第三節(jié)　虛擬現實在各領域的嘗試性應用積累期

隨著虛擬現實理論體系的建立和以VPL-EyePhone為代表的虛擬現實硬件設備的市場化發(fā)展，虛擬現實開始嘗試性地在各行業(yè)里逐步應用起來，其中又以電影業(yè)、游戲業(yè)、航空航天、軍事仿真訓練、心理治療等領域的應用較為突出。

一、虛擬現實題材電影廣泛傳播虛擬現實概念

1.《天才除草人》

1992年，虛擬現實題材電影《天才除草人》（The Lawnmower Man）上映，該片的熱映向觀眾普及了虛擬現實的概念和相關知識。電影以VPL公司創(chuàng)始人杰倫·拉尼爾早期在實驗室的經歷為原型進行編劇，英國、美國、日本三國的電影公司聯合攝制，布雷特·倫納德執(zhí)導，杰夫·法赫、皮爾斯·布魯斯南、珍妮·賴特主演。電影中所使用的虛擬現實設備由VPL公司提供。

影片內容概述如下：千年之交，一種名為“虛擬現實”的技術將得到廣泛應用，它能將人帶入一個由電腦創(chuàng)造出來的如同夢想世界般無限豐富的虛幻世界。它的創(chuàng)造者預測這種技術將為人類社會的發(fā)展發(fā)揮積極的作用，但也有人擔心它會被人利用，成為一種控制人類思想的工具。在美國一間虛擬空間工廠內，安吉羅博士正在致力于研究一種能夠迅速提高人類智商的“5號計劃”。一個偶然的機會，患有先天性智力缺陷的除草人喬布出現在了安吉羅的面前，喬布天生樂觀善良，安吉羅決心讓喬布參與試驗。安吉羅對喬布的實驗和訓練進行了僅僅一個月，喬布的智商就增長了4倍。喬布從一個智力缺陷者變成了聰明英俊的帥小伙，并俘獲了美人的芳心。此時的喬布已經開始擁有了一種“用思想控制物質”的神奇力量，他甚至借助這種力量燒死了表面仁慈、內心陰暗并迫害自己的神父，一直虐待他唯一的朋友彼得的父親也沒有得到好結果。安吉羅此時意識到自己可能害了喬布，他努力說服喬布停止進入虛擬空間。但喬布已經失去了理智，他的智商甚至已經超越了安吉羅，并自行進行著實驗，更令安吉羅恐慌的是，喬布正企圖利用虛擬空間來獲得控制整個世界的力量……

下面左圖顯示的是電影中安吉羅博士和除草人喬布在家里使用初級虛擬現實設備體驗虛擬現實內容；下面右圖顯示的是使用高級虛擬現實設備進入虛擬世界的狀態(tài)。

《天才除草人》讓虛擬現實這種技術首次進入大眾的視野，向全世界觀眾普及了虛擬現實概念，并首次讓人們意識到虛擬現實未來將會成為一種改變世界的力量。此后，更多虛擬現實題材的電影陸續(xù)出現，突出虛擬現實技術更加廣泛深入的傳播。例如，1999—2003年推出的史無前例的虛擬現實題材電影《黑客帝國》三部曲，2018年史蒂文·斯皮爾伯格執(zhí)導的虛擬現實題材電影《頭號玩家》。

2.《黑客帝國》三部曲

《黑客帝國》三部曲被公認為是美國科幻電影的經典之作。《黑客帝國》（第一部）重點描述了未來世界被虛擬力量主宰，人們看似在光鮮亮麗的虛擬世界中工作和生活，但真實世界已經暗無天日，主角需要找到真實世界的入口，從而挽救人類。影片講述了在矩陣中生活的一名年輕的網絡黑客尼奧（基努·里維斯飾）發(fā)現，看似正常的現實世界實際上似乎被某種力量控制著，尼奧便在網絡上調查此事。而在現實中生活的人類反抗組織的船長墨菲斯（勞倫斯·菲什伯恩飾）也一直在矩陣中尋找傳說的救世主。兩人在人類反抗組織成員崔妮蒂（凱莉·安·摩絲飾）的指引下見面了，尼奧也在墨菲斯的指引下回到了真正的現實世界中，逃離了矩陣。這時他才了解到，原來自己一直活在虛擬世界當中，而真實世界已經暗無天日。

《黑客帝國2：重裝上陣》（第二部）重點描述了人類與虛擬世界的斗爭及背后的使命，是主角尼奧探尋自己使命背后真相的過程，他要為自己的行動尋找一個可以接受的理由。面對強大的虛擬世界力量，他們到達地球上最后一個真實世界中人類的據點——錫安基地。在那里，他們和其他自由戰(zhàn)士聚集到一起。與此同時，來自虛擬世界強大力量的母體系統(tǒng)決定派遣高達250000的高破壞力電子烏賊大軍，浩浩蕩蕩地攻向錫安基地。微弱的基地防守力量根本不足以對抗如此強大的機甲兵團，人類岌岌可危。

《黑客帝國3：矩陣革命》（第三部）重點描述了人類與虛擬世界母體系統(tǒng)展開的生死決戰(zhàn)。面對如潮的電子烏賊，人類城市危在旦夕，墨菲斯和崔妮蒂等欲與入侵者決一死戰(zhàn)。此時，“救世主”尼奧的身體和思想卻意外分離，后者再度陷入“母體”中。墨菲斯和崔妮蒂也不得不回到“母體”和守護天使一起尋找他。最后，在和機器的談判中，機器答應為了人類和機器的共同利益，尼奧去消滅虛擬世界代言人史密斯，而機器不再摧毀錫安基地。人類迎來新的和平。

《黑客帝國》三部曲是對虛擬世界和真實世界之間矛盾和角逐所進行的史詩級對話和生動表現，從來沒有哪一話題能夠像它一樣吸引著大眾對虛擬世界進行如此深入、如此持久的討論和思考。至今20年過去了，關于虛擬世界的描述，《黑客帝國》三部曲依然是不可逾越的高峰。下圖顯示的是《黑客帝國》（第一部）中，主角尼奧第一次能夠觀察到真實世界與數字虛擬世界時，虛擬世界代言人史密斯的數字化效果。

下圖顯示的是《黑客帝國3：矩陣革命》（第三部）中，主角尼奧在暴雨中單槍匹馬面對來自虛擬世界母體系統(tǒng)大軍的壯觀場景。

3.《頭號玩家》

《頭號玩家》取材于虛擬現實技術爆發(fā)的2016年，電影中呈現的虛擬現實技術、虛擬世界及相關體驗裝備都與當前科技的發(fā)展密切相關。電影中的每一項設備、科技及內容都能在當時的虛擬現實科技成果中找到對應的支撐。也就是說，《頭號玩家》并非那種不著邊際的科學幻想，而是對未來虛擬現實科技發(fā)展進行電影視聽語言的預見。《頭號玩家》講述了一位落魄少年在虛擬現實世界中實現自我、拯救人類的勵志故事。故事設定在2045年，處于混亂和崩潰邊緣的現實世界令人失望，人們將救贖的希望寄托于“綠洲”——一個由鬼才詹姆斯·哈利迪打造的虛擬游戲宇宙。人們只要戴上VR頭顯，就可以進入這個與現實形成強烈反差的虛擬世界。在這個世界中，有繁華的都市，形象各異、光彩照人的玩家，不同風格、不同種類的影視游戲中的經典角色也在這里齊聚。就算你在現實中是一個掙扎在社會邊緣的失敗者，在“綠洲”里依然可以成為超級英雄，再遙遠的夢想都變得觸手可及。哈利迪離世之際，宣布將巨額財產和“綠洲”的所有權留給第一個闖過三道謎題、找出他在游戲中藏匿彩蛋的人，由此引發(fā)了一場全世界范圍內的競爭。影片的男主角戴上VR頭顯，他將在這場競爭中找到自己的愛情、友情及至高無上的成就。

《頭號玩家》就如同史蒂文·斯皮爾伯格花了1.75億美元在全世界范圍內給虛擬現實做了一次科普式的廣告，讓全世界的觀眾能夠如此清楚地認識到虛擬現實到底是什么。下圖顯示的是《頭號玩家》的海報，圖中男主角佩戴的VR頭盔和我們現實中使用的頭盔別無二致。海報中左邊的畫面顯示的是處于混亂和崩潰邊緣的現實世界，右邊的畫面顯示的是在虛擬現實世界中青少年所熱愛的動漫游戲世界，人們戴上VR頭盔可以在虛擬現實中實現自己的夢想。

二、虛擬現實在游戲領域的嘗試性應用積累

1. 1991年，Virtuality Group虛擬現實游戲機出現

1991年，美國虛擬現實集團（Virtuality Group）發(fā)布了虛擬現實游戲機Virtuality 1000CS。該設備被稱為20世紀90年代最具影響力的虛擬現實游戲設備，是虛擬現實在大眾消費級領域發(fā)展的重大飛躍。Virtuality 1000CS使用Amiga 3000計算機來處理大多數游戲3D圖形的運算，使用頭顯播放視頻和音頻，用戶可以使用3D操縱桿來實現和虛擬現實對象的交互。美國虛擬現實集團推出了一系列虛擬現實街機游戲和設備，體驗者可以佩戴一套VR護目鏡，并在街機設備上體驗小于50毫米延遲的實時身臨其境的3D立體內容。此外，該設備還可以通過網絡將多臺設備連接到一起，實現多用戶聯網團隊合作體驗的效果。

2. 1993年，Sega發(fā)布虛擬現實眼鏡游戲機原型

1993年，日本世嘉公司（Sega）在國際消費電子產品展（International Consumer Electronics Show，簡稱CES）上宣布他們?yōu)镾ega Genesis游戲機研發(fā)了Sega VR。環(huán)繞式原型眼鏡具有頭部跟蹤功能、立體音效和用于顯示的LCD屏幕。Sega計劃在一年后以200美元的售價發(fā)布這款產品，同時開發(fā)支持這款VR頭顯的4款游戲。遺憾的是，該設備并沒有如期地推向市場，一直停留在原型階段，Sega VR只是曇花一現。

3.1995年，Nintendo發(fā)布虛擬現實游戲機Virtual Boy

1995年，日本任天堂公司（Nintendo）發(fā)布了全球第一款32位虛擬現實游戲機Virtual Boy。它搭載了一塊32位處理器，型號為NEC V810，主頻為20MHz，同時集成高性能顯卡。這一配置在當時來講性能是極為先進的。Virtual Boy采用了頭戴式顯示器的設計，內置兩塊分辨率384×224的紅色LED單色顯示器，可支持128級對比度的黑色、紅色顯示。由于擁有兩塊屏幕模仿人眼視角，即便當時的游戲畫面為2D，也可通過調整視角形成一定的3D效果。Virtual Boy是當時最先進的虛擬現實游戲設備。

下面左圖顯示的是Nintendo在展會上展示虛擬現實游戲設備Virtual Boy；右圖顯示的是Virtual Boy中的一款游戲《馬里奧乒乓球》的畫面，從中可以看到畫面中只有黑色和紅色，但可顯示不同深度，進而表現出具有深度空間的虛擬現實3D立體空間。

三、虛擬現實在航空航天、軍事、醫(yī)療等領域的應用積累

1.虛擬現實在航空航天領域的應用

20世紀80年代，幾乎與杰倫·拉尼爾及其創(chuàng)建的VPL公司同步，美國國家航空航天局（NASA）就開始著手創(chuàng)建了虛擬現實實驗室（NASA VR Lab）。這個實驗室專門致力于將虛擬現實科技應用于航空航天領域的技術研究和航空航天人才的培養(yǎng)。

NASA VR Lab整合行業(yè)的研究成果，結合航空航天領域的特殊需求研制出一系列虛擬現實應用成果，其中包括航空航天專用的虛擬現實設備和相關應用案例。

NASA VR Lab一直保持著對虛擬現實在航空航天領域的前沿性研究與持續(xù)應用。2016年，NASA的技術專家McLarney表示：“（雖然）這些都不是我們自己研發(fā)的技術，（但卻）是整個科技行業(yè)與學術界為我們做出的貢獻，我們更應好好利用。事實上，虛擬現實對于NASA的科研來說的確是一個劃時代的革新。它徹底地改變了我們對信息的處理方式。”同時，McLarney也對未來虛擬現實的發(fā)展充滿了期待，他認為：“再過10年，虛擬現實將成為必不可少的基礎工具。”2016年，NASA使用微軟發(fā)布的虛擬現實設備Hololens培訓宇航員在太空艙工作。

2.虛擬現實在軍事領域中的應用

隨著虛擬現實技術的持續(xù)發(fā)展，美國開始使用虛擬現實進行軍事訓練。2002年，美國推出了單兵訓練游戲《美國陸軍》；2011年，美國推出了用于單兵訓練的虛擬現實模擬平臺美國陸軍步兵訓練系統(tǒng)（US Army Dismounted Soldier Training System，簡稱DSTS）。DSTS項目由美國政府投資5700萬美元進行開發(fā)。

3.虛擬現實在醫(yī)療領域中的應用

2008年，應美國國防部的需求，美國南加州大學的臨床心理學家利用虛擬現實治療創(chuàng)傷后應激障礙相關病癥的試驗。他們開發(fā)了一款名為《虛擬伊拉克》（Virtual IRAQ）的治療游戲，幫助那些在伊拉克戰(zhàn)場中遭受心理打擊和戰(zhàn)爭創(chuàng)傷的軍人患者，讓他們以一種平和的心態(tài)回到伊拉克戰(zhàn)場，并針對相關問題進行對癥治療。數據顯示，《虛擬伊拉克》針對患者治療效果非常顯著。

通過前面的內容我們可以看到：《天才除草人》《黑客帝國》《頭號玩家》等虛擬現實題材電影的傳播為虛擬現實奠定了廣泛的群眾基礎；Virtuality Group的虛擬現實游戲機、Sega發(fā)布的VR眼鏡游戲機、Nintendo的Virtual Boy虛擬現實游戲機等設備的出現使虛擬現實在游戲領域進行了大量的應用積累；美國航空航天局虛擬現實實驗室、美國陸軍步兵訓練系統(tǒng)、美國南加州大學臨床心理學中心使用虛擬現實進行心理治療等虛擬現實行業(yè)應用的快速發(fā)展，使虛擬現實在電影題材、游戲技術、航空航天、軍事仿真、醫(yī)療等領域進行了豐富的應用積累。這些廣泛的行業(yè)應用積累為接下來新一代的虛擬現實設備發(fā)展，為推動虛擬現實產業(yè)發(fā)展元年的到來奠定了堅實的基礎。