Sokan úgy gondolják, hogy a VR - virtuális valóság - szemüveg korunk egyik nagy vívmánya. Tény, hogy napjaink számítástechnikai teljesítménye szükségeltetik az eszköz széleskörű elterjedéséhez, de az alapelv már nagyon régen megszületett és folyamatosan próbálkoztak a megvalósítással is.
A VR szemüveg a sztereopszis néven ismert fiziológiai jelenség miatt működik . Látószervünk lényeges tulajdonsága, hogy két szemmel történő nézés esetén képes a tárgyak mélységkülönbségeinek pontos megítélésére. Ha két szemmel figyelünk egy tárgyat, mindkét szemünkben más-más kép keletkezik, de mégsem két különböző képet látunk, mert azokat agyunk egyetlen térhatású képpé egyesíti. A tárgyak távolságának, méreteinek érzékelése azon alapszik, hogy agyunk kiszámítja a relatív mélységet a képek eltérése alapján. Ha alig különböznek egymástól, akkor tudjuk, hogy az objektum messze van, ha jelentősen eltérnek, az objektum közelebb van hozzánk.
Talán először Leonardo da Vinci (1452-1519) fedezte fel a jelenséget, és arra a következtetésre jutott, hogy ezért annyira nehéz a festőknek a mélység ábrázolása egy sima festővásznon. Charles Wheatstone pedig 1838-ban írásba is foglalta mi történik ilyenkor. Észrevette, hogy mivel mindkét szem egy kissé eltérő horizontális helyzetből látja a világot, a szemekbe érkező kép eltér. Ahhoz, hogy a képeket külön bemutassa a két szemnek, feltalálta a sztereoszkópot. A kissé különböző helyzetből fényképezett tárgyakat, embereket, tájakat mutató képpárokat sztereoszkópban nézve térhatást tapasztalunk. Wheatstone ezt a szerkezetet még a fotográfia felfedezése előtt egy évvel mutatta be, ezért a képek helyett rajzokat használt.
A Viktoriánus korban (1837-1901) David Brewster (1781-1868) nevéhez kötődik a prizmás sztereoszkóp (1849), de valójában egy Jules Duboscq (1817-1886) nevű műszerfejlesztő alkotása volt. Brewster csupán javasolta a lencsék sztereoszkópban való alkalmazását. Neki köszönhetően a sztereopszis nagyon népszerűvé vált. Az első sztereó kamerát John Benjamin Dancer 1856-ban konstruálta meg (fenti kép), és ezzel lehetővé tette több ezer sztereogram elkészítését, ami egy olyan kettős fénykép, amelynek két felét két szemmel egy időben szemlélve, térhatású képet látunk. Térélményt kizárólag sztereónézőn, vagy sztereó vetítőn keresztül nyújtanak. Térhatású képek nézegetése a sztereoszkóp szerkezetben – különösen, ha a készülék olyan zárt konstrukció volt, amely kizárta a periférikus látást, vagyis a külvilágot – azt az érzetet kelthette az emberben, mintha ő maga is ott lenne a helyszínen vagy jelenetben. Ezzel meg is született a VR szemüveg őse, hiszen ma is ugyanezt az elvet használják, csak számítógép generálja a képeket két kijelzőre.
Oliver Wendell Holmes (1809-1894) 1861-ben kifejlesztett egy gazdaságosan gyártható, egyszerű, kézi sztereoszkópot, amely fából volt, két lencsét tartalmazott és egy tartót a képeknek. Csaknem egy évszázadig maradt gyártásban. A sztereofotográfiák fénykora az 1910-es évek végén leáldozott, akkorra a képes magazinok és újságok, a mozgókép, a film gyorsabban és lebilincselőbben tájékoztatták a nagyközönséget a világ történéseiről.
Sokak szerint az 1930-tól a Link Corporation által az USA hadserege részére gyártott repülésszimulátorok is a VR elődjének tekinthetők, bár ezek belsejében a repülőgépek speciális műszerei, a botkormány és az ülés is valódi volt. Az egész szerkezet egy mozgó talapzaton foglalt helyet, aminek segítségével az igazi repülés érzetét keltette.
Később az 1950-es években, amikor a televízió- és videotechnika már létezett, lehetővé vált olyan szimulátorok építése, amelyek már a külvilágot is képesek voltak elhitetni az emberrel. A megoldás nagyon ötletes volt. Egy kamera mozgott a pilóta botkormányon végzett mozdulatainak, valamint a szabályozott tolóerőnek megfelelően egy terepasztal felett. A kamera képét a pilóta egy monitoron láthatta. Rendszerint ezeket a szimulátorokat egy valódi repülőgép pilótakabinjából, valamint az arra felszerelt berendezésekből állították össze. Ezek már alkalmasak voltak arra, hogy repülés közben adódó technikai hibákat szimulálják, és ezzel felmérjék a pilóták szakmai felkészültségét.
1935-ben Stanley G. Weinbaum sci-fi írónak megjelent a "Pygmalion szemüveg" című műve. A történetet arról szól, hogy egy ember olyan speciális szemüveget visel, amely egy elképzelt valóságba szállítja őt. Ezt hologramokkal és az érzékszervek megtévesztésével érik el. Sokan úgy vélik , hogy a virtuális valóság fogalma - ahogy ma ismerjük - itt jelenik meg először.
1939-ben szabadalmaztatatták a View-Master képnézegetőt, ami sztereoszkóp elven működött egy 7 pár színes fényképet tartalmazó tárcsával. Főleg idegenforgalmi látványosságok nézegetésére használták. Érdekessége, hogy a mai napig gyártják, legújabb verziói okostelefonokkal együtt működnek.
A virtuális valóságot fizikai formájában Morton Heilig hozta létre elsőként a "Sensorama" nevű szerkezettel. 1957-től több éven át fejlesztette és 1962-ben szabadalmaztatta. Ez egy nagy, fülke-szerű gép, ami olyan technológiákat egyesített, mint a 3D-s színes videó, sztereó hang, rezgés és különféle mesterséges hatások, mint például a szél és a szagok. A Sensorama meglehetősen lenyűgöző volt az 1960-as évek technológiai szintjéhez képest. A géppel motorozhattunk Brooklyn utcáin úgy, hogy szembe fújt a szél, mozgott alattunk az ülés és éreztük a városban terjengő szagokat. A készülék hatalmas bukás lett, a hozzá való filmanyagok nagyon sokba kerültek - összesen 6 mű született - és nem sikerült befektetőket találni. Heilig készített még egy un. teleszféra maszkot 1960-ban, amiben térhatású filmet lehetett nézni hanggal együtt 2 darab mini televíziós képernyőn keresztül, de ebben mindig ugyanazt a képet láttuk akármerre fordítottuk a fejünket. Morton Heilig nem ért el üzleti sikereket fejlesztéseivel, de alkalmazott megoldásai a mai napig élnek.
A Philco Corporation mérnökei 1961-ben fejlesztették ki az első HMD-t (HMD = Head Mounted Display, magyarul fejre illeszthető kijelző), amelyet Headsightnak neveztek . A sisak tartalmazott egy videó képernyőt és mozgáskövető rendszert, amelyet a mérnökök egy speciális kamerarendszerhez kapcsoltak.
1962-től a kormányzati szervek és a hozzájuk kapcsolódó cégek folytattak a VR irányába mutató fejlesztéseket, főként kutatási, képzési és adminisztratív célokra. Az USA hadserege indította el a virtuális szimulációs rendszerek kifejlesztését. 1966-ban Thomas Furness elkészítette a légijármű-szimulátorok új generációját az amerikai légierő számára.
1968-ban Ivan Sutherland és Bob Sproull létrehozta a Damoklész kardját, az első HMD-t, amely számítógéppel kapcsolódott össze, nem pedig egy kamerával. Kissé nehézkes volt a szerkezet, amely a mennyezetről lógott és négyzetrács grafikájú szobákban barangolhatott aki használta, de működött, viszont soha nem kerülhetett a labor falain kívülre.
Az ATARI 1980 környékén dolgozott egy játéktermi VR árkád gépen, ami a Sensorama mintájára épült volna, de digitális formában. Még Morton Heilig is segédkezett a munkában. A szerkezet játék közben illatokat bocsátott volna ki. A projektet 1984-ben törölték.
1985-ben alapította Jaron Lanier és Thomas Zimmerman az első VR HMD- t értékesítő céget, ez volt a VPL Research. Lanier vezette be a köztudatba a „virtuális valóság” kifejezést, amit 1987-ben írt le először. 1989-től, az első komputerszimuláció megvalósítása óta pedig széleskörűen használatos.
Az egyik legkorábbi valóban virtuális pilótafülke 1982-ben készült (felső kép) Tom Furness jóvoltából, és az ő vezetésével valósult meg 1986-89 között az amerikai légierő Super Cockpit programja. A program lényege a vadászrepülőgépek lehető legtökéletesebb szimulációja volt. A készülék egy pilótafülke utánzata volt, a háromdimenziós teret a kor legmodernebb számítógépei generálták, s monitor helyett a mai VR sisakhoz nagyon hasonló eszközt használtak. A pilóták gyakorolhatták a repülést és a harcot anélkül, hogy felszálltak volna. Mindezt személyi sérülések és anyagi károk nélkül tehették a szimulátornak köszönhetően.
1989-ben a NASA megbízást adott egy VR-rendszerre, hogy segítse az űrhajósok kiképzését. Széleskörű együttműködéssel sikerült létrehozni egy munkaállomást, amelyet speciálisan virtuális környezethez való csatlakozásra fejlesztettek ki. Ez volt az első olyan rendszer, amely egyszerre magában foglalta a normál VR elemeket, mint számítógépes és videós ábrázolás, 3D-s hang, hangfelismerés és szintézis, valamint HMD, illetve adatkesztyű.
Az 1990-es években megindult a virtuális valóságon alapuló számítógépes játékok első hulláma. Persze ehhez kellett pár fanatikus ember, mint például Dr. Jonathan D Waldern, aki egy garázsból indulva megalapítja a W. Industries vállalatot, ami Virtuality néven számos VR komponenst kezd fejleszteni, és az ipari értékesítések mellett 1991-re két féle VR árkádgéppel lép a piacra. Álló és ülő változat is létezett a játéktermekbe megjelenő csodamasinákból. Lenti videón egy gyűjtő által feltámasztott Virtuality CS1000 álló gép működik, mellette a monitoron látszik milyen volt a képminőség.
A VR sisak két LCD képernyőt tartalmazott 276x372 felbontással, az egész rendszer Amiga3000 számítógépre épült. A második szériában már Intel 486-os processzor dolgozott (2000SU és SD) 1994-től, harmadik generáció is létezett, de addigra már kifulladt a dolog.
1991-ben a SEGA a játékkonzolok sikerein felbuzdulva elkezdte fejleszteni a SEGA VR rendszert, amiből a prototípust már 1993-ban bemutatták a CES-en. A SEGA VR meglehetősen jó paraméterekkel rendelkezett, kifinomult volt a fejkövetési rendszere, ennek ellenére a tesztelő csapat nem volt elragadtatva tőle. 1994-ben mondvacsinált indokokkal (azt állították túl realisztikus, ezért balesetet okozhat, ez nyilvánvalóan az akkori grafikai képességek tükrében nem volt igaz) szép csendben megszüntették a projektet, pedig mint a lenti képen láthatjuk nagyon menő cucc lett volna.
1994 elején az Atari és a Virtuality összeállt, hogy egy otthoni VR-rendszert alakítson ki, és persze átvegye a piacvezető szerepet egy egészen új területen. 1995-ben megjelenő első VR rendszerüknek (Red headset) nagyon alacsonyra sikeredett a felbontása, ezért nem voltak vele megelégedve. A második verzió (Blue headset) már jobban teljesített, de ott más problémák jelentkeztek. Csak egy játék volt ami működött a rendszeren, a "Missile Command 3D (VR)", de ennek virtuális változata már lehetővé tette a fejkövető funkció használatát. Alapból a rendszer a Jaguar konzolhoz készült kiegészítő volt, lenti képen "Red headset" készletek láthatóak.
A Nintendo által fejlesztett "Virtual Boy" a korszak legismertebb darabja, hiszen ő már a kereskedelmi forgalmazásig is eljutott - bár ez kudarccal végződött. Négy évi fejlesztés után 1994-ben dobták piacra és rá két évre már abba is hagyták a gyártást, pedig még külön üzemet is építettek neki Kínában. A konzolnak számos hibája volt, többek között az, hogy asztalnál ülve vagy állványról kellett használni, valamint az egyszínű piros kijelzője igen furcsa hatást keltett.
Az akkori csúcsot a Forte Technologies (USA) által gyártott és 1995-től árult VFX1-sisak jelentette. Úgy nézett ki, mint egy kövérebb fejhallgató, amiről egy kisebb doboz nyúlt ki előre. A súlya majdnem 1 kilogramm volt, szaggatott a grafika és egy idő után káprázott a játékosok szeme, alig várták, hogy levehessék, ráadásul tartozékokkal együtt 1000 dolcsit kértek érte. Természetesen ebből is bukta lett. A technológia még nem érett meg ekkor a virtuális valóságra, az első hullám kifulladása után hosszú szünet következett.
A VR technológiát persze nem csak játékra használták. Az Elysium projekt egy olyan virtuális valóságrendszer volt, amelyet 1995-ben az IBM fejlesztett ki az építészeti felhasználásra. Az volt a cél, hogy az építők és az ügyfelek megismerjék, hogyan fognak kinézni a dolgok a valóságban, ha megépülnek. A rendszer tartalmazott egy munkaállomást szoftverekkel, VR sisakkal és vezérlőkkel.
2012-re a modern számítógépes rendszerek már elérték azt a szintet, hogy a virtuális valóságot élvezhető minőségben megjelenítsék a nagyközönség számára. Meglepő módon az áttörés egy garázsból érkezett, ahol az akkor még 18 éves Palmer Luckey a szüleivel együtt elkészítette az első Oculus Rift prototípusát, amit John Carmack, a Doom legendás programozója felkarolt és kivitt az E3-ra, majd később közösen egy Kickstarter kampányt indítottak. A pénzgyűjtés sikeresnek bizonyult, 5 perc alatt elfogyott a meghírdetett készlet. Mai szemmel nézve ez a prototípus nem több, mint egy sima telefonbehelyezős, kartondobozos VR headset. mégis ez volt az az eszköz, ami elhitette a világgal, hogy bizony, a Virtuális Valóság megérkezett.
Ezután a Samsung, a Google, a Sony és a Valve is kapcsolt, és belépett a piacra saját termékeivel. Persze többen is próbálkoztak, de a nagyok mellett nem tudtak labdába rúgni. A Samsung már korán felfigyelt az Oculusra, így egy Galaxy Note 3 kijelzője került bele az eszközbe és azóta is ők gyártják a legnagyobb számban a VR kijelzőket az Oculusnak és a HTC-nek is. Végül saját VR platformot hoztak létre az Oculusszal közösen, a Gear VR-t. 2016-ban már legalább 230 cég fejleszt VR termékeket, csak a Facebook 400 embert foglalkoztatott, akik a VR fejlesztésekre összpontosítottak, míg más technológiai óriásoknak is van hasonló csoportjuk (Apple, Google, Amazon, Sony, Samsung és Microsoft).
Hosszú utat tettünk meg a sztereoszkóptól a modern VR headset elérkezéséig, de végül a technológiai elérte azt a szintet, hogy megfeleljen az évtizedes ígéreteknek. Heilig és Wheatstone valószínűleg álmában sem gondolta volna, hogy hova jutnak ötleteik.
Források: nezopontok3d.hu, mogi.bme.hu, fotomult.c3.hu, gamestar.hu, wikipédia, vrhir.hu
