什么是VR/AR/MR/HR 虛實(shí)之間的黑科技新發(fā)明

2016年被稱作“VR元年”，而在兩年之后，又有評論稱我們迎來了VR2.0時(shí)代。10月19號，2018世界VR產(chǎn)業(yè)大會在江西南昌舉行，“虛實(shí)之間”，究竟有哪些黑科技新發(fā)明？

今年3月30號由史蒂文·斯皮爾伯格執(zhí)導(dǎo)，扎克·佩恩、恩斯特·克萊恩編劇，泰伊·謝里丹、奧利維亞·庫克、西蒙·佩吉、本·門德爾森、馬克·里朗斯、T·J·米勒主演的《頭號玩家》在中國大陸上映 。電影講述了一個現(xiàn)實(shí)生活中無所寄托、沉迷游戲的大男孩，憑著對虛擬游戲設(shè)計(jì)者的深入剖析，歷經(jīng)磨難，找到隱藏在關(guān)卡里的三把鑰匙，成功通關(guān)游戲，并且還收獲了網(wǎng)戀女友的故事。值得注意的是，該片在拍攝的過程中全程也是用了VR設(shè)備，只不過目前想要達(dá)到影片中的身臨其境的效果，就目前的技術(shù)而言還是不行的，應(yīng)該說這條路還很長。

什么是VR

VR，全稱：Virtual Reality，即虛擬現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

VR使用者會完全感覺處于一個虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，VR的分辨率越高，虛擬現(xiàn)實(shí)給人的感覺越真。但就目前的市場反應(yīng)來看，VR設(shè)備價(jià)格過高，舒適度不好，應(yīng)用市場不足，用戶體驗(yàn)不好，實(shí)用性不夠。

什么是AR

如果說AR是是用虛擬場景取代現(xiàn)實(shí)場景，那么AR就是在顯示環(huán)境中擴(kuò)充虛擬信息，這些信息可以使來自聽覺、視覺甚至是觸覺；目的就是在感官上讓現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界融合在一起。

2018年8月底，?？怂关?cái)經(jīng)頻道報(bào)道：蘋果公司重在研發(fā)一款A(yù)R眼鏡，單眼分辨率科達(dá)8K；10月25號美國科技新聞網(wǎng)報(bào)道：社交平臺Facebook也正在研發(fā)一款屬于自己的AR眼鏡。

AR，全稱：Augmented Reality，即現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)。現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動。這種技術(shù)1990年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品CPU運(yùn)算能力的提升，預(yù)期增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途將會越來越廣。

AR是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息（視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個畫面或空間同時(shí)存在。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅展現(xiàn)了真實(shí)世界的信息，而且將虛擬的信息同時(shí)顯示出來，兩種信息相互補(bǔ)充、疊加。在視覺化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，用戶利用頭盔顯示器，把真實(shí)世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實(shí)的世界圍繞著它。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。

什么是MR

微軟在2018世界VR產(chǎn)業(yè)大會推出不受線纜限制的全息計(jì)算機(jī)投影設(shè)備Hololence，可通過手勢或者語音將虛擬信息加載到現(xiàn)實(shí)所處環(huán)境中，同時(shí)還可以與這些加載信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的靈活互動。Hololence更多是一個平臺，雖說是硬件為主，但是更多的是為用戶搭建一個生態(tài)體系。

VR，是將用戶置身于虛擬環(huán)境之中，更多強(qiáng)調(diào)身臨其境的體驗(yàn)感；AR，則是將虛擬景象帶入到現(xiàn)實(shí)所處的環(huán)境之中。MR，則是搭建一個平臺，將現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界中的人、景、物及所處的場所融為一體，讓彼此可以在同一個環(huán)境中互動交流。比如：現(xiàn)實(shí)生活中工廠設(shè)備出現(xiàn)了故障需要及時(shí)處理，但維修人員又不在，那么這個時(shí)候你就可以帶上MR眼鏡，將數(shù)字信息的維修人員帶入你所處的工廠環(huán)境之中，進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，你所能看到狀況，維修人員一目了然，并指導(dǎo)你找出相關(guān)的問題并及時(shí)處理。

MR，既是“混合現(xiàn)實(shí)”(Mixed Reality)，而又是由“智能硬件之父”多倫多大學(xué)教授Steve Mann提出的介導(dǎo)現(xiàn)實(shí)，全稱Mediated Reality?；旌犀F(xiàn)實(shí)可以說是三者當(dāng)中最不為人所知的，但有意思的是，它可能是進(jìn)入主流市場最容易的方式。

混合現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵詞是靈活性，它試圖把VR和AR的優(yōu)點(diǎn)集于一身。從理論上講，混合現(xiàn)實(shí)可讓用戶看到看到現(xiàn)實(shí)世界（類似AR），但同時(shí)又能呈現(xiàn)出可信的虛擬物體（類似VR）。隨后，它會把虛擬物體固定在真實(shí)空間當(dāng)中，從而給人以真實(shí)感。

比如，玩家在《精靈寶可夢Go》當(dāng)中看到的角色并沒有遵循混合現(xiàn)實(shí)的規(guī)則。當(dāng)遭遇小精靈時(shí)，它的距離并不會隨著玩家的移動而發(fā)生改變。更直接地講，它是在真實(shí)世界之上的，而并不會讓人覺得它實(shí)際存在于現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中。

而在混合現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，體驗(yàn)者是可以感受到虛擬物體與現(xiàn)實(shí)世界之間的依存關(guān)系的。它也完全符合現(xiàn)實(shí)世界中的透視法則，走近看會變大，而離遠(yuǎn)之后會變小。這聽上去的確很棒，但有關(guān)混合現(xiàn)實(shí)方面的應(yīng)用研究目前還都處于閉門測試狀態(tài)。就拿獲得了谷歌和高通等巨頭投資的Magic Leap舉例，這家公司至今都沒有公開展示過自己的技術(shù)，而我們對其相關(guān)的硬件產(chǎn)品更是一無所知。

借助MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，你可以和不同伙伴合作，變成工作中非常重要的一部分，也為企業(yè)員工帶來了不同的工作方式，提高了工作效率。

MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，更強(qiáng)調(diào)為不同的客戶定制符合自身的解決方案，這在一定程度上會幫助傳統(tǒng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而人們的工作生活方式也會被改變。如：遠(yuǎn)程醫(yī)療，遠(yuǎn)程教學(xué)，遠(yuǎn)程技術(shù)支持等相關(guān)領(lǐng)域改變。

什么是HR

HR，全稱Holographic Reality ，即全息現(xiàn)實(shí)，也稱虛擬成像技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過程：被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作為參考光束射到全息底片上，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。
? ? ? ?記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片。其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過程：全息圖猶如一個復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個象，即原始象(又稱初始象)和共軛象。
? ? ? ?再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個圖像，通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來。