科技前沿-VR AR MR XR

发布于 2021-03-25  87 次阅读


谈及VR,很多人或许都有些自己的看法,甚至于有着自己的VR眼镜,而再深入一下,或许就再难分清AR、MR乃至于XR了,笔者对相关的知识概念进行了收集与整合,记录于此。

首先,让我们看一看维基百科的描述:

虚拟现实(英语:virtual reality,缩写VR),简称为虚拟技术,也称虚拟环境,是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供用户关于视觉等感官的模拟,让用户感觉仿佛身历其境,可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。用户进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将精确的三维世界影像传回产生临场感。该技术集成了电脑图形、电脑仿真、人工智能、感应、显示及网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由电脑技术辅助生成的高技术模拟系统。

增强现实(英语:Augmented Reality,简称AR),也有对应VR虚拟实境一词的翻译称为实拟虚境扩张现实,是指透过摄影机影像的位置及角度精算并加上图像分析技术,让屏幕上的虚拟世界能够与现实世界场景进行结合与交互的技术。这种技术于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升,增强现实的用途也越来越广。

混合现实(英语:Mixed Reality,简称MR),指的是结合真实和虚拟世界创造了新的环境和可视化,物理实体和数字对象共存并能实时相互作用,以用来模拟真实物体。混合了现实、增强现实、增强虚拟和虚拟现实技术。Mixed Reality 是一种虚拟现实(VR)加 增强现实(AR)的合成品混合现实(MR)  。

扩展现实(英语:Extended reality,简称XR),是指结合了实境及虚拟的环境以及人机互动设备,是用电脑技术以及可穿戴型设备所计算,其中的X是表示变数,可以是现在或是未来的空间计算技术。其中可能包括了扩增实境(AR)、混合实境(MR)及虚拟实境(VR)以及在这些之类的区域。其虚拟的程度可能从部分的感测器输入到沈浸式虚拟,都算是虚拟实境。

从维基百科的描述中,我们能够看出VR是AR的子集,AR在虚拟的基础上,增添了现实的信息,而AR又是MR的子集,在虚拟与现实的基础上,又完成了虚拟的建造,取二者所长弃二者所短,在虚拟之上构建传达信息。

而最后的XR描述则没有太过明确,X是表示变数,可以是现在或是未来的空间计算技术。其中可能包括了扩增实境(AR)、混合实境(MR)及虚拟实境(VR)以及在这些之类的区域。

这样三者的概念就能轻而易举的区别而开了,虚拟现实VR,是创造了一整个虚拟世界,把你和现实世界隔离开。核心问题是图形计算和沉浸感。增强现实AR,是把虚拟事物叠加到现实世界图像的最顶层。核心问题是图像识别和跟踪。混合现实MR,是把虚拟物体和现实物体都进行再次计算,把它们混合到一起,难分彼此。

VR的代表产品有很多,比如:Oculus、索尼的PS VR 、HTC的vive和三星的Gear VR,以及简约版的VR设备——谷歌的Cardboard。

VR的特征:

1.多感知性

所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。

2.沉浸感

又称临场感,指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假,使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中,该环境中的一切感觉都是真的,如同在现实世界中的感觉一样。

3.交互性

指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体,这时手有握着东西的感觉,并可以感觉物体的重量,视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

AR,Augmented Reality,又名增强现实。

它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。简单的来说VR是全虚拟世界,AR是半真实半虚拟的世界。

更简单一点的说法是,它是一种全新的人机交互技术,利用摄像头,传感器,实时计算和匹配技术,将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间而同时存在。用户可以通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,还能突破空间、时间以及其它客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。

一个人戴着 HoloLens 2。

如今在AR领域最具代表性的产品无疑是微软的HoloLens。国内做AR产品的只有寥寥几家。由于AR比VR的技术难度更高,因此AR的发展程度并没VR快。

AR的特征:

1、真实世界和虚拟世界的信息集成。

2、具有实时交互性。

3、是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。

MR,Mix reality,又名混合现实。

既包括增强现实和增强虚拟,指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。在新的可视化环境里物理和数字对象共存,并实时互动。

混合现实(MR)的实现需要在一个能与现实世界各事物相互交互的环境中。如果一切事物都是虚拟的那就是VR的领域了。如果展现出来的虚拟信息只能简单叠加在现实事物上,那就是AR。MR的关键点就是与现实世界进行交互和信息的及时获取。

在MR领域风头最盛的莫过于Magic Leap,靠发布几个视频影像就获得了高达总计14亿美元的投资。不过Magic Leap的造假事件似乎让外界对MR的一切美好幻想破灭。

MR的特征:

1、虚实融合

VR仅创设虚拟空间,AR将虚拟信息简单叠加到现实世界,而MR技术则模糊了虚拟与现实世界的界线。对于虚实融合的方式,学者有三种不同观点:

一是认为MR将真实事物叠加到虚拟数字空间。陈一提出MR先把真实的东西虚拟化,然后叠加到虚拟世界里,在新的环境中现实和数字对象共存;

二是认为MR将虚拟对象叠加到现实世界中。王汉江等提出MR在现实场景呈现虚拟场景信息,在现实、虚拟和用户三者之间搭起交互反馈的信息回路;

三是认为MR将现实与虚拟世界相互叠加。范文翔等提出混合现实学习环境(Mixed Reality Learning Environments,简称MRLE)是一种由现实世界与虚拟世界交叠融合而成的学习环境,既可将虚拟学习资源融入到真实教学环境中,也可将真实学习资源融入虚拟教学环境中。该特征与教育结合可以弥补传统课堂无法提供的真实情境,带来更逼真的用户体验。

2.深度互动

交互性主要体现在两个方面:

一是人与MR场景的交互。MR结合了VR和AR的优势,可实现人与MR场景的深度交互。依托于传感技术,用户在体验的过程中能够感知MR环境中的画面变化、震动、语音等多方面的实时信息反馈,并能够通过触摸、手势、体感、语言等多种形式与MR环境进行交互,进而形成了一种自然有效的信息回路;

二是MR环境下人与人的交互。徐菊红通过分析网络游戏环境具有虚拟与现实良好交互性的特点,总结出MR学习环境能够为学习者提供更丰富有效的交流互动手段。该特征与教育结合,可以进行在线学习、模拟仿真、具象教学等方面的应用。

3.异时空场景共存

MR在实现虚拟与现实深度融合的同时,可将不同时空下的场景通过计算机技术进行结合,实现异时空场景共存,也可将位置不同的学习者的虚拟影像耦合连接在同一个在线虚拟的环境中。该特征与教育领域结合,将对远程指导学习、在线协作学习等具有很大的启发意义。

感觉这种说法挺好理解:

VR 看到的都是假的,没有真的

AR 假的在真的前面

MR 假的在真的后面

XR 避免BR.CR.DR.ER.FR等都被说完了,提前占位子的,X代表神秘,啥都能替代。

如堕五里雾中
最后更新于 2022-03-28