虛擬現實中的VR、AR、MR和CR

吳俊凡

【摘 要】整個社會對虛擬現實的研究和開發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、人工智能等領域在之后半個世紀取得了長足的發展為虛擬現實產業爆發打下的堅實的基礎。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的一日千里——當然，科技圈本身就十分熱衷于創造新概念。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、眼球、下蹲等等。

VR消費類設備現可分為三類：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的區別

簡單來說，虛擬現實（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實世界中。

2.1 交互區別

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、數據頭盔等等。

AR設備：由于AR是現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 技術區別

類似于游戲制作，創作出一個虛擬場景供人體驗，其核心是graphics的各項技術的發揮。和我們接觸最多的就是應用在游戲上，可以說是傳統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實，功能上 HoloLens是>Oculus Rift的。你可以戴著它進行摩托車設計，現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?？傊?，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，微軟所開發的HoloLens開發者版本將在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?！痪褪钦f，有別于通過屏幕投射顯示技術，通過這樣的技術，實現更加真實的影響，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實頭戴式眼鏡Oculus Rift；Sony在3D頭盔就是行業領先者，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售。

而近期，三星和Facebook聯合推出了一款全新的Gear VR虛擬現實頭盔，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實頭盔——谷歌紙板；Facebook公司研究推出其專屬的虛擬現實頭盔Oculus Rift。endprint