虚拟现实

虛擬實境的概念首先來自於斯坦利·G·温鲍姆（Stanley G. Weinbaum）的科幻小說《皮格马利翁的眼镜（Pygmalion's Spectacles）》[6]，被认为探讨虚拟现实的第一部科幻作品，简短的故事中詳細地描述了包括嗅觉、觸觉和全息护目镜为基础的虚拟现实系统。

莫頓·海利希（Morton Heilig ）在50年代創造一個“體驗劇場”，可以有效涵蓋所有的感覺，吸引觀眾注意屏幕上的活動。1962年，他建立一個原型被稱為Sensorama，五部短片同時進行多種感官（視覺，聽覺，嗅覺，觸覺）。Sensorama是機械裝置，據說今天仍在使用。大約在同一時間，道格拉斯·恩格尔巴特使用電腦屏幕當作輸入和輸出設備。

1968年，伊凡·蘇澤蘭與學生Bob Sproull創造第一個虛擬現實及擴增實境頭戴式顯示器系統。這種頭戴式顯示器相當原始，也相當沉重，不得不被懸掛在天花板上。該設備被稱為達摩克利斯之劍（The Sword of Damocles）。

早期的虛擬現實中，值得注意的是阿斯電影地圖（Aspen Movie Map），它由麻省理工學院於1978年創建，背景是科羅拉多州阿斯彭，用戶可以徜徉在三種街頭模式：夏季、冬季和三維模式。前兩個模式無論春夏秋冬由研究人員實際拍攝城市街道每一個運動。

Atari公司在1982年成立虛擬現實研究實驗室，但是兩年後關閉。然而湯姆·齊默爾曼，斯科特·費舍爾，賈瑞恩·拉尼爾仍持續對虛擬現實相關技術的研究和開發。

到了80年代，賈瑞恩·拉尼爾（Jaron Lanier）使“虛擬現實”廣為人知。拉尼爾於1985年創辦VPL Research研究幾種虛擬現實設備，如數據手套、眼睛電話、音量控制。

在此期間，虛擬現實並不廣為人知，媒體報導在80年代末逐漸增加。虛擬現實來自邊緣文化，例如賽博朋克視為社會變革的潛在手段，毒品文化則稱讚虛擬現實不僅是一種新的藝術形式，更是一個全新的領域[7]。虛擬現實開始吸引媒體的報導，人們開始意識到虛擬現實潛力。有些媒體甚至將虛擬現實與萊特兄弟發明飛機相比[8]。

1990年，Jonathan Waldern在倫敦亞歷山德拉宮舉行的電腦圖形90展覽會展示“虛擬性”（Virtuality）。這個新系統是種街機，使用虛擬耳機。

1991年，SEGA發行SEGA VR虚拟现实耳機街機遊戲和Mega Drive。它使用液晶顯示屏幕，立體聲耳機和慣性傳感器，讓系統可以追踪並反應用戶頭部運動[9]。

同年，遊戲Virtuality推出，並成為第一大多人虚拟现实網路娛樂系統。它在許多國家發行，包括舊金山內河碼頭中心一個專門虚拟现实商場。每台Virtuality系統成本為73,000美元，包含頭盔和外骨骼手套，是第一個三維虛擬實境系統[10]。

麻省理工學院科學家安東尼奧·梅迪納設計一個虛擬現實系統，從地球“駕駛”火星車，儘管信號嚴重延誤。該系統被稱為“電腦模擬遙控操作”，是虛擬現實的延伸[11] 。

1991年，羅萊·克魯茲·內拉（Carolina Cruz-Neira），丹尼爾·J·桑丁和Thomas A. DeFanti在電子可視化實驗室創建第一個可視化立方房間，人們可以看到周遭的其他人。

1994年，SEGA發行SEGA VR-1運動模擬器街機[12][13]，它能夠跟踪頭部運動並製造立體3D圖像。

1994年，蘋果發布QuickTime VR格式。它是與VR廣泛連結使用的產品。

1995年7月21日，任天堂完成Virtual Boy並在日本發布。

1995年，西雅圖一個組織創造一個「洞穴般的270度沉浸式投影室」，稱為虛擬環境劇場。1996年，同一系統在Netscape Communications主辦展覽會中發表，首次展示虛擬現實連接到網路，內容提要與VRML 3D虛擬世界相連結。

1995年，個人電腦供電的虛擬現實耳機VFX1 Headgear出現，它支持遊戲包含天旋地轉、星球大戰：黑暗力量、System Shock和雷神之鎚 (遊戲)。

1999年，企業家菲利普·羅斯戴爾（Philip Rosedale）組織林登實驗室（Linden Lab），最初的重點是硬件，使電腦用戶完全沉浸在360度虛擬現實中。

一个2013年版本的Oculus VR公司的Oculus Rift装置, 这家公司于2014年被Facebook以20亿美元收购。

经济实惠和方便的Google Cardboard。

2001年，SAS3或SAS Cube成為第一個桌上型電腦立體空間，由Z-A生產，2001年4月在法國拉瓦爾完成。

2007年，谷歌推出街景視圖，顯示越來越多的世界各地全景，如道路，建築物和農村地區。一個立體3D模式在2010年推出。

2010年，帕爾默·拉奇創辦歐酷拉，設計虛擬實境頭戴式顯示器Oculus Rift。

2013年，任天堂申請專利，提出使用虛擬現實技術概念使2D電視擁有更逼真的3D效果。

2015年7月，OnePlus成為第一家利用虛擬現實推出產品的公司。他們用虛擬現實的平台推出OnePlus 2，在谷歌應用程序Play商店，YouTube上發布。

2015年，Jaunt開發照相機和雲端平台。

2016年4月27日，Mojang宣布Minecraft可以在三星Gear VR上使用。

2016年7月，宏達電與電玩商Valve推出個人電腦VR眼鏡產品HTC Vive[14]．

2016年7月，指挥家VRconductorVR发布全球首个大空间多人交互VR行业应用[15]。

2018年1月，上海一個團隊首先突破技術難點，於CES大會上推出了商用化的個人8K解析度電腦VR眼鏡，兩眼各4K，有效消除了近距觀看顯示器時人眼的紗窗效應。[16][17]

当前，虚拟现实技术在影视制作中的应用，主要是通过构建出可与影视场景交互的虚幻三维空间场景，结合对观众的头、眼、手等部位动作捕捉，及时调整影像呈现内容，继而形成人景互动的独特体验。由于目前 VR 影业尚不成熟，在实际制作中会遇到许多困难，如导演人选、拍摄无分镜、剧情的呈现方式等。

传统方式的视频直播中，观众往往不能全方位了解直播对象周围环境状况，无法切身感受现场氛围，而 VR 直播将活动现场还原到虚拟空间中，其优势在于：

1. 身临其境，借助 VR 头显，观众可以身临其境的在现场观看比赛，增加观众观看节目的趣味性；
2. 自由选择位置和角度，时刻关注自己感兴趣的场景；
3. 互动性强，VR 直播的‚现场‛氛围要远远高于普通显示屏观看，在这种现场气氛的烘托下，观众的情绪极易被充分调动，增加观看愉悦感。

此外，VR 直播也面临着多种挑战，如全景相机拼接算法尚不成熟、对网络环境要求较高、传输格式标准未统一带来的渲染制作和编解码等诸多环节问题。

VR 线下主题馆将传统电竞与虚拟现实技术相结合，结合大空间光学动作捕捉系统、精确的多相机同步管理运算系统与特殊体感交互设备等，玩家可以化身为游戏中的虚拟角色，在特定游戏场景中自由行动，同时借助本地网络环境或云平台，让多人、多地的在线合作或对抗成为可能，极大增强了游戏可玩性和趣味性。

传统展馆多采用展品陈列、图片展示、人员讲解等方式向观众传达信息，难以实现多角度欣赏、近距离观看功能，很难快速吸引观众兴趣。虚拟现实技术与展馆展示相结合，不仅体现了其开放、共享、多媒体呈现的特点，数字化呈现实体展的全部内容，还突破实体展的时空局限性，利用图文、视频、三维模型等深度资料，对重点展品进行延展和补充，加强了可视化的网络互动体验，使得展览内容更丰富和多样。

将虚拟现实技术应用于物保护工作，可以建立数字化的文物保护方法，为文物的保存、修复和展示提供了新的技术手段，让历史得以数字化再现，文明得以信息化传承。如2017 年，兵马俑实施了200亿像素360°全景兵马俑坑展示工程和AI秦始皇兵马俑复原工程。其中200亿像素360°全景兵马俑坑展示工程采用了矩阵全景技术，收录了兵马俑的一号坑和三号坑的高精度全景图资料。

相比传统的训练方式，医学生使用实体（如小白鼠）解剖的成本不低，且通常无法重复利用。虚拟现实技术则可以帮助医学生在虚拟手术台上反复练习，虽然仍无法完全取代真实练习，但已经可以作为预习和强化记忆的手段，具备在医学领域推广应用条件。

在教育场景，虚拟现实技术可通过自然的交互方式，将抽象的学习内容可视化、形象化，为学生提供传统教材无法实现的沉浸式学习体验，提升学生获取知识主动性，实现更高的知识保留度。目前，教育已成为虚拟现实应用行业中发展最快也是最先落地的领域，随着政策的鼓励和市场的驱动，预计虚拟现实教育市场还将持续增长。

工业生产制造过程中，为维护设备安全稳定运行而展开的运维巡检工作量非常巨大，虚拟现实技术的到来，使生产人员可以通过安全的数据可视化头显对设备运转状态、生产环境以及潜在隐患等关键信息进行监测和排查，有利于全面、准确、实时了解整体生产制造情况，从而提高生产安全系数和生产效率。

虚拟现实技术的发展填补了安全消防教育在感知交互需求方面的空白，通过构造出特定的安防培训场景，将传统的教学元素如图形和数据嵌入到生动虚拟环境中，通过模拟特定的危险情景，更容易激发体验者的紧张感并提升专注度，强化事故演练效果。

在不能无限扩大自动驾驶测试车队规模的情况下，通过虚拟现实技术模拟真实道路环境进行测试成为业界主流解决方案，如使用 NVIDIA DGX 和 Tensor RT 3 进行仿真，工程师可以加快道路测试，加快自动驾驶汽车研发量产进度。

以工业互联网或物联网平台为基础，虚拟现实成为实现数字孪生（Digital Twins）的核心技术之一。依托特定工具软件可以在虚拟空间中构建出与物理世界完全对等的数字镜像，成为将产品研发、生产制造、商业推广三个维度的数据全部汇集的基础，实现了数据信息与真实物理环境间的互动，为进行阶段性数据验证、业务流程参考的提供了重要支撑。

虚拟现实+商业营销是利用虚拟现实技术，使消费者获得逼真的感官体验，充分调动消费者的感性基因，从而影响其消费决策。虚拟现实+商业营销分为线上和线下两种方式。线上营销是电商 2.0 版，VR/AR电商通过三维建模技术与VR/AR设备以及交互体验，可以带给消费者更好的消费体验，线下营销则是在产品的实体店或是展示活动现场利用VR/AR设备给消费者带来有趣的互动体验，增加消费者的兴趣与购买欲。例如房地产行业，通过使用虚拟现实技术，看房者在线上即可浏览房源的全貌，步入房间查看细节，除了沉浸式的体验之外，还可以得到房间长、宽、高、年限、周边配套等全方位数据展示，便于全面掌握房屋信息；对于开发商或中介商来说，通过分析用户行为数据，可实现房源精准推销的同时节省人力资源投入成本，有助于提升业务成交效率和企业运营收益。