流派，也有写实，油画的西方流派。尽管有着各种各样的绘画流派，但绘画的本身，记录所见所闻这一基本功能依然不变，为了记录更多的场景，东方出现了长轴画，西方出现了壁画。到了16世纪末，吉安巴蒂斯塔•德拉•波尔塔（Giovanni Battista della Porta）和雅各布•奇门蒂•达•恩波利（Jacopo Chimenti da Em-poli）终于绘出了第一幅左右并排放置的画作：


3年后的1603年，法国牧师弗朗索瓦•德阿基隆（Fran.ois d’Aquillon）提出了立体感（stereoscopic，或者更确切地说，应该是stéréoscopique）这个术语。遗憾的是，受限于当时的技术，没有光学设备能够控制每个眼睛所看到的画面，使得这种立体画很难让两个眼球分别对焦，而手绘时的有限精度也让整个事情变得不切实际，这个尴尬的境地一直持续到了摄影术发明之后才得以解决。
时间又过了100多年，到了1787年，这一年的爱尔兰画家巴凯尔，花了一年时间，终于创作出美术史上第一幅全景画，不同于注重写意，神韵为主的中国长卷，全景画以不同时空和众多情节场景组成的画面，从不同的侧面反复强调同一主题。并陈列一些与主题有关之模型于画面之前，在剧院式灯光效果下，与画面重叠交错，作为一种辅助表现手段使观众获取身临其境的真实而特殊的感受。有的甚至加上音响、旁白、活动模型和道具，形成一种综合性艺术。


6年后的1793年，法国人约瑟夫·尼塞费尔·尼埃普斯（1765——1833）开始研究摄影术，在经历了长达33年的研究之后，终于在1825年通过晒相法在涂有沥青的石板上制作了世界上第一张照片《牵马的少年》，在第二年，尼埃普斯又拍摄了世界上第一幅实景照片《窗外》。可惜的是，由于尼埃普斯是一个印刷业商人，所以他的摄影方法一直处于商业保密未予公开，因而他的摄影术发明，未能得到公认。


1829年，法国巴黎歌剧院的美术师路易斯·达盖尔（1787——1851）出于让全景画更加逼真的目的，开始研究摄影技术，同年，达盖尔开始与尼埃普斯合作，共同研究摄影术。他们分处两地，各自进行试验，并互相函告结果。1833年，尼埃普斯逝世，达盖尔开始独立探索研究摄影术。1837年，达盖尔发明了“银版摄影法”（也称“达盖尔摄影法”）——标志着摄影术的正式诞生。


摄影术的诞生，也意味着困扰立体画制作的问题得到了解决，就在摄影术发明后的第二年，英国著名的物理学家查尔斯·惠斯通（Charle Wheatstone 1802－1875年）提出了立体镜（stereoscope）和立体投影仪（stereopticon）的概念，为之后的立体镜奠定了基础。


这款设备用两块镜子以45°角将两边的图像反射到用户眼睛里，用两幅不同的图像来模拟左右眼的深度感知，大脑会将左右眼看到的图像自动融合为一副立体的三维视图图像。这种类型的立体镜的有点是两个图片可以做的非常大，如果有必要的话。
11年后的1849年，大卫•布儒斯特(David Brewster)制造出了立体镜（Brewster Stereoscopes）。这个装置出人意料的火遍了整个维多利亚时代，就像今天的明星代言可能提升公众对娱乐产品的认知一样，维多利亚女王在万国工业博览会（Great Exhibition）上对立体镜大加赞赏，使得这件新奇玩意儿取得了商业上的巨大成功。（万国工业博览会1851年在英国伦敦举办，著名的水晶宫就是专门为了这场博览会而建造的。）5年内，英国超过100万个家庭拥有了一台立体镜，三维图片的这股热潮不久就跨过大西洋席卷了美国。在那里，这项技术得到了美国诗人奥利弗•温德尔•霍姆斯（Oliver Wendell Holmes）的推崇。


一件有趣的事情在于布儒斯特一直认为自己并没有发明立体镜，而是源自他的竞争对手查尔斯的发明。但是毫无疑问，布儒斯特最大的贡献在于使用不同的镜片来组合出不同的图片，因此
光栅立体（镜头）可以说是他发明的，他在光学方面发展的““布鲁斯特定律”在现代光学技术中具有着重要的意义。
时间推进到1927年，一个叫爱德华（Edwin A. Link）的小伙子从学校毕业了，他在小的时候就充满了对飞行的激情和热爱，但苦于飞行的高成本，所以毕业后他花了18个月的时间制作了一台飞行模拟器“Link trainer”，并在1929年正式商业化。


从外面看，“Link trainer”就像一架蓝色的玩具飞机，所以又被戏称为“Blue Box（蓝盒子）”。得益于当时美国航空兵低劣技术导致的事故频发，美国军部花了3500美元购买了6台这样的设备，这相当于2015年的50000美元。随之而来的二战风云更是促进了“Blue Box”的销量，二战期间，总共卖出了超过10000台的“Blue Box”,这些设备卖遍了反法西斯同盟的主要国家，为超过500000名飞行员提供了初始培训和提高他们的技能，至今仍能在世界多个博物馆中看到“Blue Box”的身影。
虚拟现实技术（当时还没有这个名词）的发展也覆盖到了文学领域。1930年， 斯坦利·G·温鲍姆（Stanley G Weinbaum）在他的科幻小说《Pygmalion's Spectacles》中首次提出了针对VR的想法，小说中的人物通过佩戴护目镜进入了一个虚构的世界，在这个世界里，能全方位的感受视觉，听觉，味觉，嗅觉和触觉。在今天看来，斯坦利的构思和时下新兴的虚拟现实技术有着惊人的相似，同样也证明了他在这方面具有真正的远见卓识。


1939年，20世纪30年代最后一件VR设备View-Master问世，紧随其后的二战硝烟席卷了整个世界，一直到1945年二战结束后的第二个年头，才由英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯发明了全息投影技术，他也因此项工作获得了1971年的诺贝尔物理学奖。
还记得之前提到的立体镜么？在经历一段漫长而又曲折的历史后，立体镜被广泛应用于航空摄影领域，自20世纪40年代中期以来，航空摄影就依赖于立体照片提供的额外信息，使得地面上的特征更容易被识别出来。作为一种娱乐方式，立体镜见证了自己最终的辉煌，那就是我前面已经提过的“View-Master”。


通过压按一个控制杆来旋转转盘，观众还能够更换在其中看到的照片。这些玩具在20世纪下半叶都还大受欢迎，现在虽然不太常见了，但仍然可以从零售玩具制造业巨头美泰儿公司（Mattel）那里买到。
随之而来的是Sensorama，这个由摄影师莫顿·海利格（Morton Heilig）在20世纪50年代制作出的设备可以算是已知最早的多感官沉浸式交互技术的运用。1955年莫顿在他的论文《he Cinema of the Future》中详细的阐述了他的多感官交互设备的概念，并在1962年建立了第一台原型机。



Sensorama一台能够显示5个短片的机械设备，它拥有3D图像，立体声播放，同时提供身体的倾斜并伴有风香气。由于是机械驱动，所以直到今天，它仍然能够运行。可以说，Sensorama是世界上第一个商业4D电影，奇怪的是，之后莫顿却找不到能够支持他继续研究下去的资本和渠道，所以Sensorama的后续工作就没有继续下去，但是直到今天，它依然是VR历史上的一颗璀璨明珠。
值得一题的是，在1958年，电子游戏之父威利·海金博塞姆（William Higinbotham）做出了世界上第一个电子游戏“Tennis for 2”，可以说，VR设备的发展史必然是和电子游戏的历史相互结合的。
莫顿·海利格的下一个发明是Telesphere Mask。1960年，莫顿提交了一款VR设备的专利申请文件，这款设备不像Sensorama Simulator那样体积庞大，是第一款便携式的头戴设备，专利文件上的描述是 “用于个人使用的立体电视设备”。尽管这款设计来自于50多年前，但可以看出与Oculus Rift、Google Cardboard之间有着很多相似之处。


有意思的是，总部位于美国费城的飞歌公司（Philco Corporation）认为他们才是第一个头戴式显示器的发明者。在1961年，两名飞歌公司的工程师科莫和布莱恩做出了Headsight，它将眼前的视频屏幕和一个磁性运动跟踪系统相结合，用以控制放在另一个房间的一个闭路摄像机。。实际上这并不是一款VR设备，而是出于军事用途，用户可以头戴显示设备而坐在另一个房间观察世界，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。虽然Headsight缺少整合计算设备和图像生成的能力，但是还是代表着VR头戴式显示器发展的一大进步。
同年，在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。
965年，虚拟现实领域（这个名词在当时并不存在）终于迎来了一次重要的变革。计算机图形之父伊万·苏泽兰(Ivan Sutherland)在他的《终极显示（the Ultimate Display）》这篇文章中提出了虚拟世界的概念：可以模拟世界，一个分辨不出真假的世界。他的概念包括：

• A virtual world viewed through a HMD and appeared realistic through augmented 3D sound and tactile feedback.（一个虚拟的世界能够通过头戴式显示器，3D声音和触觉反馈系统进行探索。）
• Computer hardware to create the virtual word and maintain it in real time.（计算设备能够实时对虚拟世界进行创造和维护。）
• The ability users to interact with objects in the virtual world in a realistic way（用户能够使用现实中的方式与虚拟世界中的对象进行交互。）
  

伊万的这篇文章为往后虚拟现实技术发展奠定了核心思想，因此伊万也被称为VR虚拟之父。三年后的1968年，伊万和他的学生鲍勃·斯普劳尔(Bob Sproull)根据这套理论做出了第一套原型机：达摩克利斯之剑（Sword of Damocles）。这个名字的灵感来源源于设备的外形：受限于当时的技术，这套设备沉重无比，不得已将设备悬挂在天花板上才能进行使用。系统本身由六个子系统组成：裁剪器，矩阵乘法器，向量发生器，耳机，头部位置传感器以及通用电脑。最终实现的第一个应用是将一个立方体悬浮在用户眼前的空气中。



仔细观察图中的设备可以发现，在用户眼前的是透镜而非屏幕，这意味着用户并没有将感官完全从他们的周围切断，这种半透明的显示器特征通常用于增强现实设备上，这也是为什么会将这套系统看做是增强现实技术的前置。
同年，伊万与另一位计算机图形学的著名学者大卫·埃文斯合办了Evans & Sutherland Co.公司，其主要产品是飞行训练器和CAD工具。公司的产品和公司不定期出版的主要刊登计算机仿真技术方面文章的“Evans&Sutherland Newsletter”为该公司赢得极高声望。12年后，伊万又同在DARPA时他一个上级的儿子共同创办了Sutherland, Sproull&Associates，主要从事计算机图形学方面的产品开发和市场营销，在这里，除了图形学的课题外，他还研究计算机体系结构，逻辑电路等等。不得不说，伊万在纯技术之外对于技术和研究成果的商品化和推广方面也显示出了其具有的出色智慧和天赋。也许正是这些，才让他在所涉及的领域都能如此丰富多彩，成果丰硕。

小结
从42000年前的远古壁画到1968年伊万的达摩克利斯之剑，虚拟现实技术的发展经过了漫长而又曲折的道路才具有了明确的概念，回顾这一阶段的历史，不难发现VR设备逐渐有了明确的形态和概念，而其后的发展大都源于这一阶段的积累，可以说，这一阶段，代表着虚拟现实技术的核心思想。

图片失效了

文章不错啊~~  VR的爱恨情仇

图没失效。 是因为你没回复

一起灌水

感谢分享~~！！！

能灌水這麼多也真不容易，終於看到VR之父，謝謝

那就看看吧

楼主是做研究了吗，哈哈哈这么详细