AR VR MR 到底有啥区别?

介绍关于AR(Augmented Reality,增强现实)的一系列内容,我们很有必要对它的几个孪生兄妹:VR(Virtual Reality,虚拟现实)、MR(Mixed Reality,混合现实)也做一个介绍。它们都听起来差不多,那么到底它们之间有啥区别呢?

虚拟现实 (VR)

先来说说VR,因为VR最容易理解。简单的来说,VR就是把完全虚拟的世界通过各种各样的头戴显示器(如下图所示)呈现给用户,一般是全封闭的,给人一种沉浸感。所以说,在VR的世界里所有的东西都是虚拟的、假的。

最多的应用场景就是游戏,我们在各大展览上看到的带上头盔显示器张牙舞爪的玩游戏的都是VR。本文不多赘述。

增强现实 (AR)

顾名思义,就是对真实世界进行增强,这里的「增强」其实是Augment的翻译,其实我觉得翻译为「扩展」更合适,因为AR其实是对真实世界的更多维度的扩展,只不过大家都约定俗成的翻译为「增强」,我们还是沿用增强现实的称谓吧。这里的增强是指通过显示屏幕把虚拟世界叠加到真实世界中去。AR按照原理不同可以分为如下几类:

1、基于标记的增强现实

这里的标记一般使用提前定义好的图案,通过手机、平板电脑的摄像头进行识别,识别后会自动触发(预设好的)虚拟的物体在屏幕上呈现。最早的图案一般都选择二维码来触发AR,因为二维码识别技术非常成熟,简单方便、识别速度快、成功率很高。此外,二维码图案还可以方便的计算镜头位置和方向,实际使用中为了显示效果,一般会将二维码内容进行覆盖。如下图所示

不过,现在商业应用不会使用视觉体验较差二维码标记,基本都是基于特定标记图像的增强现实,支付宝的AR实景红包就是这个原理。下图是使用特定图片作为标记的AR展示。

2、基于地理位置服务(LBS)的增强现实

基于LBS的增强现实一般使用嵌入在手机等智能设备中的GPS、电子罗盘、加速度计等传感器来提供位置数据。它最常用于地图类应用,比如你打开手机应用开启摄像头对着街道拍照,屏幕上可以显示附近的商家名称、评价等信息。如下图所示。也可以用来进行实景导航等。

3、基于投影的增强现实

基于投影的增强现实直接将信息投影到真实物体的表面来呈现信息。举个栗子,比如将手机的拨号键投影到手上,实现隔空打电话。

还有就是用于汽车前挡风玻璃的HUD(Head-up Display),可以直接将汽车行驶的速度、油耗、发动机转速、导航等信息直接投影到前挡风玻璃,而不需要低头去看仪表或者手机(这在高速驾驶时非常危险),帮助司机更便捷、全面的感知车况路况,提高驾驶安全性。

4、基于场景理解的增强现实

这是目前使用的最广的,也是最有前景的AR展现形式。其中物体识别和场景理解起着至关重要的作用,直接关系到最终呈现效果的真实感。最有名的就是2016年日本任天堂公司推出的Pokemon Go手游,就是使用的AR技术。玩家可以通过手机屏幕在现实环境里发现精灵,然后进行捕捉或者战斗。比如你面前是一片真实的草地,但透过手机屏幕,你能看见一只小精灵在草地上;把手机移开,其实只有草地,这就是增强现实,把虚拟的物体通过手机屏幕叠加到现实世界里。

但是不得不说,Pokemon Go的AR效果其实很差。屏幕显示的精灵很多都是漂浮在现实物体之上的,给人一种非常假的感觉。不过随着AR技术在硬件(深度相机,高性能处理器)和算法(VSLAM算法)方面的发展,目前AR技术在三维场景感知理解方面已经做的非常逼真了。下面是某AR应用的使用场景,大家可以感受一下。

混合现实 (MR)

最后重点介绍一下MR,这是一个相对比较新的概念。前面说过,AR是把虚拟的东西叠加到真实世界,而MR则是把真实的东西叠加到虚拟世界里。听起来好像是差不多,反正都是把现实和虚拟互相叠加,但其实差别大了,因为把虚拟叠加到现实里比较容易,只需要用计算机生成好虚拟的物体,然后在真实的画面上显示就好了。但要把现实叠加到虚拟里,可就比较难了。因为首先得把现实的东西虚拟化。虚拟化一般使用摄像头来扫描物体进行三维重建,我们都知道摄像头拍摄的画面其实是二维的,也就是画面是扁平的,丢失了深度信息,所以没有立体感,因此需要通过算法把摄像头拍摄的二维的视频进行三维重建,生成虚拟的三维物体,我们称之为真实物体的虚拟化。MR和AR最大的不同就是可以把虚拟化的效果呈现给多人,实现多人交互。

上面说了这么多,有些读者可能感觉还是太理论了,整个人都蒙蒙哒。我给你举几个例子就比较好理解了。

比如电器故障维修,我们普通消费者在使用电器方面遇到了故障,传统的方法是打售后电话,消费者把电器送到售后维修点或者厂家提供专门的售后上门服务,这一来一回通常需要很多天,而故障很可能就是一个非常简单的小问题,消费者自己就能搞定。如果有了MR技术,消费者只要戴上MR设备,设备上的摄像头将电路板拍成三维的虚拟图像同步给厂商的售后,售后人员看到的就是非常真实的现场情况,他在判断出问题后能直接给出修理建议,而且能在三维的虚拟实体上把每一步都指点出来,消费者只要照着做就行了。

此外,MR在教育培训领域也大有用武之地。目前大部分培训还是采用语言文字讲述或者二维图片的形式,非常不直观,各种名词术语很难和真实物体建立联系。如果有了MR技术,培训老师和学员可以处于不同的地方,一起戴上MR设备,眼前就可以呈现相同的三维成像画面,老师在虚拟的三维世界里操作后,学生照做就行了,跟真实世界中的操作基本没有区别。而且还能放大局部,培训效率肯定杠杠滴。

还有就是装修设计领域。比如我们要开一家服装店,以前只能在装修结束后才能看到装修后的效果。这就有很大的问题,如果某个设计环节出了问题想要重新调整就要付出不少代价。有了MR,店主可以即时看到装修好的效果,并且可以分享给设计师或者朋友一起讨论交流,想想就令人兴奋。

此外,MR还可以在医学、工业制造等领域发挥很大的价值。

以上就是我对于VR,AR,MR的理解,上述介绍可能有不太严谨之处,欢迎指正。另外,你觉得哪个技术能够最快普及到大众?还有哪些应用领域?欢迎留言讨论。

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