VR、AR和MR，改变探索世界的方式

聂文兵

如今的现实生活被各种“R”充斥着，常令人产生一种你不知道VR或AR是什么，都不好意思跟别人聊天的感觉。尤其是2016年里约热内卢奥运会闭幕式上AR技术的惊艳亮相，更是让VR和AR一下子成为热搜词汇。与此同时，与之相关的MR也进入了大家的视野。VR、AR和MR这些看上去如此类似，却又如此高大上的技术名词到底是什么？它们之间有什么关联，又有什么不同呢？

无论是什么“R”，都离不开“虚拟”、“现实”这两个关键词。“你选择红色药丸还是蓝色药丸？”科幻影片《黑客帝国》里有一句这样的台词。想象眼前的一幅画面上，你可以看到两颗药丸，分别是红色和蓝色的。而当你把背景颜色去掉，却发现药丸其实都是灰色的。这个情节告诉我们：现实中多数时候，颜色都是由我们的感知系统“捏造”出来的，而且其捏造程度远远超出想象。

让我们把目光投向远方。好莱坞科幻大片《黑客帝国》和《阿凡达》在展示真正的未来吗？我们的大脑可以分辨出哪里是“真实”的终结，哪里是“虚拟”的开端吗？在数字化世界中，永生意味着什么？技术会在5年、50年或500年后引领我们去向何方？宇宙是不是根本就不存在时间，时间只是我们为定义自己的存在而假想出来的概念？

答案，其实就在《黑客帝国》中黑人领袖墨菲斯的那句名言里：“什么是‘真实？你如何定义‘真实？如果你说的是你看到的、摸到的、感受到的一切，那么‘真实不过是大脑给你的电子信号而已。”面对虚拟现实，多数人会把关注点放在“虚拟”二字上，注重针对人的各个感官认知打造的各项信号系统。但实际上，真正应该关注的是“现实”二字。墨菲斯的名言几乎才是虚拟现实存在意义的核心所在。

VR打开虚拟世界的大门

VR（Virtual Reality）就是虚拟现实技术，它是利用电脑模拟产生一个虚拟的三维世界，为使用者提供视觉、听觉、触觉等的感官模拟，让使用者能够全方位地体验到不同的虚拟场景，真正产生身临其境的观感，可以高效及时、毫无限制地觀察三维空间内的任何事物。VR典型的特征可以概括为“3I”，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和构想性（Imagination）。VR技术并不是指一项单独的技术，它是由三维图像渲染技术、广角立体显示技术、用户动作跟踪技术、人机实时交互技术等多项关键技术共同组成的一个综合技术系统。

VR可以被形象地比喻成“海市蜃楼”。用户看到的所有东西都是假的，无论是头戴式虚拟现实眼镜还是与PC连接的硬件设备，都是为了给使用者建立一个完全虚拟的空间。简而言之，VR只为无中生有，用户本身只接收虚拟的视觉和听觉信号，与现实世界完全隔绝。举个例子，当你戴上特制的头盔和手套后，会发现你已置身于一个完全不受时空限制的历史博物馆中。当你向前行走或者转头时，你所看见的景象也会随之改变。当你穿过大厅，推开眼前的大门，发现一件精美的展品时，你甚至可以上上下下、里里外外仔细地观摩……这就是虚拟现实技术带来的真实感。

AR将虚拟世界带入现实

15年前，科幻电影《少数派报告》横空出世。在影片中，我们看到主演汤姆·克鲁斯仅用眼睛操作一块互动显示屏。在2016年上映的《钢铁侠3：内战》中，我们看到超级英雄钢铁侠的人工智能伙伴贾维斯更加聪明了，无论托尼·斯塔克需要什么信息它都能提供，而且都是以全息形式显示的。这些场景就是通过我们所说的AR技术实现的。

AR（Augmented Reality）就是增强现实技术，是在VR的基础上发展起来的。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，使真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间中，同时存在。AR技术的主要特点是虚实结合、虚实同步和交互自然。它的关键技术包括三维注册技术、虚实融合显示技术以及人机交互技术等。

通过AR技术，人们看到的场景有虚有实、虚实结合。还记得2015年的春晚上，李宇春演唱歌曲《蜀绣》吗？当时在舞台上同时出现两个神采奕奕的李宇春，其中一个就是虚拟的。制作者通过AR技术让虚拟的李宇春和真实的李宇春同台表演，几乎达到以假乱真的地步。《蜀绣》这个节目其实就是基于计算机视觉的AR的一种表现形式。AR是把虚拟的信息带入到现实世界中，突出的是“真实感”，注重的是虚拟与现实的连接，目的是为了获得更震撼的现实增强体验，强调的是比VR更真实的现实体验和更佳的交互效果。

例如，在你面前的一个商场，裸眼看时它只是一座建筑物。但当你戴上谷歌眼镜后，你能透过钢筋混凝土看到目前商场中的人流量、打折信息，甚至还能看到你曾错过的那件商品是否已经上架了。这里需要注意的是，前提是你本人就站在商场门前，这是真实的商场，而不是虚拟的商场。

MR可视作AR的增强版

MR（Mediated Reality）就是混合现实技术，包括虚拟现实和增强现实技术，指的是合并现实和虚拟世界并加入一些新元素，从而产生新的、令人深信不疑的可视化环境。在新的可视化环境里，真实和虚拟对象共存，并实时互动。

还是前文的那个例子。你正站在这个商场面前，当你戴上MR设备，不仅能看见商场内所有的场景，而且还可以看到这个商场从规划到修建完毕的整个过程，就如同你亲自参与了修建一样。

MR是介于VR与AR之间的技术，它是由“智能硬件之父”多伦多大学的教授Steve Mann提出的。简单地说，MR其实就是AR和VR的结合，取二者所长，弃二者所短。我们可以把它视为AR的增强版。但其实MR和AR两者之间有着明显的不同之处：一是可由虚拟物体的相对位置来区别，MR会随你而改变，而AR不会；二是看能否明显区分虚拟与现实的物品，AR可以，而MR则不可以。

2015年10月，Magic Leap公司发布了一段视频，鲸鱼跃出水面的那一刻真是惊艳！视频中用户看到的虚拟物体和真实物体几乎是无法区分的。虽然这段视频后来被证实是视频特效，并不是真正的MR技术，但也为我们指明了MR最终的发展方向。

综上所述，VR是虚拟的，是把你的意识带入一个虚拟的世界，它需要用户戴上VR眼镜等设备才能够看到。AR是虚拟与现实的结合，真真假假、真假难辨，是把虚拟的信息带入到现实世界中，是光学加3D重构出来的画面，很多时候用户只用裸眼观看就可以达成效果。而MR因为是VR和AR混合在一起构建的画面，所以相对而言，MR更像是两种画面的结合。MR可以实现虚拟和现实的无缝连接，让用户分不清虚拟影像和真实存在。可以肯定的是，MR技术一定会成为未来的主流。无论是AR还是VR，其实在今天看来只是同一条道路上的两个分支而已，它们终究要走到MR的大路上来。因为单个技术是没有办法应付未来复杂的应用场景的。

各种“R”的相继出现，给我们的生活、工作和学习带来更丰富的体验。同时，随着VR和AR技术的不断进步，这些体验也会越来越真实，使用成本越来越低。也许在将来的某一天，我们在家中欣赏VR版的《奔跑吧兄弟N》就像在PC上观看《奔跑吧兄弟4》一样习以为常；同学聚会时，真的可以把虚拟的我们聚集在某一个场景中一起回忆从前，不会再有因为距离等原因而不能全员到场的情况发生；我们的孩子在学习世界地理时，真的可以呆在教室里就能去胡夫金字塔里探索，在卢浮宫前拍照，在亚马逊雨林中冒险。让我们共同期待这一天的到来吧！