虚拟现实中的VR、AR、MR和CR

吴俊凡

【摘 要】整个社会对虚拟现实的研究和开发源于上个世纪六十年代，计算机图形学、人机接口技术、图像处理与模式识别、多传感技术、语音处理与音响技术、高性能计算机系统、人工智能等领域在之后半个世纪取得了长足的发展为虚拟现实产业爆发打下的坚实的基础。那么问题来了，到底VR、AR、MR和CR说的是什么呢？

【关键词】虚拟现实；计算机图形学；人工智能

中图分类号： J905 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）17-0001-002

VR，AR，MR，and CR in Virtual Reality

WU Jun-fan

（School of software engineering，Tongji University，Shanghai 201804，China）

【Abstract】The whole society of virtual reality researched and development from the last century in 1960s，such as the field of computer graphics，human-computer interface，image processing and pattern recognition technology，sensor technology，speech processing and sound technology，high performance computer systems， artificial intelligence etc.After half a century they has made considerable development and lay a solid explosive the foundation for virtual reality industry. So here comes the question，what exactly is VR，AR，MR and CR talking about？

【Key words】Virtual reality；Computer graphics；Artificial intelligence

1 VR確实是未来

曾经被人们寄予厚望后来又被淘汰的可怜儿Google Glass只是把显示器搬到眼镜上，而VR等*R产品，则是重新改变人类与世界的交互方式，基于这些*R设备，我们可以前所未有的方式探索这个世界，工作、学习、娱乐、社交甚至享受性生活。

VR掀起的XR技术，将人类带入了『三维』信息视角，通过*R技术，我们全角度来观看这个世界的数字记录，看新闻、看比赛、看电影、看美女……数字世界与物理世界的便捷在AR技术（增强现实）的加持下，被模糊掉了，我们处在一个比特与原子世界混肴的世界。这将彻底颠覆我们获取信息、产生信息、与世界交互、进行生产诸多方式，就像计算机曾经改变世界的那样，听上去让人振奋。

短短一年之间，围绕着VR的新概念已经让人眼花缭乱，这让人感受到科技业的一日千里——当然，科技圈本身就十分热衷于创造新概念。这里不妨先进行一个科普，关于XR的那些概念。

1.1 VR（Virtual Reality），虚拟现实

图1

沉浸式地进入虚拟世界消费内容，给用户身临其境的感觉。这些内容可以是电影、比赛、风景、新闻等等，一些内容还能进行交互，例如VR游戏可以追踪你的移动、步态、眼球、下蹲等等。

VR消费类设备现可分为三类：需要配合电脑的头戴式设备代表为Oculus Rift，尚未商用；投射手机内容的VR转换支架，代表有暴风魔镜、CardBoard；自带主机无需电脑手机等外设的VR一体机。还有专业的VR内容生产设备例如Nokia OZO。

VR尚处于初级阶段，内容和应用匮乏、佩戴舒适度、人机交互等问题依然是难点。

1.2 AR（Augmented Reality），增强现实

如果说VR给到消费者的是一个100%的虚拟世界，那么AR就是以现实世界的实体为主体，借助于数字技术帮助消费者更好地探索现实世界和与之交付。

最典型的AR设备是Google Glass（中国对应是BaiduEye），当你盯着某个餐厅，就帮你检索相关信息并显示，当你盯着某个美女，就显示其三围，类似于这样的应用。

如果我们用手机拍照之后再进行图像搜索或者进行PS操作算AR吗？不算，因为AR意味着你跟实体世界一定是实时交互的。随着设备计算能力、图像处理能力以及网络连接能力增强，AR应用将越来越广泛。

2 VR和AR的区别

简单来说，虚拟现实（VR），看到的场景和人物全是假的，是把你的意识代入一个虚拟的世界。增强现实（AR），看到的场景和人物一部分是真一部分是假，是把虚拟的信息带入到现实世界中。

2.1 交互区别

VR设备：因为VR是纯虚拟场景，所以VR装备更多的是用于用户与虚拟场景的互动交互，更多的使用是：位置跟踪器、数据手套（5DT之类的）、动捕系统、数据头盔等等。

AR设备：由于AR是现实场景和虚拟场景的结合，所以基本都需要摄像头，在摄像头拍摄的画面基础上，结合虚拟画面进行展示和互动，比如GOOGLE GLASS这些（其实严格的来说，IPAD，手机这些带摄像头的只能产品，都可以用于AR，只要安装AR的软件就可以。）

2.2 技术区别

类似于游戏制作，创作出一个虚拟场景供人体验，其核心是graphics的各项技术的发挥。和我们接触最多的就是应用在游戏上，可以说是传统游戏娱乐设备的一个升级版，主要关注虚拟场景是否有良好的体验。而与真实场景是否相关，他们并不关心。VR设备往往是浸入式的，典型的设备就是oculus rift。endprint

AR应用了很多computer vision的技术。AR设备强调复原人类的视觉的功能，比如自动去识别跟踪物体，而不是我手动去指出；自主跟踪并且对周围真实场景进行3D建模，而不是我打开Maya照着场景做一个极为相似的。典型的AR设备就是普通移动端手机，升级版如Google Project Tango。

2.3 MR（Mix Reality），混合现实

图2

严格意义上来说，习大大参观微软所体验的Hololens并不是一款AR设备，因为它不只是增强了现实，功能上 HoloLens是>Oculus Rift的。你可以戴著它进行摩托车设计，现实世界中可能真的有一些组件在那里，也可能没有。

你戴着它在客厅玩游戏，客厅就是你游戏的地图，同时又有一些虚拟的元素融入进来。总之，MR设备给到你的是一个混沌的世界：如果数字模拟技术（显示、声音、触觉）等，你根本感受不到二者差异。

正是因为此MR技术更有想象空间，它将物理世界实时并且彻底地比特化了，又同时包含了VR和AR设备的功能。有消息称，微软所开发的HoloLens开发者版本将在2016年一季度上市，售价3000美元，但愿不要跳票吧。

2.4 CR（Cinematic Reality），影像现实

图3

这是Google投资的Magic Leap提出的概念，主要为了强调与VR和AR技术的不同，同样，其自认为与MR也不同，实际上理念是类似的，均是模糊物理世界与虚拟世界的便捷，所完成的任务、所应用的场景、所提供的内容，与MR产品是相似的。

其核心在于，『通过光波传导棱镜设计，Magic Leap从多角度将画面直接投射于用户视网膜，从而达到“欺骗”大脑的目的。』就是说，有别于通过屏幕投射显示技术，通过这样的技术，实现更加真实的影响，直接与视网膜交互，解决了Hololens视野太窄或者眩晕等问题。

说到底，只是MR技术的不同实现方式而已。Google看好Magic Leap说明这一技术的特殊性，这与马化腾前面提到的『视网膜投射』呼应。不过，Magic Leap何时还会让大家等多久，还没有答案。

3 结语

2014年Facebook以20亿美元收购的Oculus已经是VR行业领头羊，预计将于2016年初推出第一代面向大众的商用虚拟现实头戴式眼镜Oculus Rift；Sony在3D头盔就是行业领先者，预计将于16年上半年推出PlayStation VR，与PS4搭配使用，目前已经有近20款游戏届时将同时发售。

而近期，三星和Facebook联合推出了一款全新的Gear VR虚拟现实头盔，用户通过Micro USB接口将智能手机连接到头盔上，观看视频时就可以实现穿越时空，身临其境。同样，美国谷歌公司也推出了一款适用于安卓设备的简易版虚拟现实头盔——谷歌纸板；Facebook公司研究推出其专属的虚拟现实头盔Oculus Rift。endprint