Zgodovina navidezne resničnosti

V prispevku opisujemo kako se je navidezna resničnost razvijala in kako smo prišli do stopnje kjer smo sedaj.

0
Sensorama
Sensorama

Leta 1838 je raziskava Charlesa Wheatstona pokazala, da so možgani zmožni različne dvodimenzionalne slike, prikazane vsakemu očesu posebej, združiti v en tridimenzionalni predmet. Svetu je predstavil napravo imenovano stereoskop, pri katerem je vzporedno gledanje dveh stereoskopskih slik ali fotografij dalo občutek globine.

Stereoskop - Charles Wheatston
Stereoskop Charlesa Wheatstona

Edward Link je leta 1929 ustvaril prvi primer komercialnega simulatorja letenja »Link Trainer«, ki je bil v celoti elektromehanski. Nadzirali so ga motorji, ki so bili povezani s krmilom, in tako omogočali upravljanje iluzije letenja s pomočjo krmila. Mala naprava na motorni pogon je oponašala turbulenco in drugačne motnje, potreba po varnejših načinih šolanja pilotov pa je bila tako velika, da je ameriška vojska kupila kar šest takšnih naprav za 3500 dolarjev. Napravo je med drugo svetovno vojno za začetno usposabljanje in izboljšanje veščin uporabilo preko 500.000 pilotov.

Link Trainer
Link Trainer

Leta 1939 so bila predstavljena stereoskopska očala View-Master, za ogled 3D slik, ki so doživela velik uspeh, njegove različice in izboljšave tudi z zvokom in kasneje tudi videom so izdelovali še desetletja po tem, do zadnje različice View-Master Virtual Reality Viewer, ki je bila predstavljena leta 2015. Slednja so implementacija Google Cardboard VR platforme, ki za prikaz 3D slike uporabi zaslon pametnega telefona.

View Master
Prvotna stereoskopska očala Viev-Master iz leta 1939

V letu 1934 je bila virtualna resničnost zgolj plod domišljije avtorja Stanleya G. Weinbauma v knjigi Pygmalionova očala. Kratka znanstvenofantastična zgodba iz leta 1930 je prva, ki raziskuje področje virtualne resničnosti. Zgodba opisuje sistem virtualne resničnosti, ki temelji na posebnih očalih z zmožnostjo holografskega snemanja izmišljenih izkušenj, vključno z vonjem, okusom in dotikom.

V petdesetih letih prejšnjega stoletja, so maloštevilni vizionarji uvideli možnost za gledanje stvari na zaslonu, ki je brezkončno, vendar tehnologija takrat tega še ni dovoljevala, da se ideja uresniči. Nekaj let kasneje, v poznih 60. letih, je umetnik in programer Myron Krueger začel ustvarjati novo vrsto izkušenj, imenovano “umetna realnost,” in poizkus, kako zanetiti revolucijo interakcije med ljudmi in stroji. Myron Krueger velja za enega prvih raziskovalcev VR/AR.

S poskusi igranja s čuti, da bi dosegli iluzijo resničnosti, so se začeli ukvarjati pionirji v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Morton Heilig, filmski direktor, je leta 1950 predstavil »Experience Theatre« oziroma Gledališče doživetij, ki bi v predstavo vključilo vse gledalčeve čute in tako gledalca potegnilo v opazovano delo. Leta 1962, po letih dela, ki so obrodila bolj malo sadov, je patentiral, kar bi lahko imenovali prvi pravi VR sistem. Imenoval ga je Sensorama. To je bil kabinet s 3D-zaslonom, podoben igralnemu avtomatu, v katerega uporabnik vtakne glavo. Njen avtor je Sensoramo opisal kot teater prihodnosti, saj je bila pravo multimedijsko doživetje. Delovala je povsem analogno in na vsa telesna čutila in je ponujala uporabniku izkušnjo tridimenzionalnega videa ali slik, vetra, vonjav, stereo zvoka in vibracij stola, vendar komercialnega uspeha ni doživela. To je bil pionirski primer veččutnega kina, za katerega je Heilig posnel pet kratkih filmov. Uporabnik se je posedel pred velik kabinet in v njem gledal stereoskopski film, ki se je nagibal glede na položaj glave, za večje vzdušje pa so skrbele vibracije, pihanje in vonjave. Med drugim je naprava simulirala vožnjo z mopedom in mestnim kolesom.

Sensorama
Sensorama

Njegov drugi izum, ki ga je patentiral leta 1957, je bila tako imenovana maska Telesphere, ki je bila prvi primer zaslona, pritrjenega na glavo, čeprav je bil zasnovan za popolnoma neinteraktivne filme brez sledenja gibanja. Prikazoval je zgolj stereoskopsko 3D verzijo s širokim vidnim spektrom in stereo zvokom. Maska Telesphere velja za prvi naglavni VR prikazovalnik.

Telesphere
Telesphere

V kinematografih je bila od leta 1950 možnost ogleda 3D filmov, z uporabo posebnih očal, ki so na vsako oko projicirala drugačno sliko z uporabo filtrov za polarizirano svetlobo. Tak način ogleda filmov v kinematografih se za 3D filme uporablja še dandanes.

Leta 1965 si je Ivan Sutherland, en izmed pionirjev računalniške grafike, v tistem času že znan kot ustvarjalec računalniškega vmesnika Sketchpad, ki je bil za 60. leta revolucionaren in velja začetke HCI in CAD, zamislil “The Ultimate Display”, ki je bil po njegovih besedah “prostor, v katerem lahko računalnik nadzoruje obstoj materije.”

Leta 1968 je izdelal še nedodelano iteracijo svoje naprave, naglavnega prikazovalnika, ki je bil podoben podmorniškemu periskopu, z imenom meč Damoklesa ali “Sword of Damocles”, ki ga lahko štejemo kot prvega pravega prednika naglavnih prikazovalnikov, ki so popularni danes. Izdelal ga je v sodelovanju s svojim študentom Bobom Sproullom na MIT (Massachusetts Institute of Technology) in je uporabniku pred oči projiciral sliko, ki jo je izrisal računalnik in ne kamera. Za predhodnika sedanjih naglavnih zaslonov je razumljivo, da je bil zelo primitiven glede uporabniške izkušnje in realizma. Računalniško generirana grafika je bila precej primitivna, saj so virtualno okolje sestavljali preprosti modeli sob in predmetov z žičnatim okvirjem. Kar se je prikazovalo na zaslonu, je bilo odvisno od uporabnikove smeri pogleda oziroma usmerjenosti njegove glave.

Ivan Sutherland - Sword of Damocles
Prvi pravi naglavni prikazovalnik VR “Sword of Damocles”

Sistem je bil zaradi teže, pritrjen z mehansko roko, ki je visela s stropa laboratorija. Preko mehanizma, ki je omogočal premikanje po sobi, pa je računalnik lahko spremljal tudi položaj uporabnika. Tako je bilo mogoče videti virtualni žičnati tridimenzionalni model z več strani in se sprehoditi okoli in skozi njega. Sutherlandov poskus ni prišel dlje od zidov laboratorija, a je bil zelo pomemben, ker je kot prvi popisal probleme, ki jih je potrebno razrešiti, da bi lahko dosegli prepričljiv vstop virtualno resničnost.

Po letu 1968 je VR zaradi premajhnih tehničnih sposobnosti kmalu zamrla. VR je postala zanimiva širši javnosti šele v devetdesetih letih, ko se je razvila ustrezna tehnologija.

Pomemben del razvoja virtualne resničnosti so bili tudi simulatorji letenja, ki jih je v sedemdesetih letih začela največ uporabljati ameriška vojska. Razvili so jih, da bi, kolikor se da, zvesto posnemali okoliščine, ki jim je izpostavljen pilot med opravljanjem bojne naloge. Sodobna reaktivna bojna letala so postala tako hitra in upravljanje z njimi tako zapleteno, da so bili piloti komajda še sposobni obdelovati neznansko količino informacij, dosegljivih na zaslonih in kontrolnih ploščah. Usposobiti človeka, da bo v pravem trenutku opravil potreben gib je osnovni razlog za razvoj kar najbolj popolnih simulatorjev bojnih letal, kar je tudi cilj ostalih simulacij, v katere je v zadnjem času vloženega precej razvoja. Prav tako so podobne simulatorje uporabljali tudi za trening astronavtov pri NASI.

V osemdesetih in devetdesetih letih pa so priložnost pograbila podjetja, ki so začela razvijati svoje naglavne zaslone in druge pripomočke za virtualno resničnost. To so bili ravno časi, ko je osebni računalnik postal neizmerno popularen, saj sta povečana računska moč in dovolj ugodna cena omogočala nakup računalnika povprečnemu človeku.

En izmed opaznejših v tistih časih je bil Jaron Zepel Lanier, ameriški računalniški strokovnjak in filozof, ki je skupaj z Thomas G. Zimmerman, izumiteljem podatkovne rokavice (angl. Data Glove), leta 1985 ustanovil podjetje VPL Research, Inc. Podjetje VPL je bilo prvo, ki prodajalo VR očala EyePhone in podatkovne rokavice. Podjetje je bankrotiralo leta 1990, leta 1999 pa je podjetje Sun Microsystems kupilo VPL-jeve VR patente in patente povezano z računalniško grafiko. EyePhone Model 1 (1989) in 2 sta bila zelo draga (preko 9.000 USD) in tako nedosegljiva navadnim uporabnikom.

VPL Eyephone
VPL EyePhone

Film Star Trek je leta 1987 ustvaril holokrovsko okolje (angl. Holodeck), prostor virtualne resničnosti, v katerem so bile podobe ljudi in objektov ustvarjene s kombinacijo transportirane in podvojene slike, znanstvenofantastične zmožnosti prestavljanja predmetov in holografskih slik, projiciranih na posebej oblikovanih površinah. Čeprav je bil to precej nerealen koncept, so takrat napovedovali, da bi podobna tehnologija bila lahko na voljo za široko potrošnjo že leta 2024.

Star Trek Holodeck
Star Trek Holodeck

Po letu 1991 so se začele razvijati javno dostopne naprave virtualne resničnosti, čeprav je bilo lastništvo nad vrhunsko napravo za navadno gospodinjstvo še vedno daleč izven dosega. Virtuality Group je v tem času izdala vrsto arkadnih iger in strojev, pri katerih bi igralci nosili VR očala in igrali na igralnih avtomatih v realnem času z manj kot 50 milisekund zakasnitve, pri tem pa bi bili potopljeni v stereoskopski 3D svet. Nekateri izdelki so omogočali tudi povezavo za igro z več igralci.

Leta 1992 so na Univerzi v Illinoisu razvili sistem CAVE, kar v angleškem jeziku pomeni »Cave Automatic Virtual Enviroment« in gre za rekurzivni akronim. V CAVE postavitvi se na stene z zadnje strani na platno projicira slika, ali pa se za prikazovanje slike na stenah uporabljajo LCD displeji. Prav tako pa se na tla od zgoraj projicira slika oziroma se za sliko na tleh tudi uporabijo LCD displeji. Uporabniki znotraj CAVE nosijo 3D očala, ki z uporabo filtrov za polarizirano svetlobo, omogočajo uporabniku 3D globinski pogled. Gibanje uporabnika se sledi s senzorji, ki so tipično postavljeni na 3D očala. Običajno je postavljenih tudi več zvočnikov za 3D zvok, ki dopolnjujejo 3D sliko.

Sega je leta 1993 napovedala Sega VR napravo za Sega Genesis konzolo. Prototip, ki bi bil ovit okoli glave, naj bi imel vgrajen sledilec obračanja glave, stereo zvok in ekran LCD. Žal pa so tehnične težave v razvoju pomenile, da je naprava za vedno ostala v fazi prototipa, čeprav je imela Sega razvite že kar štiri prilagojene igre.

Sega Genesis
Sega Genesis

Nintendo Virtual Boy, prvotno znan kot VR-32, je bil tridimenzionalna igralna konzola, znana kot prva prenosna naprava z zmožnostjo prikazovanja 3D grafike. Prvič je bil izdan leta 1995 na Japonskem in v Severni Ameriki z začetno ceno 180 dolarjev, vendar prodaja ni uspela ne glede na zniževanje cen. Razlogi za neuspeh naj bi bili pomanjkanje barve v grafiki, saj so bile igre le v rdeči in črni barvi, premalo podporne programske opreme za konzolo, hkrati pa je bilo konzolo težko uporabljati v udobnem položaju, zato je podjetje naslednje leto prekinilo proizvodnjo in prodajo.

Nintendo Virtual Boy
Nintendo Virtual Boy

Zanimanje za razvoj navidezne resničnosti je tako upadlo sredi devetdesetih, komercialnih izdelkov praktično ni bilo, z izjemo manjših poizkusov prodora na trg, ki pa niso obrodili želenih rezultatov, toda v znanosti se je tehnologijo še vedno uporabljalo. Komercialni razvoj se je ustavil zaradi priljubljenosti interneta, vseprisotne simulacijske slabosti, prav tako pa so bile 3D igre, igrane na navadnih 2D zaslonih že same po sebi takrat dovolj impresivne.

V devetdesetih letih je navdušenje in pričakovanje nad novo tehnologijo zaznamovalo tudi filmsko industrijo. Dva visoko proračunska filma v teh časih sta bila The Lawnmover man leta 1992 s Piercom Brosnanom v glavni vlogi ter Virtuosity leta 1995 z igralcoma Denzel Washington in Russel Crowe. Ne nazadnje pa je tudi film Matrica (angl. The Matrix) iz leta 1999 opisoval tehnologije virtaualne resničnosti, vendar ne z naglavnim prikazovalnikom, temveč z BMI vmesnikom.

S povečanjem tehničnih zmogljivosti naprav in nenehnimi izboljšavami je postala virtualna resničnost bolj zanimiva tudi za širše množice. Sedanji računalniki imajo boljše zmogljivosti, so manjši in imajo večjo kapaciteto. Napredek v računalniški tehnologiji je občutno zmanjšal stroške za izdelavo računalnikov in ustreznih perifernih enot. S prihodom pametnih telefonov in tablic je trg pridobil dodatne platforme za uveljavitev VR/AR/MR. Glavna značilnost VR je, da pretenta uporabnika, da je to, kar vidi, sliši in občuti, del resničnega sveta. Bistvena lastnost VR je tudi, da uporabnik ni samo prisoten v navideznem okolju, ampak je v njem tudi aktiven.

Od leta 2012 naprej doživljamo preporod razvoja tehnologije za simulacijo navidezne resničnosti. Računalniška tehnologija je eksplodirala, medtem ko cene vztrajno padajo. Najočitnejši je napredek zmogljivi mobilni tehnologiji, katera je tudi precej pripomogla k preporodu VR, pri kateri so velik vzpon doživeli pametni telefoni z zasloni visoke ločljivosti in zmogljivostjo 3D grafike in senzorji, ki omogočajo sledenje znotraj VR. Napredek je omogočil generacijo lahkih in praktičnih naprav virtualne resničnosti, prav tako pa industrija video iger še naprej pospešuje razvoj. Kamere s senzorji globine, krmilniki gibanja in človekov poseg v projekcijo so postale osnovne značilnosti trenutne računalniške tehnologije.

Začetek te renesanse najbolj zaznamuje uspešen Kickstarter (platforma za javno zbiranje denarja) projekt navdušenca Palmerja Luckeya, ki sta ga gnala zanimanje za tehnologijo virtualne resničnosti in nezadovoljstvo, ko je ugotovil, da tehnologija, ki bi ustvarila prepričljivo iluzijo resničnosti, preprosto ne obstaja. Za cilj si je zadal narediti visokokakovostni naglavni sistem, ki bi stal približno 300 dolarjev in bi ga lahko uporabljali razvijalci za raziskovanje novega medija. Z raziskovalci in veterani VR tehnologije je na platformi za množično financiranje Kickstarter predstavil načrt za izdelavo prototipov za razvijalce svojega naglavnega sistema, ki ga je poimenoval Oculus Rift. Projekt je v tridesetih dneh zbiranja sredstev za skoraj desetkrat presegel svoj cilj in zbral dobrih 2 milijona dolarjev.

Začel je z malim in naredil svojo različico naglavnega seta. Uporabil je majhen zaslon iz mobilnega telefona in ga ovil v plastični okvir, podoben smučarskim očalom. Dodal je slušalke in imel je napravo, ki je omogočala vhod v navidezno resničnost. Grafični prikaz je bil še vedno posplošen približek realnosti in ni omogočal visoke ločljivosti prikazane slike, vendar je bila izkušnja tako življenjska, da je kmalu začel z resnim razvojem. Izdelal je repliko stanovanja humorista Seinfelda. Prvič v zgodovini se je lahko sprehajal skozi realistično okolico na tak način. S velikim potencialom razvoja se je kmalu k ekipi razvijalcev pridružil še računalniški vizionar John Carmack, podjetje pa je čez dve leti prišlo v last Facebooka za neverjetni 2 milijardi dolarjev.

Od leta 2012 sta pod imenom Oculus Rift izšli prototipni razvijalski različici s kraticama DK1 in DK2 (angl. Development Kit). Uradna potrošniška verzija CV1 je bila splovljena v sredini leta 2016. Spomladi 2017 pa je Palmer Luckey v nejasnih okoliščinah zapustil Oculus oziroma Facebook.

Po nakupu podjetja se je bitka za VR razpihnila ter posledično vključila več podjetij, kjer si vsako želi na trg dati svojo različico VR/AR/MR očal. Poleg Oculusa oziroma Facebooka, so se bitki pridružili še HTC (Valve Software), Sony, Google in Samsung, Apple, Microsoft, Intel in drugi. Obeta se poplava različnih VR naglavnih očal, saj veliko podjetij napoveduje svojo različico, ki naj bila v kratkem na voljo.

PUSTITE KOMENTAR

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.