第三节　虚拟现实在各领域的尝试性应用积累期

随着虚拟现实理论体系的建立和以VPL-EyePhone为代表的虚拟现实硬件设备的市场化发展，虚拟现实开始尝试性地在各行业里逐步应用起来，其中又以电影业、游戏业、航空航天、军事仿真训练、心理治疗等领域的应用较为突出。

一、虚拟现实题材电影广泛传播虚拟现实概念

1.《天才除草人》

1992年，虚拟现实题材电影《天才除草人》（The Lawnmower Man）上映，该片的热映向观众普及了虚拟现实的概念和相关知识。电影以VPL公司创始人杰伦·拉尼尔早期在实验室的经历为原型进行编剧，英国、美国、日本三国的电影公司联合摄制，布雷特·伦纳德执导，杰夫·法赫、皮尔斯·布鲁斯南、珍妮·赖特主演。电影中所使用的虚拟现实设备由VPL公司提供。

影片内容概述如下：千年之交，一种名为“虚拟现实”的技术将得到广泛应用，它能将人带入一个由电脑创造出来的如同梦想世界般无限丰富的虚幻世界。它的创造者预测这种技术将为人类社会的发展发挥积极的作用，但也有人担心它会被人利用，成为一种控制人类思想的工具。在美国一间虚拟空间工厂内，安吉罗博士正在致力于研究一种能够迅速提高人类智商的“5号计划”。一个偶然的机会，患有先天性智力缺陷的除草人乔布出现在了安吉罗的面前，乔布天生乐观善良，安吉罗决心让乔布参与试验。安吉罗对乔布的实验和训练进行了仅仅一个月，乔布的智商就增长了4倍。乔布从一个智力缺陷者变成了聪明英俊的帅小伙，并俘获了美人的芳心。此时的乔布已经开始拥有了一种“用思想控制物质”的神奇力量，他甚至借助这种力量烧死了表面仁慈、内心阴暗并迫害自己的神父，一直虐待他唯一的朋友彼得的父亲也没有得到好结果。安吉罗此时意识到自己可能害了乔布，他努力说服乔布停止进入虚拟空间。但乔布已经失去了理智，他的智商甚至已经超越了安吉罗，并自行进行着实验，更令安吉罗恐慌的是，乔布正企图利用虚拟空间来获得控制整个世界的力量……

下面左图显示的是电影中安吉罗博士和除草人乔布在家里使用初级虚拟现实设备体验虚拟现实内容；下面右图显示的是使用高级虚拟现实设备进入虚拟世界的状态。

《天才除草人》让虚拟现实这种技术首次进入大众的视野，向全世界观众普及了虚拟现实概念，并首次让人们意识到虚拟现实未来将会成为一种改变世界的力量。此后，更多虚拟现实题材的电影陆续出现，突出虚拟现实技术更加广泛深入的传播。例如，1999—2003年推出的史无前例的虚拟现实题材电影《黑客帝国》三部曲，2018年史蒂文·斯皮尔伯格执导的虚拟现实题材电影《头号玩家》。

2.《黑客帝国》三部曲

《黑客帝国》三部曲被公认为是美国科幻电影的经典之作。《黑客帝国》（第一部）重点描述了未来世界被虚拟力量主宰，人们看似在光鲜亮丽的虚拟世界中工作和生活，但真实世界已经暗无天日，主角需要找到真实世界的入口，从而挽救人类。影片讲述了在矩阵中生活的一名年轻的网络黑客尼奥（基努·里维斯饰）发现，看似正常的现实世界实际上似乎被某种力量控制着，尼奥便在网络上调查此事。而在现实中生活的人类反抗组织的船长墨菲斯（劳伦斯·菲什伯恩饰）也一直在矩阵中寻找传说的救世主。两人在人类反抗组织成员崔妮蒂（凯莉·安·摩丝饰）的指引下见面了，尼奥也在墨菲斯的指引下回到了真正的现实世界中，逃离了矩阵。这时他才了解到，原来自己一直活在虚拟世界当中，而真实世界已经暗无天日。

《黑客帝国2：重装上阵》（第二部）重点描述了人类与虚拟世界的斗争及背后的使命，是主角尼奥探寻自己使命背后真相的过程，他要为自己的行动寻找一个可以接受的理由。面对强大的虚拟世界力量，他们到达地球上最后一个真实世界中人类的据点——锡安基地。在那里，他们和其他自由战士聚集到一起。与此同时，来自虚拟世界强大力量的母体系统决定派遣高达250000的高破坏力电子乌贼大军，浩浩荡荡地攻向锡安基地。微弱的基地防守力量根本不足以对抗如此强大的机甲兵团，人类岌岌可危。

《黑客帝国3：矩阵革命》（第三部）重点描述了人类与虚拟世界母体系统展开的生死决战。面对如潮的电子乌贼，人类城市危在旦夕，墨菲斯和崔妮蒂等欲与入侵者决一死战。此时，“救世主”尼奥的身体和思想却意外分离，后者再度陷入“母体”中。墨菲斯和崔妮蒂也不得不回到“母体”和守护天使一起寻找他。最后，在和机器的谈判中，机器答应为了人类和机器的共同利益，尼奥去消灭虚拟世界代言人史密斯，而机器不再摧毁锡安基地。人类迎来新的和平。

《黑客帝国》三部曲是对虚拟世界和真实世界之间矛盾和角逐所进行的史诗级对话和生动表现，从来没有哪一话题能够像它一样吸引着大众对虚拟世界进行如此深入、如此持久的讨论和思考。至今20年过去了，关于虚拟世界的描述，《黑客帝国》三部曲依然是不可逾越的高峰。下图显示的是《黑客帝国》（第一部）中，主角尼奥第一次能够观察到真实世界与数字虚拟世界时，虚拟世界代言人史密斯的数字化效果。

下图显示的是《黑客帝国3：矩阵革命》（第三部）中，主角尼奥在暴雨中单枪匹马面对来自虚拟世界母体系统大军的壮观场景。

3.《头号玩家》

《头号玩家》取材于虚拟现实技术爆发的2016年，电影中呈现的虚拟现实技术、虚拟世界及相关体验装备都与当前科技的发展密切相关。电影中的每一项设备、科技及内容都能在当时的虚拟现实科技成果中找到对应的支撑。也就是说，《头号玩家》并非那种不着边际的科学幻想，而是对未来虚拟现实科技发展进行电影视听语言的预见。《头号玩家》讲述了一位落魄少年在虚拟现实世界中实现自我、拯救人类的励志故事。故事设定在2045年，处于混乱和崩溃边缘的现实世界令人失望，人们将救赎的希望寄托于“绿洲”——一个由鬼才詹姆斯·哈利迪打造的虚拟游戏宇宙。人们只要戴上VR头显，就可以进入这个与现实形成强烈反差的虚拟世界。在这个世界中，有繁华的都市，形象各异、光彩照人的玩家，不同风格、不同种类的影视游戏中的经典角色也在这里齐聚。就算你在现实中是一个挣扎在社会边缘的失败者，在“绿洲”里依然可以成为超级英雄，再遥远的梦想都变得触手可及。哈利迪离世之际，宣布将巨额财产和“绿洲”的所有权留给第一个闯过三道谜题、找出他在游戏中藏匿彩蛋的人，由此引发了一场全世界范围内的竞争。影片的男主角戴上VR头显，他将在这场竞争中找到自己的爱情、友情及至高无上的成就。

《头号玩家》就如同史蒂文·斯皮尔伯格花了1.75亿美元在全世界范围内给虚拟现实做了一次科普式的广告，让全世界的观众能够如此清楚地认识到虚拟现实到底是什么。下图显示的是《头号玩家》的海报，图中男主角佩戴的VR头盔和我们现实中使用的头盔别无二致。海报中左边的画面显示的是处于混乱和崩溃边缘的现实世界，右边的画面显示的是在虚拟现实世界中青少年所热爱的动漫游戏世界，人们戴上VR头盔可以在虚拟现实中实现自己的梦想。

二、虚拟现实在游戏领域的尝试性应用积累

1. 1991年，Virtuality Group虚拟现实游戏机出现

1991年，美国虚拟现实集团（Virtuality Group）发布了虚拟现实游戏机Virtuality 1000CS。该设备被称为20世纪90年代最具影响力的虚拟现实游戏设备，是虚拟现实在大众消费级领域发展的重大飞跃。Virtuality 1000CS使用Amiga 3000计算机来处理大多数游戏3D图形的运算，使用头显播放视频和音频，用户可以使用3D操纵杆来实现和虚拟现实对象的交互。美国虚拟现实集团推出了一系列虚拟现实街机游戏和设备，体验者可以佩戴一套VR护目镜，并在街机设备上体验小于50毫米延迟的实时身临其境的3D立体内容。此外，该设备还可以通过网络将多台设备连接到一起，实现多用户联网团队合作体验的效果。

2. 1993年，Sega发布虚拟现实眼镜游戏机原型

1993年，日本世嘉公司（Sega）在国际消费电子产品展（International Consumer Electronics Show，简称CES）上宣布他们为Sega Genesis游戏机研发了Sega VR。环绕式原型眼镜具有头部跟踪功能、立体音效和用于显示的LCD屏幕。Sega计划在一年后以200美元的售价发布这款产品，同时开发支持这款VR头显的4款游戏。遗憾的是，该设备并没有如期地推向市场，一直停留在原型阶段，Sega VR只是昙花一现。

3.1995年，Nintendo发布虚拟现实游戏机Virtual Boy

1995年，日本任天堂公司（Nintendo）发布了全球第一款32位虚拟现实游戏机Virtual Boy。它搭载了一块32位处理器，型号为NEC V810，主频为20MHz，同时集成高性能显卡。这一配置在当时来讲性能是极为先进的。Virtual Boy采用了头戴式显示器的设计，内置两块分辨率384×224的红色LED单色显示器，可支持128级对比度的黑色、红色显示。由于拥有两块屏幕模仿人眼视角，即便当时的游戏画面为2D，也可通过调整视角形成一定的3D效果。Virtual Boy是当时最先进的虚拟现实游戏设备。

下面左图显示的是Nintendo在展会上展示虚拟现实游戏设备Virtual Boy；右图显示的是Virtual Boy中的一款游戏《马里奥乒乓球》的画面，从中可以看到画面中只有黑色和红色，但可显示不同深度，进而表现出具有深度空间的虚拟现实3D立体空间。

三、虚拟现实在航空航天、军事、医疗等领域的应用积累

1.虚拟现实在航空航天领域的应用

20世纪80年代，几乎与杰伦·拉尼尔及其创建的VPL公司同步，美国国家航空航天局（NASA）就开始着手创建了虚拟现实实验室（NASA VR Lab）。这个实验室专门致力于将虚拟现实科技应用于航空航天领域的技术研究和航空航天人才的培养。

NASA VR Lab整合行业的研究成果，结合航空航天领域的特殊需求研制出一系列虚拟现实应用成果，其中包括航空航天专用的虚拟现实设备和相关应用案例。

NASA VR Lab一直保持着对虚拟现实在航空航天领域的前沿性研究与持续应用。2016年，NASA的技术专家McLarney表示：“（虽然）这些都不是我们自己研发的技术，（但却）是整个科技行业与学术界为我们做出的贡献，我们更应好好利用。事实上，虚拟现实对于NASA的科研来说的确是一个划时代的革新。它彻底地改变了我们对信息的处理方式。”同时，McLarney也对未来虚拟现实的发展充满了期待，他认为：“再过10年，虚拟现实将成为必不可少的基础工具。”2016年，NASA使用微软发布的虚拟现实设备Hololens培训宇航员在太空舱工作。

2.虚拟现实在军事领域中的应用

随着虚拟现实技术的持续发展，美国开始使用虚拟现实进行军事训练。2002年，美国推出了单兵训练游戏《美国陆军》；2011年，美国推出了用于单兵训练的虚拟现实模拟平台美国陆军步兵训练系统（US Army Dismounted Soldier Training System，简称DSTS）。DSTS项目由美国政府投资5700万美元进行开发。

3.虚拟现实在医疗领域中的应用

2008年，应美国国防部的需求，美国南加州大学的临床心理学家利用虚拟现实治疗创伤后应激障碍相关病症的试验。他们开发了一款名为《虚拟伊拉克》（Virtual IRAQ）的治疗游戏，帮助那些在伊拉克战场中遭受心理打击和战争创伤的军人患者，让他们以一种平和的心态回到伊拉克战场，并针对相关问题进行对症治疗。数据显示，《虚拟伊拉克》针对患者治疗效果非常显著。

通过前面的内容我们可以看到：《天才除草人》《黑客帝国》《头号玩家》等虚拟现实题材电影的传播为虚拟现实奠定了广泛的群众基础；Virtuality Group的虚拟现实游戏机、Sega发布的VR眼镜游戏机、Nintendo的Virtual Boy虚拟现实游戏机等设备的出现使虚拟现实在游戏领域进行了大量的应用积累；美国航空航天局虚拟现实实验室、美国陆军步兵训练系统、美国南加州大学临床心理学中心使用虚拟现实进行心理治疗等虚拟现实行业应用的快速发展，使虚拟现实在电影题材、游戏技术、航空航天、军事仿真、医疗等领域进行了丰富的应用积累。这些广泛的行业应用积累为接下来新一代的虚拟现实设备发展，为推动虚拟现实产业发展元年的到来奠定了坚实的基础。