[论文解读] Virtual Reality: A Definition History - A Personal Essay

Steve Bryson|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2013

Virtual Reality Applications and Impacts被引用 11

一句话总结

这篇1998年的个人随笔由虚拟现实发展初期的关键人物史蒂夫·布赖森撰写，提出了一种基于认知效应的虚拟现实定义：'使用计算机技术创造出一种交互式三维世界的效果，其中物体具有空间存在的感觉。' 本文认为，虚拟现实的定义并非依赖于特定技术（如头部追踪或高保真图形），而是基于其心理影响——具体而言，用户感知到虚拟物体在空间中独立存在。其主要贡献在于提出了一种稳定且持久的定义，可抵御技术过时的影响，并将虚拟现实与远程呈现及非交互式媒体区分开来。

ABSTRACT

This essay, written in 1998 by an active participant in both virtual reality development and the virtual reality definition debate, discusses the definition of the phrase "Virtual Reality" (VR). I start with history from a personal perspective, concentrating on the debate between the "Virtual Reality" and "Virtual Environment" labels in the late 1980's and early 1990's. Definitions of VR based on specific technologies are shown to be unsatisfactory. I propose the following definition of VR, based on the striking effects of a good VR system: "Virtual Reality is the use of computer technology to create the effect of an interactive three-dimensional world in which the objects have a sense of spatial presence." The justification for this definition is discussed in detail, and is favorably compared with the dictionary definitions of "virtual" and "reality". The implications of this definition for virtual reality technology are briefly examined.

研究动机与目标

• 基于本人在该领域形成初期的亲身经历，解决长期以来关于'虚拟现实'或'虚拟环境'哪个术语更准确的争论。
• 解决虚拟现实一词因在技术、艺术和文学中使用不一致而变得过于宽泛、失去意义的问题。
• 提出一种不依赖特定软硬件的虚拟现实定义，而应聚焦于用户的感知体验。
• 证明'虚拟现实'并非自相矛盾，而是对感知到的具象存在（无物理现实）这一认知效应的精确描述。
• 厘清虚拟现实与远程呈现、非交互式三维图形等类似概念之间的区别。

提出的方法

• 提出一种基于认知效应而非技术组件的定义：'虚拟现实是使用计算机技术来创造一种交互式三维世界的效果，其中物体具有空间存在的感觉。'
• 分析'虚拟'（效果而非实际存在）和'现实'（具象存在）的词典定义，以支持'虚拟现实'准确描述该现象的观点。
• 拒绝基于技术的定义（如头部追踪、立体视觉）作为不足且不稳定的定义，认为其会排除仍能产生空间存在感的系统。
• 利用本人在早期虚拟现实系统（如1988年的VIEW实验室）中的亲身经历，证明即使低保真度的显示设备也能产生强烈的空间存在感。
• 通过强调虚拟现实涉及用户与自包含的虚拟物体进行交互，而非远程感知真实环境，来区分虚拟现实与远程呈现。
• 认为'沉浸感'并非必要条件，引用非沉浸式系统（如响应式工作台和沉浸桌）作为有效虚拟现实系统的例子，因其具备空间存在感。

实验结果

研究问题

• RQ1 什么使得虚拟现实与其他形式的交互式三维计算（如非交互式三维动画或远程呈现）相区别？
• RQ2 为何基于技术的虚拟现实定义本质上不稳定且对领域发展构成问题？
• RQ3 当'虚拟'暗示并非真实存在，而'现实'暗示具象存在时，'虚拟现实'如何能成为一个非自相矛盾的术语？
• RQ4 虚拟现实体验的核心认知效应是什么？它如何能被可靠地测量或定义？
• RQ5 在缺乏沉浸感、头部追踪或高视觉保真度的情况下，虚拟现实在多大程度上仍可成立？

主要发现

• 所提出的定义——'虚拟现实是使用计算机技术来创造一种交互式三维世界的效果，其中物体具有空间存在的感觉'——比基于技术的定义更稳定且更具意义。
• 空间存在感，而非沉浸感或高保真图形，是定义虚拟现实的核心感知效应，即使在低分辨率、单色显示下也能实现。
• '虚拟现实'并非自相矛盾，而是对这一现象的精确描述：在无实际物理存在的情况下，创造出具象存在的效果。
• 像1988年VIEW实验室的设置以及非沉浸式设备（如响应式工作台）这样的系统表明，即使没有完全沉浸或高端硬件，也能实现空间存在感。
• 该定义成功地将虚拟现实与远程呈现区分开来：远程呈现是呈现远程感知的真实环境，而虚拟现实涉及与自包含、计算生成的虚拟物体进行交互。
• 该定义具有时间上的稳健性：布赖森断言，它已'经受住了时间的考验'，尽管技术不断演进，其有效性依然成立。