虛擬現(xiàn)實中的VR、AR、MR和CR

吳俊凡

【摘 要】整個社會對虛擬現(xiàn)實的研究和開發(fā)源于上個世紀六十年代，計算機圖形學、人機接口技術、圖像處理與模式識別、多傳感技術、語音處理與音響技術、高性能計算機系統(tǒng)、人工智能等領域在之后半個世紀取得了長足的發(fā)展為虛擬現(xiàn)實產業(yè)爆發(fā)打下的堅實的基礎。那么問題來了，到底VR、AR、MR和CR說的是什么呢？

【關鍵詞】虛擬現(xiàn)實；計算機圖形學；人工智能

中圖分類號： J905 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）17-0001-002

VR，AR，MR，and CR in Virtual Reality

WU Jun-fan

（School of software engineering，Tongji University，Shanghai 201804，China）

【Abstract】The whole society of virtual reality researched and development from the last century in 1960s，such as the field of computer graphics，human-computer interface，image processing and pattern recognition technology，sensor technology，speech processing and sound technology，high performance computer systems， artificial intelligence etc.After half a century they has made considerable development and lay a solid explosive the foundation for virtual reality industry. So here comes the question，what exactly is VR，AR，MR and CR talking about？

【Key words】Virtual reality；Computer graphics；Artificial intelligence

1 VR確實是未來

曾經被人們寄予厚望后來又被淘汰的可憐兒Google Glass只是把顯示器搬到眼鏡上，而VR等*R產品，則是重新改變人類與世界的交互方式，基于這些*R設備，我們可以前所未有的方式探索這個世界，工作、學習、娛樂、社交甚至享受性生活。

VR掀起的XR技術，將人類帶入了『三維』信息視角，通過*R技術，我們全角度來觀看這個世界的數字記錄，看新聞、看比賽、看電影、看美女……數字世界與物理世界的便捷在AR技術（增強現(xiàn)實）的加持下，被模糊掉了，我們處在一個比特與原子世界混肴的世界。這將徹底顛覆我們獲取信息、產生信息、與世界交互、進行生產諸多方式，就像計算機曾經改變世界的那樣，聽上去讓人振奮。

短短一年之間，圍繞著VR的新概念已經讓人眼花繚亂，這讓人感受到科技業(yè)的一日千里——當然，科技圈本身就十分熱衷于創(chuàng)造新概念。這里不妨先進行一個科普，關于XR的那些概念。

1.1 VR（Virtual Reality），虛擬現(xiàn)實

圖1

沉浸式地進入虛擬世界消費內容，給用戶身臨其境的感覺。這些內容可以是電影、比賽、風景、新聞等等，一些內容還能進行交互，例如VR游戲可以追蹤你的移動、步態(tài)、眼球、下蹲等等。

VR消費類設備現(xiàn)可分為三類：需要配合電腦的頭戴式設備代表為Oculus Rift，尚未商用；投射手機內容的VR轉換支架，代表有暴風魔鏡、CardBoard；自帶主機無需電腦手機等外設的VR一體機。還有專業(yè)的VR內容生產設備例如Nokia OZO。

VR尚處于初級階段，內容和應用匱乏、佩戴舒適度、人機交互等問題依然是難點。

1.2 AR（Augmented Reality），增強現(xiàn)實

如果說VR給到消費者的是一個100%的虛擬世界，那么AR就是以現(xiàn)實世界的實體為主體，借助于數字技術幫助消費者更好地探索現(xiàn)實世界和與之交付。

最典型的AR設備是Google Glass（中國對應是BaiduEye），當你盯著某個餐廳，就幫你檢索相關信息并顯示，當你盯著某個美女，就顯示其三圍，類似于這樣的應用。

如果我們用手機拍照之后再進行圖像搜索或者進行PS操作算AR嗎？不算，因為AR意味著你跟實體世界一定是實時交互的。隨著設備計算能力、圖像處理能力以及網絡連接能力增強，AR應用將越來越廣泛。

2 VR和AR的區(qū)別

簡單來說，虛擬現(xiàn)實（VR），看到的場景和人物全是假的，是把你的意識代入一個虛擬的世界。增強現(xiàn)實（AR），看到的場景和人物一部分是真一部分是假，是把虛擬的信息帶入到現(xiàn)實世界中。

2.1 交互區(qū)別

VR設備：因為VR是純虛擬場景，所以VR裝備更多的是用于用戶與虛擬場景的互動交互，更多的使用是：位置跟蹤器、數據手套（5DT之類的）、動捕系統(tǒng)、數據頭盔等等。

AR設備：由于AR是現(xiàn)實場景和虛擬場景的結合，所以基本都需要攝像頭，在攝像頭拍攝的畫面基礎上，結合虛擬畫面進行展示和互動，比如GOOGLE GLASS這些（其實嚴格的來說，IPAD，手機這些帶攝像頭的只能產品，都可以用于AR，只要安裝AR的軟件就可以。）

2.2 技術區(qū)別

類似于游戲制作，創(chuàng)作出一個虛擬場景供人體驗，其核心是graphics的各項技術的發(fā)揮。和我們接觸最多的就是應用在游戲上，可以說是傳統(tǒng)游戲娛樂設備的一個升級版，主要關注虛擬場景是否有良好的體驗。而與真實場景是否相關，他們并不關心。VR設備往往是浸入式的，典型的設備就是oculus rift。endprint

AR應用了很多computer vision的技術。AR設備強調復原人類的視覺的功能，比如自動去識別跟蹤物體，而不是我手動去指出；自主跟蹤并且對周圍真實場景進行3D建模，而不是我打開Maya照著場景做一個極為相似的。典型的AR設備就是普通移動端手機，升級版如Google Project Tango。

2.3 MR（Mix Reality），混合現(xiàn)實

圖2

嚴格意義上來說，習大大參觀微軟所體驗的Hololens并不是一款AR設備，因為它不只是增強了現(xiàn)實，功能上 HoloLens是>Oculus Rift的。你可以戴著它進行摩托車設計，現(xiàn)實世界中可能真的有一些組件在那里，也可能沒有。

你戴著它在客廳玩游戲，客廳就是你游戲的地圖，同時又有一些虛擬的元素融入進來。總之，MR設備給到你的是一個混沌的世界：如果數字模擬技術（顯示、聲音、觸覺）等，你根本感受不到二者差異。

正是因為此MR技術更有想象空間，它將物理世界實時并且徹底地比特化了，又同時包含了VR和AR設備的功能。有消息稱，微軟所開發(fā)的HoloLens開發(fā)者版本將在2016年一季度上市，售價3000美元，但愿不要跳票吧。

2.4 CR（Cinematic Reality），影像現(xiàn)實

圖3

這是Google投資的Magic Leap提出的概念，主要為了強調與VR和AR技術的不同，同樣，其自認為與MR也不同，實際上理念是類似的，均是模糊物理世界與虛擬世界的便捷，所完成的任務、所應用的場景、所提供的內容，與MR產品是相似的。

其核心在于，『通過光波傳導棱鏡設計，Magic Leap從多角度將畫面直接投射于用戶視網膜，從而達到“欺騙”大腦的目的。』就是說，有別于通過屏幕投射顯示技術，通過這樣的技術，實現(xiàn)更加真實的影響，直接與視網膜交互，解決了Hololens視野太窄或者眩暈等問題。

說到底，只是MR技術的不同實現(xiàn)方式而已。Google看好Magic Leap說明這一技術的特殊性，這與馬化騰前面提到的『視網膜投射』呼應。不過，Magic Leap何時還會讓大家等多久，還沒有答案。

3 結語

2014年Facebook以20億美元收購的Oculus已經是VR行業(yè)領頭羊，預計將于2016年初推出第一代面向大眾的商用虛擬現(xiàn)實頭戴式眼鏡Oculus Rift；Sony在3D頭盔就是行業(yè)領先者，預計將于16年上半年推出PlayStation VR，與PS4搭配使用，目前已經有近20款游戲屆時將同時發(fā)售。

而近期，三星和Facebook聯(lián)合推出了一款全新的Gear VR虛擬現(xiàn)實頭盔，用戶通過Micro USB接口將智能手機連接到頭盔上，觀看視頻時就可以實現(xiàn)穿越時空，身臨其境。同樣，美國谷歌公司也推出了一款適用于安卓設備的簡易版虛擬現(xiàn)實頭盔——谷歌紙板；Facebook公司研究推出其專屬的虛擬現(xiàn)實頭盔Oculus Rift。endprint