擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）關(guān)鍵技術(shù)研究

[武娟 劉曉軍 徐曉青]

1 引言

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)，英文為“Extended Reality”或者“Cross Reality”，常見的縮寫簡稱為“XR”或“ER”等，是指通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和可穿戴設(shè)備產(chǎn)生的一個(gè)真實(shí)與虛擬結(jié)合、可人機(jī)交互的環(huán)境。擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以看作一種涵蓋性術(shù)語，包含了虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR、混合現(xiàn)實(shí)MR及其他因技術(shù)進(jìn)步而可能出現(xiàn)的新型沉浸式技術(shù)。

XR是隨著計(jì)算機(jī)圖形與仿真技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生，沉浸式技術(shù)就是其發(fā)展的基石。首先誕生的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR，隨著VR的發(fā)展又衍生出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR、混合現(xiàn)實(shí)MR等。區(qū)別于傳統(tǒng)的超文本、平面圖像等二維媒介及傳統(tǒng)3D圖像/視頻，沉浸式技術(shù)依托跨媒介、非結(jié)構(gòu)化的視、聽、觸等多感官刺激途徑，進(jìn)一步解放人的感性思維，激發(fā)創(chuàng)造性思維。而在技術(shù)深度融合的大背景下，更具包容性的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)橫空出世，將VR、AR、MR等諸多人們所熟悉的沉浸式交互技術(shù)融合在一起，以實(shí)現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的無縫轉(zhuǎn)換。

本文基于作者多年來對XR技術(shù)的追蹤和研究，從技術(shù)角度全面剖析其業(yè)務(wù)形態(tài)、技術(shù)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等。其中第2節(jié)相關(guān)XR業(yè)務(wù)形態(tài)，講述VR、AR和MR的三大產(chǎn)品形態(tài)；第3節(jié)講述XR相關(guān)的終端、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)和應(yīng)用四部分構(gòu)成的技術(shù)框架；第4節(jié)XR關(guān)鍵技術(shù)研究，重點(diǎn)講述XR終端相關(guān)顯示、追蹤、識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)；第5節(jié)最后小結(jié)全文，分析技術(shù)走向和未來趨勢。

2 業(yè)務(wù)形態(tài)

從哲學(xué)角度講，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)是創(chuàng)造人類 “虛實(shí)融合”的新世界模式，尤其強(qiáng)調(diào)在拓展現(xiàn)實(shí)中人類的自由意志活動(dòng)。XR作為沉浸式虛擬與現(xiàn)實(shí)融合技術(shù)總稱，從中演繹出VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）等不同的技術(shù)分支。……