Когда появились первые очки виртуальной реальности: полная история развития VR

Виртуальная реальность сегодня воспринимается как современная технология, но мало кто знает, что первые попытки создать устройства, погружающие человека в искусственный мир, предпринимались еще несколько десятилетий назад. История виртуальной реальности насчитывает множество изобретений, каждое из которых внесло свой вклад в развитие этой удивительной технологии. В этой статье мы подробно рассмотрим, когда появились первые очки виртуальной реальности, как они эволюционировали и какие ключевые моменты определили современный облик VR-устройств.

Предпосылки создания технологии виртуальной реальности

Прежде чем говорить о конкретных датах появления первых VR-очков, важно понять теоретическую базу, которая подготовила почву для создания этих устройств. Концепция искусственной реальности волновала умы ученых и изобретателей задолго до появления технической возможности ее реализации.

Ранние концепции и научная фантастика

Идея создания искусственного мира, в который можно погрузиться, уходит корнями в первую половину XX века. В 1935 году американский писатель-фантаст Стэнли Вейнбаум в рассказе "Очки Пигмалиона" описал очки, которые позволяли их владельцу погружаться в вымышленный мир со всеми ощущениями реальности. Это литературное произведение можно считать одним из первых упоминаний концепции, близкой к современной виртуальной реальности.

В 1950-х годах кинематограф также внес свой вклад в популяризацию идеи виртуальной реальности. Фильм "Камера обскура" демонстрировал устройство, позволявшее переживать записанные воспоминания как реальные события. Эти культурные предпосылки создали fertile ground для практической реализации технологии.

Первые эксперименты с immersive-технологиями

Еще до появления цифровых технологий предпринимались попытки создания устройств, погружающих пользователя в искусственную среду. В 1929 году Эдвин Линк создал "тренажер Линка" - устройство для обучения пилотов, которое имитировало полетные условия. Хотя это не было виртуальной реальностью в современном понимании, принцип создания искусственного опыта был схожим.

В 1956 году кинематографист Мортон Хейлиг разработал "Сенсораму" - многомодальное устройство, которое погружало зрителя в фильм через воздействие на несколько органов чувств одновременно. Система включала стереозвук, вибрационные кресла, генераторы запахов и даже ветра. Это изобретение можно считать прототипом современных систем виртуальной реальности.

1960-е годы: рождение первых VR-устройств

Именно в 1960-х годах появились устройства, которые уже можно с уверенностью назвать первыми очками виртуальной реальности. Эти разработки заложили фундаментальные принципы, используемые в современных VR-системах.

Headsight - первый шаг к VR

В 1961 году компания Philco Corporation разработала систему Headsight, которая считается одним из самых ранних предшественников современных VR-шлемов. Устройство состояло из видеоэкрана, закрепленного на голове, и магнитной системы отслеживания движений головы. Хотя система создавалась для военных целей - удаленного наблюдения за опасными территориями - ее концепция стала важным прорывом.

Headsight позволял операторам поворачивать голову и соответственно менять угол обзора удаленной камеры. Это создавало эффект присутствия, хотя и в ограниченной форме. Технология отслеживания движений головы, реализованная в Headsight, до сих пор является ключевым элементом современных VR очков.

Ultimate Display: концептуальный прорыв Айвена Сазерленда

Настоящим прорывом в концепции виртуальной реальности стала работа Айвена Сазерленда. В 1965 году он опубликовал статью "The Ultimate Display", в которой описал концепцию устройства, способного создавать виртуальный мир, неотличимый от реальности. Сазерленд мечтал о комнате, в которой компьютер может контролировать существование материи - по сути, это было первое описание того, что мы сегодня называем иммерсивной виртуальной реальностью.

Сазерленд не ограничился теоретическими выкладками. В 1968 году вместе со своим студентом Бобом Спроуллом он создал "Дамоклов меч" - первую систему виртуальной реальности с головным дисплеем. Название отражало громоздкую конструкцию устройства, которое подвешивалось к потолку и действительно напоминало знаменитый меч Дамакла.

Система Сазерленда была революционной для своего времени. Она использовала компьютерную графику для создания простых wireframe-моделей, которые пользователь мог рассматривать, поворачивая голову. Система отслеживания движений головы позволяла изменять perspective в соответствии с движениями пользователя. Хотя графика была примитивной, а устройство - невероятно громоздким, это был первый настоящий прототип VR-очков в современном понимании.

1970-1980-е годы: развитие и специализация VR

Следующие два десятилетия стали периодом постепенного развития технологии виртуальной реальности. Устройства становились более совершенными, хотя в основном оставались специализированными инструментами для военных, научных и промышленных применений.

VIVED - виртуальная реальность NASA

В 1984 году NASA представила систему VIVED (Virtual Visual Environment Display), созданную для тренировки астронавтов и моделирования космических миссий. Система использовала стереоскопические LCD-дисплеи и инерциальную систему отслеживания движений головы. VIVED позволяла создавать достаточно детализированные виртуальные среды для своего времени и стала важным шагом в развитии иммерсивных технологий.

Особенностью системы NASA было использование технологии, разработанной компанией LEEP Systems. Широкоугольные линзы LEEP обеспечивали поле обзора в 100 градусов, что значительно превышало возможности предыдущих систем. Этот подход к созданию широкого поля обзора стал стандартом для последующих разработок в области виртуальной реальности.

VPL Research и термин "Virtual Reality"

1985 год стал знаковым для истории VR - Джарон Ланье основал компанию VPL Research, которая первой начала коммерциализацию технологии виртуальной реальности. Именно Ланье популяризировал сам термин "virtual reality", хотя его авторство иногда оспаривается.

VPL Research разработала несколько ключевых продуктов для VR, включая DataGlove (перчатку для взаимодействия с виртуальными объектами) и EyePhone (один из первых коммерческих VR-шлемов). Хотя продукты VPL были чрезвычайно дорогими и доступными только для крупных корпораций и исследовательских институтов, они заложили основы для будущего потребительского рынка VR.

Система EyePhone, выпущенная в 1989 году, стоила более 9000 долларов и обеспечивала разрешение 184×138 пикселей на глаз - крайне низкое по современным меркам, но впечатляющее для конца 1980-х. Устройство использовало технологию отслеживания движений головы с помощью электромагнитных датчиков и могло отображать простые трехмерные сцены.

1990-е годы: первые попытки выхода на потребительский рынок

Десятилетие 1990-х стало временем, когда виртуальная реальность впервые попыталась выйти за пределы лабораторий и найти применение в развлечениях и массовом потребительском сегменте. Хотя большинство этих попыток оказались коммерчески неуспешными, они сыграли важную роль в популяризации технологии.

Sega VR - неудачная попытка игрового гиганта

В 1991 году компания Sega анонсировала Sega VR - гарнитуру виртуальной реальности для своей игровой консоли Genesis. Устройство promised революционный игровой опыт с отслеживанием движений головы и стереозвуком. Прототип использовал LCD-экраны с разрешением 160×144 пикселя на глаз и имел поле обзора 70 градусов.

Несмотря на многообещающие анонсы, Sega VR так и не вышла на рынок. Официальной причиной отмены проекта назывались опасения по поводу возможного вреда для здоровья пользователей, особенно детей. Неофициальные источники указывали на технические проблемы - низкое качество изображения, задержки в отслеживании движений и вызывающие дискомфорт визуальные артефакты.

Virtuality Group - аркадные VR-системы

Британская компания Virtuality Group стала пионером в создании коммерческих VR-развлечений. В начале 1990-х они установили свои VR-системы в аркадных залах по всему миру. Системы состояли из гарнитуры с цветными LCD-экранами и специальных контроллеров, позволявших пользователям участвовать в multiplayer-играх в виртуальном пространстве.

Хотя качество графики было низким, а системы - дорогими, опыт Virtuality дал многим людям первую возможность познакомиться с виртуальной реальностью. Это был важный шаг в популяризации технологии, хотя коммерческий успех оказался ограниченным из-за высокой стоимости и технических ограничений.

CAVE - альтернативный подход к виртуальной реальности

Параллельно с развитием головных дисплеев в 1990-х годах появилась альтернативная технология immersive-отображения - CAVE (Cave Automatic Virtual Environment). Разработанная в Иллинойсском университете в Чикаго, система CAVE использовала проекторы для отображения трехмерных сцен на стенах небольшой комнаты.

Пользователи CAVE носили стереоочки и могли взаимодействовать с виртуальной средой, находясь внутри нее. Хотя этот подход не был "очками виртуальной реальности" в прямом смысле, он решал схожие задачи создания иммерсивного опыта. Технология CAVE нашла применение в научной визуализации и промышленном дизайне, где требовалась высокая детализация изображения.

2000-2010-е годы: технологический застой и постепенное развитие

Первое десятилетие XXI века стало периодом относительного застоя в развитии потребительской виртуальной реальности. Технология не исчезла, но сместилась в область профессиональных применений, ожидая следующего прорыва в аппаратном обеспечении.

Специализированные VR-системы для промышленности и науки

В этот период продолжали развиваться специализированные системы виртуальной реальности для промышленных и научных применений. Компании like Barco и Fakespace Labs создавали высококачественные VR-системы для автомобильной промышленности, авиастроения, архитектуры и медицины. Эти системы отличались высокой стоимостью, но предоставляли уровень immersion и качества изображения, недоступный потребительским устройствам.

В медицинской области VR-технологии нашли применение в хирургическом планировании и training. Системы like Dextroscope позволяли хирургам работать с трехмерными моделями органов пациентов, что значительно улучшало подготовку к сложным операциям.

Появление первых прототипов современных VR-очков

Во второй половине 2000-х годов начали появляться прототипы, предвосхитившие современный бум VR. В 2009 году компания Sensics представила piSight - VR-шлем с невероятно высоким для того времени разрешением. Система использовала множественные микро-дисплеи для создания изображения с очень высокой плотностью пикселей.

В 2010 году Палмер Лаки, тогда еще подросток, создал в своем гараже прототип VR-шлема, который позже станет известен как Oculus Rift. Этот прототип объединял широкоугольную оптику, высококачественные дисплеи и точную систему отслеживания движений головы. Хотя технически это не было первым устройством такого рода, именно подход Лаки к созданию доступной и качественной VR-системы запустил современную революцию виртуальной реальности.

2012-настоящее время: современная эра VR

Современная эпоха виртуальной реальности началась с успешной краудфандинговой кампании Oculus Rift на Kickstarter в 2012 году. Это событие пробудило интерес к технологии как у потребителей, так и у крупных технологических компаний.

Oculus Rift и возрождение потребительского VR

Кампания Oculus Rift на Kickstarter собрала почти 2.5 миллиона долларов при первоначальной цели в 250 тысяч, продемонстрировав огромный интерес к возрождению виртуальной реальности. Устройство promised высокое качество immersion при относительно доступной цене. Успех Oculus привлек внимание индустрии, и в 2014 году Facebook приобрел компанию за 2 миллиарда долларов.

Первый потребительский Oculus Rift был выпущен в 2016 году. Он предлагал разрешение 1080×1200 на глаз, частоту обновления 90 Гц и поле обзора 110 градусов. Устройство сопровождалось системой отслеживания движений головы и контроллерами для взаимодействия с виртуальной средой. Oculus Rift установил новый стандарт для потребительских VR-систем и запустил волну инвестиций в разработку VR технологий.

Появление конкурирующих платформ

Вслед за успехом Oculus на рынок вышли другие крупные игроки. HTC и Valve совместно разработали HTC Vive, выпущенную в 2016 году. Система использовала технологию Lighthouse для отслеживания движений - внешние базовые станции создавали сетку лазерных лучей, что позволяло точно определять положение и ориентацию гарнитуры и контроллеров в пространстве комнаты.

Sony выпустила PlayStation VR для своей игровой консоли PlayStation 4. Хотя технически устройство было менее продвинутым, чем PC-ориентированные конкуренты, его относительно низкая цена и интеграция с популярной игровой платформой обеспечили коммерческий успех.

Современные тенденции и будущее VR

Современные VR-системы продолжают развиваться в нескольких направлениях. Беспроводные устройства like Oculus Quest обеспечивают полную свободу движений без необходимости подключения к компьютеру. Технологии отслеживания внутри-out позволяют определять положение в пространстве без внешних датчиков.

Разрешение дисплеев продолжает увеличиваться - современные устройства предлагают разрешение свыше 2K на глаз, что значительно снижает эффект "screen door" (видимости промежутков между пикселями). Частоты обновления достигают 120 Гц, что улучшает плавность изображения и снижает motion sickness.

Технологии eye-tracking позволяют системам определять направление взгляда пользователя, что открывает возможности для foveated rendering - техники, при которой максимальная детализация изображения обеспечивается только в области, куда смотрит пользователь, что значительно снижает требования к вычислительной мощности.

Эволюция ключевых технологий VR

Развитие виртуальной реальности было бы невозможно без прогресса в нескольких ключевых технологических областях. Рассмотрим, как менялись основные компоненты VR-систем на протяжении десятилетий.

Дисплейные технологии

Первые VR-устройства использовали CRT-экраны, которые были громоздкими и энергоемкими. Переход к LCD-технологии в 1990-х позволил уменьшить размер и вес устройств, хотя качество изображения оставляло желать лучшего. Современные VR-системы используют OLED и LCD-дисплеи с высоким разрешением и быстрым временем отклика.

Особое значение имеет плотность пикселей (PPI). Ранние системы имели крайне низкую PPI, что создавало эффект "screen door". Современные устройства достигают плотности, при которой отдельные пиксели практически неразличимы, что значительно улучшает immersion.

Системы отслеживания движений

Точное отслеживание положения и ориентации головы пользователя является критически важным для создания убедительной виртуальной реальности. Ранние системы использовали механические и магнитные методы отслеживания, которые были неточными и имели ограниченный рабочий объем.

Современные системы используют комбинацию инерциальных датчиков (гироскопов и акселерометров) и оптического отслеживания. Технология inside-out tracking, при которой камеры на самой гарнитуре анализируют окружающую среду для определения положения, стала стандартом для беспроводных устройств.

Оптические системы

Оптические линзы являются ключевым элементом任何 VR-гарнитуры, преобразующим изображение с плоского дисплея в объемное поле зрения. Ранние системы использовали простые линзы, которые создавали значительные оптические искажения.

Современные VR-устройства используют сложные асферические и френелевские линзы, которые минимизируют искажения и обеспечивают широкое поле зрение при компактных размерах. Разработка эффективных оптических систем остается одной из основных технических задач в создании комфортных и доступных VR-устройств.

Применение виртуальной реальности сегодня

Современная виртуальная реальность нашла применение в самых разных областях, выходящих далеко за рамки развлечений и игр.

Образование и тренинг

VR-технологии revolutionзируют подход к образованию, позволяя студентам взаимодействовать с учебным материалом напрямую. Медицинские студенты могут практиковаться в виртуальных операциях, историки - "посещать" реконструированные древние города, а инженеры - изучать сложные механизмы в интерактивной трехмерной среде.

В профессиональной подготовке VR используется для создания безопасных и контролируемых тренировочных сред. Пилоты, хирурги, пожарные и военные отрабатывают навыки в ситуациях, которые было бы сложно, дорого или опасно воссоздать в реальности.

Терапия и реабилитация

В медицинской сфере VR находит применение в терапии фобий, посттравматического стрессового расстройства и хронических болей. Контролируемое погружение в пугающие ситуации позволяет пациентам постепенно преодолевать страхи. В физической реабилитации VR-системы мотивируют пациентов выполнять упражнения, превращая рутинные процедуры в увлекательные игры.

Архитектура и дизайн

Архитекторы и дизайнеры используют VR для визуализации проектов до их реализации. Клиенты могут "пройтись" по виртуальному дому или офису, оценить планировку и дизайн, что значительно улучшает процесс принятия решений и снижает количество дорогостоящих изменений на поздних стадиях проекта.

Удаленное сотрудничество

VR-технологии создают новые возможности для удаленного сотрудничества. Вместо видеоконференций участники могут встречаться в виртуальных пространствах, взаимодействовать с трехмерными моделями и совместно работать над проектами, как если бы они находились в одной комнате.

Будущее виртуальной реальности

Развитие виртуальной реальности продолжается, и в ближайшие годы我们可以 ожидать появления новых прорывных технологий, которые еще больше расширят возможности VR.

Носимые интерфейсы "мозг-компьютер"

Одним из самых перспективных направлений является разработка интерфейсов, позволяющих управлять виртуальной средой непосредственно силой мысли. Хотя эта технология находится на ранней стадии развития, первые коммерческие устройства уже появляются на рынке, открывая путь к принципиально новым способам взаимодействия с цифровым миром.

Фотореалистичная графика в реальном времени

Развитие hardware и алгоритмов рендеринга постепенно приближает нас к возможности создания фотореалистичных виртуальных сред в реальном времени. Технологии трассировки лучей (ray tracing) и искусственного интеллекта для генерации контента обещают radically изменить качество визуального опыта в VR.

Тактильная обратная связь и multisensory experiences

Современные VR-системы в основном воздействуют на зрение и слух. Будущие разработки будут включать тактильную обратная связь, температурные эффекты и даже генерацию запахов, создавая truly multisensory experiences, которые еще больше стирают грань между виртуальным и реальным.

Заключение

История виртуальной реальности - это путь от громоздких и примитивных устройств 1960-х годов к sophisticated системам, способным создавать убедительные альтернативные реальности. Ответ на вопрос "когда появились первые очки виртуальной реальности" зависит от того, что именно считать таковыми - концептуальные прототипы Сазерленда, коммерческие попытки VPL Research или современные потребительские устройства like Oculus Rift.

Каждое десятилетие вносило свой вклад в развитие технологии, преодолевая технические ограничения и находя новые применения. Сегодня виртуальная реальность переживает renaissance, driven прогрессом в display технологиях, вычислительной мощности и алгоритмах отслеживания движений. Понимание истории развития VR помогает appreciate современные достижения и представить будущие возможности этой transformative технологии.

Будущее виртуальной реальности promises еще более глубокую integration в нашу повседневную жизнь, изменение способов работы, обучения, общения и развлечения. От скромных начинаний в исследовательских лабораториях до массового потребительского phenomenon - путь VR демонстрирует, как persistence и инновации могут превратить научную фантастику в научный факт.