A virtuális valóság első lépései: a technológia rövid története

Képzeljünk el egy világot, ahol a valóság határai elmosódnak, ahol tetszőleges környezetbe teleportálhatunk anélkül, hogy elhagynánk a szobánkat. Ez a virtuális valóság (VR) ígérete, egy olyan technológia, amely napjainkban robbanásszerű fejlődésen megy keresztül. De mielőtt elérkeztünk volna a mai fejlett headsetekhez és interaktív élményekhez, hosszú és kanyargós út vezetett, tele víziókkal, kudarcokkal és úttörő felfedezésekkel. Cikkünkben a VR-utazás kezdeti lépéseibe pillantunk be, felidézve azokat a kulcsfigurákat és mérföldköveket, amelyek megalapozták a digitális immerzió mai paradigmáját.

A VÍZIÓ SZÜLETÉSE: FILOZÓFIAI GYÖKEREK ÉS A KÉPZELET HATALMA

Mielőtt a technológia egyáltalán létezett volna, az emberi elme már régóta foglalkozott a valóság illúziójával és a szimulált környezetek gondolatával. Gondoljunk csak Platón barlanghasonlatára, amelyben a rabok csak a falra vetített árnyékokat látják a valóság helyett – ez egy ősi elképzelés a torzított érzékelésről. A 19. században aztán a technika is bekapcsolódott ebbe a gondolatmenetbe. Charles Wheatstone 1838-ban feltalálta a sztereoszkópot, amely két, kissé eltérő szögből készült kép egyidejű bemutatásával 3D hatást keltett. Ez volt az első valódi kísérlet a vizuális érzékelés manipulálására, és hatalmas népszerűségnek örvendett.

A 20. század közepén aztán megjelentek az első merész víziók, amelyek már konkrét eszközökben gondolkodtak. Morton Heilig, egy filmes és feltaláló, volt az egyik legfontosabb úttörő. Ő, akit sokan a „virtuális valóság atyjának” tekintenek, már az 1950-es években egy olyan „élmény színházról” álmodott, amely nemcsak a látást, hanem az összes érzékszervet bevonja. Heilig elképzelése szerint az embereknek nemcsak nézniük kell a filmet, hanem érezniük, szagolniuk és hallaniuk is kell azt, mintha ténylegesen a jelenet részesei lennének.

AZ IMMERZIÓ KORAI ESZKÖZEI: A SENSORAMA ÉS A KARD DAMOKLÉSZ ALATT

Morton Heilig és a Sensorama (1950-es évek)

Heilig víziója 1962-ben öltött testet a Sensorama nevű eszközzel. Ez egy nagyméretű, filmszerű „gépezet” volt, amely egy székben ülve nyújtott több érzékszervi élményt. A Sensorama képernyőkön keresztül 3D-s filmeket vetített, miközben szélgépek, hangszórók és illatanyag-kibocsátók gondoskodtak a valósághű szimulációról. Az egyik leghíresebb demó egy motoros túra volt New York utcáin, ahol a néző érezte a menetszelet, hallotta a motor zaját, sőt, még a kipufogógáz szagát is. Bár a Sensorama nem volt interaktív – előre felvett élményt nyújtott –, és messze állt a mai értelemben vett VR-től, egyértelműen az első jelentős lépés volt a teljes immerzió felé, megmutatva a technológia potenciálját az érzékek manipulálására.

Ivan Sutherland és a „The Sword of Damocles” (1960-as évek)

A modern VR igazi szülőatyjának azonban sokan Ivan Sutherlandet tekintik. Ez a briliáns számítógéptudós 1965-ben írta meg korszakalkotó cikkét „The Ultimate Display” címmel, amelyben egy olyan kijelzőt vizionált, amely virtuális világokat hoz létre, és olyan valósághűen reprodukálja a tárgyakat, hogy azok „tapinthatóak” és „hallhatóak” is lesznek. Sutherland nem sokkal később, 1968-ban megalkotta az első, számítógép által vezérelt head-mounted display-t (HMD), amelyet a feltűnő mérete és a mennyezetről lógó rögzítése miatt „The Sword of Damocles” (Damoklész kardja) néven emlegettek.

Ez az eszköz óriási előrelépést jelentett, mert – a Sensoramával ellentétben – nem előre felvett képet, hanem valós időben generált drótvázas grafikát mutatott. A rendszer képes volt követni a fej mozgását, és ennek megfelelően változtatta a látott virtuális környezetet. Bár a grafika rendkívül primitív volt – egyszerű geometriai formákból állt –, és a hardver hatalmas és drága volt, ez volt az első valóban interaktív VR-rendszer. Sutherland munkája lefektette a mai HMD-k alapjait, bevezetve a fejkövetés és a számítógépes grafika kombinációját a virtuális tér létrehozásában.

A VIRTUÁLIS VALÓSÁG SZÜLETÉSE: KULCSFOGALMAK ÉS PIONÍROK (1970-ES, 1980-AS ÉVEK)

A 70-es és 80-as években a számítógépes grafika fejlődésével és a hardverek miniatürizálásával egyre több kutató próbálkozott a virtuális környezetek megalkotásával. Az MIT Architecture Machine Group például az Aspen Moviemap (1978-79) projektjével kísérletezett, amely egy videóra vett Aspen városán keresztül való virtuális navigációt tett lehetővé. Ez egy korai példája volt a valós világ digitális reprezentációjának, amelyben a felhasználó interaktívan mozoghatott.

A 80-as évek derekán jelent meg egy kulcsfontosságú személyiség, Jaron Lanier, aki nemcsak aktívan hozzájárult a VR technológia fejlesztéséhez, hanem 1987-ben megalkotta a ma is használt „virtuális valóság” (virtual reality) kifejezést. Lanier 1985-ben alapította meg a VPL Research nevű vállalatot, amely az egyik első kereskedelmi VR-cég volt. A VPL olyan úttörő eszközöket fejlesztett ki, mint a DataGlove (egy mozgásérzékelő kesztyű, amely lehetővé tette a virtuális tárgyak manipulálását) és az EyePhone (egy továbbfejlesztett HMD). Lanier víziója nemcsak a szórakozásról szólt, hanem a tudományos vizualizációról, a művészetről és a kommunikációról is. A VPL termékei, bár rendkívül drágák voltak, sok kutatólaboratóriumba és egyetemre eljutottak, és fellángolták az érdeklődést a VR iránt.

Ezzel párhuzamosan a NASA is aktívan kutatott a témában, különösen a VIEW (Virtual Interface Environment Workstation) laboratóriumán keresztül. A NASA célja az űrhajósok kiképzésére szolgáló szimulációk fejlesztése volt, ami a virtuális valóság egyik legkorábbi és legfontosabb alkalmazási területe lett. Ezek a rendszerek már meglehetősen kifinomultak voltak a kor színvonalán, és kulcsfontosságúak voltak a technológia fejlődésében.

AZ ELSŐ HYPE-CIKLUS ÉS A KIÁBRÁNDULÁS (1990-ES ÉVEK)

A 90-es évek elejére a virtuális valóság fogalma bekerült a köztudatba, részben a sci-fi filmeknek (pl. a Tron, bár ez a film még a VR kifejezés elterjedése előtt készült, de a digitális világba való behatolásról szól, vagy a Fűnyíró ember, amely már kifejezetten a VR-re fókuszált) és könyveknek köszönhetően. Eljött az első „VR-láz” időszaka. Számos cég próbálkozott a technológia fogyasztói piacra való bevezetésével. A Virtuality nevű brit cég például VR-játéktermeket nyitott, ahol viszonylag fejlett HMD-kkel és joystickokkal lehetett játszani. Az élmény drága volt és a grafika sem volt túl meggyőző, de sokak számára ez volt az első találkozás a virtuális valósággal.

Azonban a 90-es évek közepén beütött a felismerés, hogy a technológia még nem áll készen a széleskörű elterjedésre. Ennek egyik leghírhedtebb példája a Nintendo Virtual Boy (1995) volt. Ez a fejpántra szerelhető konzol egy monokróm (piros-fekete) képet vetített a szem elé, és bár igyekezett 3D-s élményt nyújtani, katasztrofális kudarcot vallott. A rossz képminőség, a fejfájás és a szemfáradás, valamint az alacsony számú, gyenge játékcím miatt a Virtual Boy az egyik legnagyobb technológiai melléfogásként vonult be a történelembe. Ez a fiaskó, és a többi, hasonlóan kiforratlan fogyasztói termék kudarca alaposan lehűtötte a VR iránti lelkesedést.

Miért bukott el az első VR-láz? A válasz több tényezőben rejlik:

Magas költségek: Az akkori hardverek gyártása rendkívül drága volt.
Alacsony teljesítmény: A számítógépes grafika még nem volt elég fejlett ahhoz, hogy valósághű, nagy felbontású képeket generáljon stabil képfrissítéssel.
Technikai korlátok: A kijelzők alacsony felbontása, a szűk látószög és a jelentős késleltetés (latency) gyakran mozgásbetegséget (szédülést, hányingert) okozott.
Kényelmetlenség: A korai HMD-k nehezek, kényelmetlenek voltak, és gyakran zavaró kábelekkel lógtak.
Tartalomhiány: Nem volt elegendő, minőségi tartalom, amely indokolta volna a magas beruházást.

A fogyasztói piacról a virtuális valóság visszaszorult a speciális alkalmazások, mint például a katonai és ipari szimulációk területére, ahol a magas költségek és a technikai korlátok kevésbé voltak problémásak a kiképzés és tervezés előnyeihez képest. A technológia téli álmot aludt, de a kutatások sosem álltak le teljesen.

A CSENDES FEJLŐDÉS ÉS AZ ÚJRAÉLEDÉS MAGVAI (2000-ES ÉVEK ELEJE)

A 2000-es években, bár a nagyközönség érdeklődése alábbhagyott, a háttérben zajló technológiai fejlődés folyamatos volt. A számítógépek teljesítménye drasztikusan megnőtt, a kijelzőtechnológiák (különösen a mobiltelefonok és tabletek megjelenésével) forradalmi fejlődésen mentek keresztül, és az érzékelők (gyorsulásmérők, giroszkópok) is egyre pontosabbá és olcsóbbá váltak. Ezek a látszólag unrelated technológiai áttörések teremtették meg az alapot a VR későbbi újraéledéséhez.

A kutatók és fejlesztők továbbra is dolgoztak a VR rendszereken, de sokkal realistább elvárásokkal. A katonai repülésszimulátorok, az orvosi képzések és az építészeti vizualizációk továbbra is használták és fejlesztették a technológiát. Ezekben az években fektették le azokat az alapokat, amelyekre később épülhetett a modern VR-forradalom. Az elmúlt évtizedek kemény munkája, a kudarcokból levont tanulságok és a kitartó innováció vezetett ahhoz, hogy a 2010-es évek elején, a Palmer Luckey által alapított Oculus Rift Kickstarter kampányával a virtuális valóság ismét a figyelem középpontjába került, és megkezdődött a technológia második, sikeresebb korszaka.

ÖSSZEFOGLALÁS: A LASSÚ, DE MEGHATÁROZÓ UTAK

A virtuális valóság első lépései egy hosszú és izgalmas utat írnak le, amely a filozófiai eszmékből indult, majd a 19. századi optikai illúziókon át vezetett az első mechanikus, majd számítógép vezérelt immerzív eszközökig. Morton Heilig és Ivan Sutherland vizionárius munkája, Jaron Lanier kulcsszerepe a fogalom megalkotásában és a korai kereskedelmi próbálkozások – még ha kudarcot is vallottak –, mind-mind elengedhetetlen állomásai voltak ennek az útnak. Ezek a pionírok, a hibáik és a bravúrjaik egyaránt hozzájárultak ahhoz, hogy ma már a zsebünkben lévő okostelefonok teljesítményén alapuló VR-megoldásokkal is találkozhatunk, vagy csúcstechnológiás headsetekkel léphetünk be a digitális világokba. A VR története nem egy hirtelen áttörésről szól, hanem egy lassan érlelődő, makacsul fejlődő technológiáról, amelynek gyökerei mélyen a múltban fekszenek, és amelynek jövője épp olyan izgalmas, mint a múltja.