虛擬現(xiàn)實(shí)中的VR、AR、MR和CR

吳俊凡

【摘 要】整個(gè)社會對虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和開發(fā)源于上個(gè)世紀(jì)六十年代，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、圖像處理與模式識別、多傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人工智能等領(lǐng)域在之后半個(gè)世紀(jì)取得了長足的發(fā)展為虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)打下的堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。那么問題來了，到底VR、AR、MR和CR說的是什么呢？

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；人工智能

中圖分類號： J905 文獻(xiàn)標(biāo)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(shí)是未來

曾經(jīng)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(chǎn)品，則是重新改變?nèi)祟惻c世界的交互方式，基于這些*R設(shè)備，我們可以前所未有的方式探索這個(gè)世界，工作、學(xué)習(xí)、娛樂、社交甚至享受性生活。

VR掀起的XR技術(shù)，將人類帶入了『三維』信息視角，通過*R技術(shù)，我們?nèi)嵌葋碛^看這個(gè)世界的數(shù)字記錄，看新聞、看比賽、看電影、看美女……數(shù)字世界與物理世界的便捷在AR技術(shù)（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）的加持下，被模糊掉了，我們處在一個(gè)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(chǎn)生信息、與世界交互、進(jìn)行生產(chǎn)諸多方式，就像計(jì)算機(jī)曾經(jīng)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(jīng)讓人眼花繚亂，這讓人感受到科技業(yè)的一日千里——當(dāng)然，科技圈本身就十分熱衷于創(chuàng)造新概念。這里不妨先進(jìn)行一個(gè)科普，關(guān)于XR的那些概念。

1.1 VR（Virtual Reality），虛擬現(xiàn)實(shí)

圖1

沉浸式地進(jìn)入虛擬世界消費(fèi)內(nèi)容，給用戶身臨其境的感覺。這些內(nèi)容可以是電影、比賽、風(fēng)景、新聞等等，一些內(nèi)容還能進(jìn)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(fèi)類設(shè)備現(xiàn)可分為三類：需要配合電腦的頭戴式設(shè)備代表為Oculus Rift，尚未商用；投射手機(jī)內(nèi)容的VR轉(zhuǎn)換支架，代表有暴風(fēng)魔鏡、CardBoard；自帶主機(jī)無需電腦手機(jī)等外設(shè)的VR一體機(jī)。還有專業(yè)的VR內(nèi)容生產(chǎn)設(shè)備例如Nokia OZO。

VR尚處于初級階段，內(nèi)容和應(yīng)用匱乏、佩戴舒適度、人機(jī)交互等問題依然是難點(diǎn)。

1.2 AR（Augmented Reality），增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

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

最典型的AR設(shè)備是Google Glass（中國對應(yīng)是BaiduEye），當(dāng)你盯著某個(gè)餐廳，就幫你檢索相關(guān)信息并顯示，當(dāng)你盯著某個(gè)美女，就顯示其三圍，類似于這樣的應(yīng)用。

如果我們用手機(jī)拍照之后再進(jìn)行圖像搜索或者進(jìn)行PS操作算AR嗎？不算，因?yàn)锳R意味著你跟實(shí)體世界一定是實(shí)時(shí)交互的。隨著設(shè)備計(jì)算能力、圖像處理能力以及網(wǎng)絡(luò)連接能力增強(qiáng)，AR應(yīng)用將越來越廣泛。

2 VR和AR的區(qū)別

簡單來說，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR），看到的場景和人物全是假的，是把你的意識代入一個(gè)虛擬的世界。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（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(shí)世界中。

2.1 交互區(qū)別

VR設(shè)備：因?yàn)閂R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(shù)據(jù)手套（5DT之類的）、動捕系統(tǒng)、數(shù)據(jù)頭盔等等。

AR設(shè)備：由于AR是現(xiàn)實(shí)場景和虛擬場景的結(jié)合，所以基本都需要攝像頭，在攝像頭拍攝的畫面基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬畫面進(jìn)行展示和互動，比如GOOGLE GLASS這些（其實(shí)嚴(yán)格的來說，IPAD，手機(jī)這些帶攝像頭的只能產(chǎn)品，都可以用于AR，只要安裝AR的軟件就可以。）

2.2 技術(shù)區(qū)別

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

AR應(yīng)用了很多computer vision的技術(shù)。AR設(shè)備強(qiáng)調(diào)復(fù)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(shí)場景進(jìn)行3D建模，而不是我打開Maya照著場景做一個(gè)極為相似的。典型的AR設(shè)備就是普通移動端手機(jī)，升級版如Google Project Tango。

2.3 MR（Mix Reality），混合現(xiàn)實(shí)

圖2

嚴(yán)格意義上來說，習(xí)大大參觀微軟所體驗(yàn)的Hololens并不是一款A(yù)R設(shè)備，因?yàn)樗恢皇窃鰪?qiáng)了現(xiàn)實(shí)，功能上 HoloLens是>Oculus Rift的。你可以戴著它進(jìn)行摩托車設(shè)計(jì)，現(xiàn)實(shí)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(shí)又有一些虛擬的元素融入進(jìn)來?？傊?，MR設(shè)備給到你的是一個(gè)混沌的世界：如果數(shù)字模擬技術(shù)（顯示、聲音、觸覺）等，你根本感受不到二者差異。

正是因?yàn)榇薓R技術(shù)更有想象空間，它將物理世界實(shí)時(shí)并且徹底地比特化了，又同時(shí)包含了VR和AR設(shè)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(jià)3000美元，但愿不要跳票吧。

2.4 CR（Cinematic Reality），影像現(xiàn)實(shí)

圖3

這是Google投資的Magic Leap提出的概念，主要為了強(qiáng)調(diào)與VR和AR技術(shù)的不同，同樣，其自認(rèn)為與MR也不同，實(shí)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(wù)、所應(yīng)用的場景、所提供的內(nèi)容，與MR產(chǎn)品是相似的。

其核心在于，『通過光波傳導(dǎo)棱鏡設(shè)計(jì)，Magic Leap從多角度將畫面直接投射于用戶視網(wǎng)膜，從而達(dá)到“欺騙”大腦的目的。』就是說，有別于通過屏幕投射顯示技術(shù)，通過這樣的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加真實(shí)的影響，直接與視網(wǎng)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(shù)的不同實(shí)現(xiàn)方式而已。Google看好Magic Leap說明這一技術(shù)的特殊性，這與馬化騰前面提到的『視網(wǎng)膜投射』呼應(yīng)。不過，Magic Leap何時(shí)還會讓大家等多久，還沒有答案。

3 結(jié)語

2014年Facebook以20億美元收購的Oculus已經(jīng)是VR行業(yè)領(lǐng)頭羊，預(yù)計(jì)將于2016年初推出第一代面向大眾的商用虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式眼鏡Oculus Rift；Sony在3D頭盔就是行業(yè)領(lǐng)先者，預(yù)計(jì)將于16年上半年推出PlayStation VR，與PS4搭配使用，目前已經(jīng)有近20款游戲?qū)脮r(shí)將同時(shí)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(shí)頭盔，用戶通過Micro USB接口將智能手機(jī)連接到頭盔上，觀看視頻時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)穿越時(shí)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(shè)備的簡易版虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔——谷歌紙板；Facebook公司研究推出其專屬的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔Oculus Rift。endprint