虚拟现实

虚拟现实(VR),使用电脑建模与仿真,使一个人与一个人工交互三维(3 d)视觉或其他感觉环境。虚拟现实应用程序让用户沉浸在电脑生成的环境,模拟现实通过使用交互式设备,发送和接收信息,并作为护目镜,耳机,手套,或衣服。在一个典型的VR格式,用户带头盔立体屏幕视图动画图像的模拟环境。的错觉“存在”(网真)是影响运动传感器,选择用户的运动,并相应地调整视图在屏幕上,通常在实时(即时用户的运动发生)。因此,用户可以访问一个模拟套房间,经历改变视点和视角,令人信服地与自己的头旋转和步骤。穿装备了力反馈数据手套设备提供触摸的感觉,用户甚至可以接和操纵对象,他认为在虚拟环境。

这个词虚拟现实了1987年,杰伦•拉尼尔的研究和工程贡献了大量的产品吗新生的虚拟现实行业。一个常见的线程连接虚拟现实研究和早期技术发展美国是联邦政府的角色,特别是吗国防部,国家科学基金会,国家航空和宇宙航行局(美国宇航局)。项目由这些机构和从事体育校本研究实验室产生了一个广泛的人才池等领域计算机图形学、模拟和网络环境之间的联系,建立了学术、军事和商业工作。这个技术发展的历史和社会上下文发生,是本文的主题。

早期的工作

艺术家、演员和艺人一直感兴趣的技术创造富有想象力的世界,设置在虚构的叙事空间,和欺骗的感觉。无数先例难以置信的悬挂在一个人造的世界艺术和娱乐媒体之前的虚拟现实。幻影的空间创造的绘画或视图已经建造了住宅和公共场所自古以来,最终的全景照片18、19世纪。全景照片显示二维图像之间的视觉界限模糊的主要场景和三维空间,这些都是认为,创造的幻觉浸在描述的事件。这张照片传统刺激创造一系列的结合能未来剧场设计,立体感幻灯机,3 d电影IMAX电影theatres-over 20世纪的过程中达到类似的效果。例如,全景电影宽屏电影格式,最初叫Vitarama当1939年发明的纽约是世界上公平的弗雷德·沃勒和拉尔夫·沃克,起源于沃勒的研究视野和深度知觉。沃勒的作品使他关注的重要性外围愿景沉浸在人工环境中,和他的目标是设计投影技术,可以复制整个人类的视野。Vitarama过程使用多个摄像机和投影仪和一个弧形屏幕创建沉浸在幻想的空间被一个查看器。虽然Vitarama并不是一个商业冲击,直到1950年代中期(全景电影),陆军航空队成功应用系统中第二次世界大战沃勒灵活的名义防空训练射击Trainer-an娱乐技术和之间的联系的例子军事仿真后来推动虚拟现实的发展。

感官刺激是一种很有前途的方法来创建虚拟环境在电脑的使用。宣传电影发布后调用这是全景电影(1952),摄影师莫顿Heilig迷上全景电影和3 d电影。像沃勒,他研究人类感官信号和幻想,希望能实现一个“未来的电影。“1960年底,Heilig建造了一个控制台与各种inputs-stereoscopic图像,运动椅,音频,温度变化,气味,和吹空气,他在1962年获得专利Sensorama模拟器,旨在“刺激个体的感官来模拟实际的实际经验。“在工作上Sensorama,他还设计了Telesphere面具,一个头戴“立体3 d电视显示”,他在1960年获得专利。尽管Heilig市场Sensorama的努力失败了,在1960年代中期他延长了多视图剧院概念专利作为体验戏剧和类似的系统Thrillerama呼吁华特迪士尼公司。

虚拟现实的种子被种植在几个计算领域在1950年代和60年代,尤其在三维交互式计算机图形学和车辆/飞行模拟。从1940年代末开始,项目旋风,由美国海军和它的继任者计划,圣人(半自动地面环境)预警雷达系统,由美国空军,首先利用阴极射线管(CRT)显示和输入设备,如光笔(最初称为“光枪”)。SAGE系统于1957年开始运作的时候,空军运营商经常使用这些设备来显示飞机的位置和操作相关的数据。

在1950年代,计算机的流行文化形象是一个计算机,一个自动电子大脑能够操纵数据从前不可想象的速度。的出现更多的负担得起的第二代(晶体管)和第三代(集成电路)计算机解放的机器从这个狭窄的观点,这样转移注意力的方法计算可以增加人的潜力而不是简单地取代了它在专业领域有利数字运算。1960年约瑟夫Licklider,教授麻省理工学院的(MIT)专门从事心理声学,提出“人机共生”和心理学原理应用于人机交互和界面。他认为电脑和人脑之间的伙伴关系将超过单独的功能。作为新事物的创始主任信息处理技术办公室(IPTO)国防高级研究计划局(DARPA), Licklider,资助和鼓励的项目与他的视觉人机交互的同时重点军事系统、数据可视化和指挥控制系统等。

另一个先锋是电气工程师和计算机科学家伊万·萨瑟兰,他开始了他的工作在计算机图形学在麻省理工学院的林肯实验室(旋风和鼠尾草发展)。萨瑟兰1963年完成画板在阴极射线管显示器,系统交互光笔控制董事会。萨瑟兰小心注意数据表示的结构,这使他对图像的交互式操作系统有用。IPTO 1964年,他负责,从1968年到1976年,他领导了计算机图形项目犹他大学,美国国防部高级研究计划局首屈一指的研究中心之一。1965年萨瑟兰概述了他所谓的“终极显示”的特点和计算机图像如何构建合理的推测和丰富清晰的表达虚拟世界。他这样一个世界的概念始于视觉表象和感官输入,但它没有结束;他还呼吁感官输入的多个模式。DARPA资助工作在1960年代在输出和输入设备与这个愿景,如画板III系统由蒂莫西·约翰逊提出了三维视图的对象;拉里·罗伯茨的林肯魔杖,画在三维空间的系统;和Douglas Engelbart发明一个新的输入设备,电脑鼠标。

在几年之内,萨瑟兰技术起到了推波助澜的作用工件最常与虚拟现实、头戴3 d电脑显示器。1967年贝尔直升机(现在的一部分德事隆集团有限公司)进行测试的直升机飞行员穿着头戴显示设备(HMD)显示视频从一个伺服控制红外摄像机安装在直升机。相机与飞行员的头,增加他的夜视和为飞行员提供沉浸足够水平等同于他的视野与相机的照片。这种系统后来被称为“增强现实”因为它增强一个人的能力(愿景)在现实世界中。萨瑟兰离开DARPA的时候哈佛大学1966年,他开始在拴在电脑显示图像(看到照片)。这是一个设备形状适合举过头顶,护目镜,计算机生成的图形输出显示。因为显示太重舒舒服服地承担,这是由悬架系统在地方举行。两个小CRT显示器安装在设备附近的佩戴者的耳朵,眼睛和镜子反映了图像,形成一个立体3 d视觉环境,可以轻松一段短距离的路。HMD还追踪佩戴者在哪里以便生成正确的图像将会寻找他的视野。观众的浸在显示的虚拟空间被的视觉隔离HMD加剧,然而其他的感官并不孤立到相同的程度和佩戴者可以继续走路。