如何区分VRARMR

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1 VR、AR、MR的概念

VR、AR、MR统称为3R技术,分别对应虚拟现实、增强现实、混合现实。 三者密切相关,既有区别,又有联系。

1.1 VR(虚拟现实)

VR利用计算设备模拟三维虚拟世界,为用户提供视觉、听觉等感官的模拟。 具有十足的沉浸感和临场感,让用户仿佛身临其境,可以实时无限制地观察。 三维空间中的事物,在这个虚拟空间中,与用户交互的事物就是虚拟世界中的事物。 现有的VR技术一般是将VR耳机连接到PC上,主要的计算都在PC上完成。 VR设备仅提供显示、动作捕捉等功能。

具有代表性的VR产品有很多,如:Oculus Rift、索尼的PS VR、HTC的vive和三星的Gear VR,以及简单版的VR设备——谷歌的Cardboard。

虚拟现实的特点:

1. 多感官

所谓多感官,是指除了一般计算机技术的视觉感知外,还有听觉感知、力感知、触觉感知、运动感知,甚至味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有所有人都具有的感知功能。

2. 沉浸式体验

也称为存在感,是指用户感觉自己是存在于模拟环境中的主角的真实程度。 理想的模拟环境应该让用户难以辨别真假,让用户完全沉浸在计算机创建的三维虚拟环境中。 这个环境中的一切都感觉真实,就像在现实世界中一样。

3.互动性

指用户对模拟环境中的物体进行操作的程度以及来自环境的反馈的自然程度。 例如,用户可以直接用手抓取模拟环境中的虚拟物体。 此时双手有握住某物的感觉,并能感受到该物体的重量。 视野中抓取的物体也可以随着手的移动立即移动。

1.2 AR(增强现实)

增强现实字面意思是用虚拟事物增强现实。 光投影技术一般用于将虚拟信息投影叠加在真实环境上。 在肉眼看到的真实环境的基础上,增加虚拟信息显示,实现增强现实。

更简单地说,它是一种全新的人机交互技术,利用摄像头、传感器、实时计算和匹配技术,将真实环境和虚拟物体实时叠加到同一画面或空间上并存在于同一画面中。同一时间。 通过虚拟现实系统,用户可以感受到在客观物理世界中所体验到的“身临其境”的逼真感。 他们还可以突破空间、时间等客观限制,体验现实世界中无法亲身体验的体验。

AR技术最典型的应用是车载系统和智能手机系统,代表设备是Google Glass。

汽车在车载系统中加入AR应用,比如在挡风玻璃上投射虚拟图像,让驾驶员不需要低头查看仪表的显示和信息,始终保持抬头的态度,减少了抬头和低头之间外部环境的快速变化。 切换,减少因不断调整眼睛焦点而带来的延迟和不适; 或者帮助驾驶员更好地感知路况信息,提高行车安全。

图1.1 车载VR系统概念图

智能手机上实际上有很多应用程序是AR,但人们通常不称它们为AR。 例如,在某些LBS应用中,当你打开应用并将手机摄像头对准某栋大楼时,手机屏幕上就会出现该大楼的相关信息,比如名称、楼层等; 还有家喻户晓的淘宝抓猫和风靡国外的任天堂手游Pokemon Go。 特别是用于自拍的FaceU软件也是一款AR应用。 它实时捕捉用户的头部,将帽子、彩虹、兔耳朵等虚拟信息叠加在用户的头上。

图1.2 FaceU

AR的特点:

1.现实世界与虚拟世界的信息融合。

2.实时互动。

3.添加虚拟物体在三维尺度空间中的定位。

AR和VR的区别:

从技术角度来看,增强现实和虚拟现实有很大不同。

虚拟现实的核心技术基本集中在计算机图形学领域,需要解决的是图像计算问题和硬件设备性能​​问题。 增强现实的核心技术是在环境识别领域,即程序如何知道摄像头拍摄的是人脸还是树。 此外,还需要一组算法来将虚拟对象显示在它们应该出现的地方。

从算法功能上来说,增强现实比虚拟现实难度更大,但反过来对硬件的要求又比虚拟现实低。 因为它只需要计算物体的虚拟部分,而不需要渲染整个场景。

1.3 MR(混合现实混合现实)

VR和AR的概念其实很容易区分,但AR和MR的界限却很模糊。

MR混合现实包括增强现实和增强虚拟,是指通过融合现实世界和虚拟世界而创建的新的视觉环境。 物理和数字对象在新的可视化环境中共存并实时交互。

混合现实的实现需要在一个可以与现实世界中的事物交互的环境中。 如果一切都是虚拟的,那就是VR的境界。 如果显示的虚拟信息只能简单地叠加在真实的事物上,那么它就是AR。 MR的关键点是与现实世界的交互以及信息的及时获取。 典型的 MR 设备包括 HoloLens、Magic Leap One 和 Meta2。

AR通常被认为是MR的一种形式。 因此,当今业界为了描述方便或者其他原因,常常将AR作为MR的同义词,用AR代替MR。 而且,从业界倡导的概念来看,AR和MR之间并没有明确的界限,未来很可能不再区分AR和MR。

图1.3 3R技术之间的关系

更简单地解释一下,AR和MR之间有两个主要区别。

首先,虚拟物体的相对位置是否随着设备的移动而移动。 如果是,则为AR设备; 如果不是,则为 MR 设备。

图 1.4 谷歌眼镜

例如,如果你戴上谷歌眼镜,它会在你面前的左侧投射一个“天气面板”。 无论您如何在房间里走动或转动头部,天气面板将始终位于您的左前方。 它与你(或谷歌眼镜)密切相关,相对位置保持不变,无论你走到哪里,你都带着它。

图 1.5 HoloLens

至于Hololens,它也会在房间的墙上投射一个天气面板,但不同的是,无论你如何在房间里走动或转动头部,天气面板总是在那堵墙上。 你动了(这主要涉及到空间感知定位技术SLAM,它可以让设备实时获取周围的环境信息,准确地将虚拟物体放置在正确的位置,所以无论用户的位置如何变化,虚拟物体的位置可以全部固定在房间的同一位置)。

其次,在理想条件下(数字光场无信息损失),能否将虚拟物体与真实物体区分开来。

AR设备创建的虚拟物体可以清晰地看到是虚拟的,比如FaceU打印在用户脸上的虚拟物体,Google Glass投射的与你一起移动的虚拟信息; 而对于Magic Leap来说,用户看到的虚拟物体与真实物体几乎没有区别(这主要涉及到数字光场技术,Digital Light Field)。 AR设备采用二维显示来呈现虚拟信息,因此很容易辨别真假; 而MR设备则直接将整个4维信息投射到视网膜上。 光场,因此用户通过Magic Leap看到的物体与真实物体之间不存在数学差异,并且不存在信息丢失)。

1.4 如何区分3R

下图说明了VR、AR和MR之间的区别。

图1.6

➤虚拟现实 VR创造了一个完整的虚拟世界,将你与现实世界隔离。 核心问题是图形计算和沉浸感。

➤增强现实AR是将虚拟事物叠加在现实世界图像的顶层。 核心问题是图像识别和跟踪。

➤混合现实MR重新计算虚拟物体和真实物体,将它们混合在一起,使它们难以区分。 核心问题是现实世界的3D扫描以及远近空间的感知。

VR、AR、MR的总体特点总结如下:

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