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不少同學都認為VR等東西是最近幾年的產物，只是隨著蘋果發布Vision Pro之后，這個領域才被大眾所知。其實，Vision Pro只是VR的其中一種路線，更強調其中的 VST 罷了。詳細的原因，我們得從其歷史說起。

Apple Vision Pro，預計今年 2 月起在美國地區發售，售價 3499 美元起，約合人民幣 24851 元。自 2016 年始，這個蘋果打磨了 8 年的產品，終于要向公眾揭開它的面紗。

蘋果將它的新產品稱為「空間計算機」，努力撇清同 VR 間的關系。然而命名無非是玩弄心智的一種魔術，Vision Pro 的本質，仍然是 VR 的路線，只是，它更強調其中的 VST 罷了。

關于 Vision Pro 的文章/視頻，市面上已有很多，而我更關注的是 Vision Pro 的背后——自公元前 4 世紀宙克西斯（Zeuxis）和帕拉西修斯（Parrhasius）在繪畫競賽中展現出「錯視畫」技巧后，這個世界究竟發生了什么？而技術的發展是否已使得我們進入王陽明所言的 “心外無物，心外無理” 的狀態？

根據神經科學的研究，人類依靠五種感知系統獲取世界的信息：視覺、聽覺、味覺、嗅覺和體覺。這五種感官系統充當著「過濾器」的角色，外界的相關信息必須經它們的識別，才能被大腦接收，大腦對信息進行翻譯后，形成最終的感知。每一種感知系統都有它的「過濾」規則，譬如視覺只能接收波長 380 至 760 納米的電磁波，而聽覺所感受到的振動頻率限制在 20-20000 赫茲，被過濾的信息被傳送到大腦后，也經由一定的規則，被翻譯為「顏色」、「聲音」。

現在，讓我們進行一種假設：假如我們能同時搞懂感官系統的過濾規則和大腦的翻譯規則，能否通過逆向工程，再造一個虛擬的現實世界？

最早有這種想法的人是一群畫家。公元前 4 世紀，也就是蘇格拉底的時代，畫家 Zeuxis 和 Parrhasius 比試畫作， Zeuxis 將葡萄畫得栩栩如生，吸引群鳥來啄。當 Zeuxis 得意時，Parrhasius 邀請他前往畫室觀看自己的作品。Zeuxis 如約而至，當他想要掀開畫室的簾布時，才發現簾布是畫出來的。

Parrhasius 的繪畫技巧，被稱為錯視畫法。使用錯視畫法的畫作，會讓觀眾將二維平面錯當成三維對象。因此，錯視畫法又被稱為視覺上的幻覺藝術。

錯視畫法的核心基于線性透視，它的基本原理在于模仿人眼看待世界的兩種方式：距離較近的物體看起來較大，距離較小的物體看起來較?。晃矬w的大小隨其偏離視線的程度而漸漸縮短；經過數千年的發展，畫家們已經把透視的技術運用得爐火純青。安德里亞.波佐在（Andrea Pozzo）于 1694 年在羅馬圣伊格納西奧（Sant’Ignazio）繪制的天頂畫，是古典時代錯視畫法發展的巔峰。

然而，再形象的錯視畫，終究是二維平面的存在，我們仍然無法真正觸及三維的世界。直到 1838 年，查爾斯.惠斯通（Charles Wheatstone）發明了有史以來第一款立體鏡。立體鏡的原理說來簡單，由于人的雙眼有一定的間距，同一物體，左右眼接收的其實是不同角度的平面圖像。同一物體不同角度的平面圖像，經由大腦中特定的翻譯規則，最終轉化為一幅立體的 3D 圖像。這就是如今我們所熟知的「視差」。

「視差」是人類對認知系統新的破譯，也是惠斯通在視覺領域的最大發現。在「視差」的基礎上，他開發出了第一款立體鏡。立體鏡由一對與用戶視線成 45° 角的鏡子組成，每面鏡子分別反射一張相同圖片的側面照片。當用戶從正面觀看立體鏡時，左右兩眼分別接收同一圖片的不同角度，經由大腦合成，則可以看到關于該圖片的立體畫面。

「視差」的發現，以及立體鏡的發明，讓人類進入了 3D 的大門。自此，我們與造物主站在同一維度。我們所看到的，都可以被真實模擬出來。然而，真實的世界不止包括 3D 的空間，還存在第四維——時間。真實的世界，不存在靜止的物體。在真實的世界里，我們不止可以看到物體的 3D 形象，還可以看到它的運動狀態。什么時候，我們才能虛擬出真實流動的生活景象，看人來人往，花起花落？

海利格（Morton Leonard Heilig）是第一個做到這件事的人。他在 1957 年發明的 Sensorama，包括一塊立體彩色顯示屏、風扇、氣味發射器、立體聲系統和一張運動座椅。Sensorama 內置了多個觀看場景，其中一個模擬在紐約街頭騎摩托。觀看者坐在座椅上，立體彩色顯示屏播放海利格拍攝的紐約街道畫面，風扇模擬摩托騎行時吹拂的風，立體聲系統播放紐約街頭的噪音，氣味顯示器會在特定的時刻被觸發——例如接近一輛公交車時，會噴射汽車尾氣的味道，而披薩小吃店也不在話下。

Sensorama 發明的初衷是為了教育。正如海利格在專利申請中所言：相比于閱讀或者是聽一場講座，實際地經歷能帶來更高的學習效率。但受限于海利格本身的背景（電影從業者）和技術，Sensorama 并不能真正地實現與觀看者的交互，而只是單一視角的動態展示。真正達成這一目標的是 1968 年的哈佛 HMD 項目，主導者是被譽為“計算機圖形學之父” 的伊萬.薩瑟蘭（Ivan Sutherland）。

薩瑟蘭的項目受到貝爾直升機公司的「夜間舵手」(Knighthelm) 項目啟發：1963 年貝爾公司打造了一款頭戴式顯示器，該顯示器與紅外攝像機結合。攝像機安裝在直升機底部，飛行員的頭部轉動，攝像機也隨之轉動，攝像機將拍攝的畫面實時投影到顯示器中，并呈現在飛行員的眼前。這樣，即使在夜間，飛行員也能借助紅外攝像機投射的畫面在復雜地形中安全著陸。

薩瑟蘭對虛擬世界的向往出于他對數學的熱愛，他對 Knighthelm 項目的思考是：可以用計算機代替攝像機，這樣就可以虛擬一個可視化的數學世界，我們可以從各種角度觀察事物，復雜的形狀也就變得通俗易懂。在他 27 歲的論文《The Ultimate Display》中，薩瑟蘭寫到：

我們生活在一個物理世界中，通過長期的熟悉，我們已經對這個物理世界的特性了如指掌。我們對這個物理世界有一種參與感，這種參與感使我們能夠很好地預測它的特性。例如，我們可以預測物體會落在哪里，從其他角度看眾所周知的形狀是怎樣的，以及在摩擦力作用下推動物體需要多大的力。

但我們對帶電粒子的力、非均勻場中的力、非投影幾何變換的影響以及高慣性、低摩擦運動缺乏相應的了解。與數字計算機相連的顯示器讓我們有機會熟悉物理世界中無法實現的概念。這是一個數學仙境的望遠鏡。

這個數學仙境的望遠鏡在 1968 年被推出，巨大的傳感器被固定在吊頂上，通過帶彈簧的管線與用戶的頭部相接。隨著頭部的轉動，管線被拉長的長度和旋轉的角度經由矩陣換算后，可以由軸編碼器（shaft encoder）和萬向節（universal joint）測算出傾斜角和方向，從而確認用戶頭部相對于屏幕的位置，再經由計算機實時渲染出當前 3D 物體應該呈現的樣貌。而屏幕，或者說頭戴顯示器，由貝爾直升機公司提供，兩個微型顯像管，經由光學系統的放大，可以在用戶面前呈現出一個 18 英寸的虛擬圖像，呈現的視野則有 40°。由于整體的裝置巨大，大家把它戲稱為「達摩克里斯之劍」。(一個歷史錯誤的插曲是，達摩克里斯之劍只是一套備用裝置，真正起作用的是天花板上的超聲波追蹤器)

這一切的準備，最終使得一個 3D 的環乙烷分子結構成功地出現在用戶面前。用戶可以從任意地角度，或遠或近地觀察它。今天已經熟悉上百寸虛擬畫面、寬視野、高清渲染的觀眾或許大失所望，聲勢浩大的哈佛項目竟只渲染了一個小小的 3D 分子。然而不要忘記，1968 年仍然是一個蠻荒的時代，不要說我們熟悉的各種 GPU，連萬維網也還要過二、三十年才能出現。在那樣一個篳路藍縷的時代，這已然是一項壯舉。

「達摩克里斯之劍」項目后，伊萬.薩瑟蘭退出了虛擬項目的研究，但這一趨勢仍在繼續，在學術界有 Frederick Phillips Brooks 這樣的人在繼續研究，思考如何降低延時、增加幀率。有項目管理背景的讀者不會對這個名字感到陌生，Frederick 也是著名的《人月神話》的作者。

在軍事領域，湯姆.福內斯（Tom Furness）正在主持「超級駕駛艙」項目，在福內斯的眼中，現有的飛行艙是一個低帶寬設備，它限制了從人到機器的傳輸，典型的戰斗機駕駛艙有 300 個開關和 75 個顯示器，控制桿上有 11 個開關，油門上有 9 個開關。要在如此復雜的環境下實現緊急情況下的判斷，對駕駛員的信息處理能力來說無疑是一種沉重考驗。真正需要改善的是一種新的交互方式。在「超級駕駛艙」項目中，福內斯創造了一種虛擬世界生成器，生成器根據從數字總線中獲得的飛行器矢量狀態、位置、傳感器圖像和其他信息，從存儲的地形數據庫、數據鏈和信息描述庫中提取選定的數據，合成飛行員周圍的虛擬世界?！赋夞{駛艙」可結合信息決策系統，形成看門狗機制，根據飛行員在不同任務階段對信息需求的理解，篩選、過濾和控制流向飛行員的信息。該項目歷經 20 余年，直到 1986 年才正式落地。此后湯姆從軍事領域離開，到華盛頓大學成立了 HCI（人機交互中心），后來的虛擬視網膜顯示屏和 ARToolKit 都出自該團隊，他本身也被戲稱為虛擬現實的祖父。

在工業界，1979 年埃里克.豪利特(Eric Howlett) 開發了 LEEP 光學系統，實現了寬視野的立體圖像。當視野過小時，用戶不會產生沉浸感，而只會覺得自己在“從一個立體窗口中看里面”，只有視場角達到 80° 以上，才會產生中身處其中的感覺。LEEP 的本質，是對空間進行投影變形，畫面經由魚眼鏡頭拍攝，又經由 LEEP 光學系統還原，盡可能矯正在擴大視野時產生的畸變。直到如今，LEEP 仍然是虛擬現實設備的光學基礎。

LEEP 的出現，回應了薩瑟蘭當初提到的虛擬現實的 7 個難題之一：實現視覺上的完全沉浸。視場角的擴大，使得用戶不再產生「紗窗效應」，而是覺得自己完全地來到了另一個世界。

史蒂夫.曼（Steve Mann）則走向了另一條路，他更注重虛擬現實對于真實世界的增強。回到 1963 年，貝爾直升機將紅外攝像頭所拍攝的畫面呈現在人眼面前，實際上是利用了紅外增強了人眼的視力。1984 年曼的透視眼鏡 EyeTap 也承襲著這條道路。通過在眼鏡中內置長波紅外感應器，用戶能夠探測細微的熱信號，從而感知停車場或報告廳是否存在空位。當夜晚汽車車燈直射時，計算機將不同曝光度下拍攝的圖像進行合成，最終呈現給用戶一張清晰的司機臉龐照片。順帶一提，史蒂夫.曼也是 HDR 模式的發明者。

斯蒂夫的嘗試，被譽為是 AR 的起點，也即所謂的 augment reality 增強現實，這是利用虛擬現實技術以達到增強人類感官目的的一種技術范式。這個詞要到 1990 年，才會被波音公司的湯姆.考德爾（Tom Caudell）提出。而在相同的時間段里，VR ，也即 virtual reality ，這個名詞也正式誕生了。1985 年，一位自學成才的電子游戲專家杰倫.拉尼爾（Jaron Lanier）在他位于帕洛阿爾托的家中開設了 VPL 研究公司，這是最早開發并將虛擬現實產品進行商業化的公司之一。前述提到的的埃里克.豪利特正是在 VPL 的啟發下，才將最終的產品做成了虛擬頭盔。

VPL 公司推出了一套完整的虛擬現實開發產品，在硬件層面：數據手套（DataGlove）采集手部運動，能夠使用戶與虛擬物體交互；數據套裝（DataSuit）是一套全身動捕設備，能夠采集人的基本運動；聲場 （AudioSphere）模擬 3D 音頻；Eyephone 則是頭戴式顯示器，以呈現虛擬畫面；在軟件層面，Isaac 是一套實時 3D 渲染引擎，Body Electric 是專為虛擬現實設計的編程語言。

巔峰的時候，VPL 推出的能量手套（數據手套的平價版）售出了 130w 只，每只 90 美元。杰倫.拉尼爾將 VR 視作第一種不會讓人類精神變得狹隘的媒介，他在 1987 年創造了 VR 這個詞。賽博譫妄文化的領軍人物蒂莫西.利瑞（Timothy Leary），同時也是迷幻藥的倡導者，將其視為一種對現實結構的反叛，在 VR 中我們可以重新創造現實。除了精神意義，利瑞也認為 VR 和迷幻藥的結合能夠對治療精神疾病產生益處。

現在回過來頭看，許多 VR 行業的前輩專家都把 1980 年代看作是虛擬現實的第一次浪潮，自海利格和薩瑟蘭以來，虛擬現實真正實現商業化，并成為一種文化潮流。1992 年上映的《割草者》，描繪了當時的環境下大眾對于虛擬現實技術的想象。而不要忘記，在第一波 VR 浪潮興起的時候，連萬維網還沒有誕生。

第一次虛擬現實浪潮很快就結束了，受限于技術和硬件，虛擬現實設備的售價居高不下，還會導致嚴重的暈動癥情況。VPL 公司則在 1990 年就申請了破產。此后，除了學術界仍在推進相關的研究，在商業世界里虛擬現實則漸漸無人問津。直到 2014 年，當時還叫 Facebook 的 Meta 公司以 20 億美金收購了天才少年帕爾默.盧基（Palmer Luckey）和軟件大神卡馬克組建的公司 Oculus。

《連線》雜志評價 Oculus 推出的第一款產品 Oculus Rift 是“《割草者》以來，VR 首次進入大眾視野”。陀螺儀、加速計和磁力計實時獲取頭部運動并變化圖像，每秒 1000 次的數據讀取使得運動狀態被提前預估，延時問題得到極大緩解，佩戴者不再感到眩暈。通過提前將圖像進行失真處理再經過放大透鏡還原，Rift 用廉價透鏡和卡馬克編寫的使圖像預先失真的算法取代了原先10,000 美元的昂貴的光學裝置。困擾 VR 多年的問題——成本和眩暈在 Oculus Rift 上看到了解決的希望。

更重要的事件是 Meta 的投入，以 20 億美金收購了 Oculus，每年以不低于百億的經費持續投入。在媒體的報道中，不乏對扎克伯格的嘲笑，認為元宇宙是一種另類的畫餅。但對于虛擬現實行業來說，真金白銀的投入比什么評價都重要。技術的進步，需要資本的注入，否則始終只能停在象牙塔中。正如虛擬現實技術先驅，美國國家工程院院士亨利.?？怂梗℉enry Fuchs）在接受 VR 之聲的采訪時所說：虛擬現實之所以沒有得到較大的發展，是因為在近些年才得到大量的資金投入。DARPA （美國國防高級研究計劃局，曾投資過薩瑟蘭的達摩克里斯之劍項目）在此之前是最富有的資助機構，它們投入的經費大概是上千萬美元。如果你有上千萬美元，大概可以改進一款頭戴式顯示器。但如果你有 20 億美元，你就有可能改變世界。在此之前，虛擬現實技術從未收到過這樣的投資。

10 年過去了，Oculus 從 Rift 發展到了 Quest 3，虛擬現實從最初的環乙烷分子發展到一個完全虛擬的來自《阿斯加德之怒 2》的北歐神話世界，這一切只需要 499 美金。根據 Statista 的預測，2024 年 VR 設備的總銷量將達到 3400 萬，相比手機這仍然是一個小眾市場，但蘋果的入局會加速這一發展。

空間計算設備，這是蘋果給這個古老的行業所帶來的新名詞，這個 2003 年由 Simon Greenwold 在其麻省理工碩士論文中提出的定義，即將在蘋果各零售店和員工的傳播里成為一種新的顯學。而這一切都沒有那么重要了，相比于杰倫.拉尼爾創造“虛擬現實”這個名詞時公眾對于 VR 的熱捧，空間計算只被視為是蘋果商業化的又一產品，也許它會像 iphone 一樣成功，也許它只會和初代的 Homepod 一樣。至于 Meta，每個人都不喜歡扎克伯格，更不喜歡關于元宇宙的宏大敘事。

也許這一次，泡沫仍然是存在的，不喜歡 VR，或者是 XR，或者是空間計算的人，仍然會對它嗤之以鼻。沒有人會在頭上頂著難看的頭盔，貧瘠的內容生態，它不會成為一件商業成功的產品。但對于虛擬世界的愛好者而言，如果沒有海利格在街頭的嘗試，沒有薩瑟蘭 60s 年代的研究，沒有 VPL 80s 年代的商業化，沒有帕爾默.盧基在車庫里的改裝，沒有 Meta 和蘋果的豪賭，VR 仍將是象牙塔里少數人的研究，或者僅限于軍事培訓。

現在的時代，已經比幾十年前好太多了，由于資本的注入，供應鏈得到了供養，硬件得以完善。得益于神經網絡和計算機圖形學的發展，實時渲染、建模算法也有了長足的進步?！禫R Chat》是不完美的，可那代表著我們離夢想的更近一步；《半衰期》、《阿德加斯之怒 2》也是不完美的，可是那代表人類創造虛擬世界的又一嘗試。這無關游戲，而關乎我們所渴望擁有的世界。

1990 年，埃斯特.戴森（Esther Dyson）在為風險投資公司 EDVenture Holdings 工作時，每月需要撰寫一期時事通訊。在這份硅谷人人傳閱的通訊的 10 月刊中，她寫道：“VR 令人興奮之處恰恰在于它不同于現實–就像人工智能不同于智能一樣。VR 讓你超越現實，玩弄維度和感知?！?/p>