【vr、ar、3d】vr和ar的区别 vr和3d的区别_十大品牌网
摘要：最近炒疯了的vr让人们兴奋不已，虽然目前计算机处理能力和内存方面的限制让虚拟现实设备的使用体验并没有想象中那么美好，但是让人们总归有了一定的期待。一些小白分不清vr和ar有什么区别，vr和3d又有什么区别呢？
【vr、ar、3d】vr和ar的区别 vr和3d的区别
AR和VR哪个更有前途？
在刚刚落下帷幕的E3游戏大展上，人们看到了一个明显的趋势：基于虚拟现实或增强现实的全新游戏形式。事实上，索尼、Oculus、微软、谷歌、三星等巨头以及无数初创厂商，都在致力于发展虚拟或是增强现实市场，实际产品在明年便会登陆消费市场。那么，两个平台谁更有前途呢？首先，我们需要了解它们的差别。
虚拟现实和增强现实的差别
Oculus、索尼等厂商是目前具有代表性的虚拟现实设备及平台厂商，主要的应用形式则是电子游戏。顾名思义，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是通过一款具有动作捕捉传感器的头戴显示器（配合头部和动作捕捉，主机端通常需要摄像头配件，来捕捉显示器或是体感手柄动作），实现沉浸式的3D体验。也就是说，这种体验的重点在于虚拟一个不同于现实的环境、并让你的大脑信以为真。
虚拟现实通常的使用形态
所以，我们在各种游戏展会上经常会看到体验者佩戴着一款头戴设备，手中拿着棒形或是枪型的体感手柄，时而尖叫、时而大笑的怪异场景，这是因为其完全沉浸在虚拟视觉效果中。另外，还有一些专门针对虚拟现实平台推出的周边，比如跑步机，用于模拟玩家在游戏中的步行、奔跑动作。
增强现实的游戏体验
至于增强现实（Agmented Reality，简称AR），与虚拟现实是完全不同的体验。简单来说，增强现实是在现实环境基础上叠加数字图像，也就是说你是完全可以看到当下环境的，谷歌眼镜、微软HoloLens等产品都是增强现实设备，因为它们都拥有透明透镜。
当然，增强现实技术也可用于游戏领域，比如微软在E3上演示的《我的世界》，便是将游戏内容直接投射到桌子上，通过手势进行操作。不过，碍于目前技术限制，只有佩戴一个设备才能够通过它看到投射图像，而不是类似科幻电影中的全息投影。
谁更有优势？
从目前来看，虚拟现实更适合游戏、影视等领域，因为这些娱乐内容往往需要构建一个虚拟的、不同于现实的场景。试想一下，如果你想亲临《权利的游戏》中北方的冰墙，增强现实并不能帮助你，因为你还会看到自己的客厅。
那么，增强现实的优势呢？首先，它可能不需要依赖强大的计算机，自身便能独立工作；同时在未来，针对独立个体用户的增强现实显示器，或许会变成一个盒子般大小的投射装置，直接将虚拟图像投射于现实环境，所有人都能看得到，这时人们便不再需要传统的液晶屏幕了。
显然，不论是虚拟现实还是增强现实，都是能够改变人类生活形态的未来技术。而现阶段，它们还都需要不断完善、发展，实现更好的使用体验，让用户真正体验到其价值。
虚拟现实（VR）与全息投影（3D）区别
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）
1、定义解释：
简单的说，虚拟现实是利用计算机模拟现实的场景，使参与者获得与现实一样的感觉，所以最显著的一点就是它是由计算机生成的。
概括的说，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域。
它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。
该技术集成了计算机图形（CG）技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
2、虚拟现实的基本特征
1）多感知性（Multi-Sensory）
所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。
一般来说，一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。
2）浸没感（Immersion）
又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。
3）交互性（Interactivity）
指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
4）构想性（Imagination）
强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为“I”，所以这三个特性又通常被统称为3I特性。
1、定义解释
全息技术是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。
第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束迭加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片。
第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
2、全息技术的优势
1）再造出来的立体影像有利于保存珍贵的艺术品资料进行收藏。
2）拍摄时每一点都记录在全息片的任何一点上，一旦照片损坏也关系不大。
3）全息照片的景物立体感强，形象逼真，借助激光器可以在各种展览会上进行展示，会得到非常好的效果。
3、全息技术衍生产品
1）全息投影
全息投影是一种无需配戴眼镜的3D技术，观众可以看到立体的虚拟人物。这项技术在一些博物馆、舞台之上的应用较多，而在日本的舞台上较为流行。全息立体投影设备不是利用数码技术实现的，而是投影设备将不同角度影像投影至一种国外进口的全息膜上，让你看不到不属于你自身角度的其他图像，因而实现了真正的全息立体影像。
2）360度幻影成像系统
360度幻影成像是一种将三维画面悬浮在实景的半空中成像，营造了亦幻亦真的氛围，效果奇特，具有强烈的纵深感，真假难辩。形成空中幻象中间可结合实物，实现影像与实物的结合。也可配加触摸屏实现与观众的互动。
可以根据要求做成四面窗口，每面最大2-4米。可做成全息幻影舞台，产品立体360度的演示；真人和虚幻人同台表演；科技馆的梦幻舞台等。
适合表现细节或内部结构较丰富的个体物品，如名表、名车、珠宝、工业产品、也可表现人物、卡通等，给观众感觉是完全立体的。
虚拟现实、增强现实与全息技术的概念区分
增强现实是虚拟现实的技术延伸，增强现实是虚拟现实、现场互动的结合。它需要配合特定的头戴式显示器才能够看到，因此在现场的观众是不能够直接观看到影像。
全息技术本质上是一种投影技术，在现场的观众是可以直接看到影像的。
全息技术必须要通过一定的介质，将影像投射到上面，才能显现出来。最理想的介质是空气，由于空气受到温度、湿度等影响，会降低画面的精度和效果，因此现在使用的一般是纱幕等介质。
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那些AR/VR公司宣称的“光场”到底是个什么鬼？
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随着近段时间Magic Leap在科技圈引起热议，其中“光场成像”是Magic Leap的成像原理的技术核心，在这个火热的背景下，Lytro、蚁视科技等AR/VR硬件公司也纷纷跳出来推销他们自己的“某某光场”。
随着近段时间Magic Leap在科技圈引起热议，其中“光场成像”是Magic Leap的成像原理的技术核心，在这个火热的背景下，Lytro、蚁视科技等AR/VR硬件公司也纷纷跳出来推销他们自己的“某某光场”。噢，对了，Magic Leap号称是“数字光场”，蚁视科技号称是“复眼光学技术”其实本质上都是“四维光场显示技术”。
理解这么高大上的玩意儿之前，我们先来进行几个枯燥乏味的百科科普。
什么是光场?
图1. 光场的四维参数化
根据目前查到的文献，官方说法是“光场(light field)的定义，最早可以追溯到1846年法拉第给出的定义，就是巴拉巴拉巴拉巴拉巴拉...光线携带二维位置信息( u，v) 和二维方向信息( θ，φ) 在光场中传递。根据Levoy 的光场渲染理论，空间中携带强度和方向信息的任意光线，巴拉巴拉巴拉巴拉巴拉...”(反正我摘录出来，具体内容我们这种小白也看不懂对不对?)
简单的说，光场是空间中同时包含位置和方向信息的四维光辐射场的参数化表示，是空间中所有光线光辐射函数的总体。其两个主要应用方向是光场拍摄和光场显示，第一种需要记录下来整个空间的所有信息，第二个则是需要将这些信息完整地复现出来。用小编我能理解的话就是在空间内任意的角度、任意的位置都以获得整个空间环境的真实信息，用光场获得的图像信息更全面，品质更好。
图2. 人眼视觉成像示意图
还是很迷糊对不对，So.我们还是来看大神对小白是怎么耐心又富有同情心的解释的吧。
“理解这个光场之前，你需要先理解下我们现在看到的这个世界。简单的说，我们看到的世界是由物理的反射光线射入我们的眼睛以后，通过晶状体的折射等等，最终在我们视网膜成像，之后视网膜把这些电信号通过视觉神经转化给大脑。而我们在看不同物体时，我们眼镜的晶状体会随时调整厚薄程度来使物体更清楚，进行对焦。简单的说，就是当物体靠近时，我们人的瞳孔会进行收缩，类似于相机调小光圈减少光强，睫状肌收缩，使晶状体屈光度更大，让视网膜接受到清晰的实像，反之亦然。
而这个过程，随着人类上百万年的进化，随时对焦已经成为了人类的一种本能，而随之进化出来的防抖技能(学术名称Vestibulo-Ocular Reflex, 前庭视反射，简称 VOR)，更是让我们几乎感觉不到中间切换时的画面抖动和模糊效果(当然，你要是傻傻的以每秒摇摆三次头的频率去尝试，中间画面切换时还是会有模糊的)。也就是说，我们人眼看真实世界的时候，眼睛落到不同物体或者不同的点上时，焦点、焦距都是不同的。
即我们眼中看到的清晰的世界，在一个时间内，只是类似于一个确定焦点的二维图，跟现在通用相机拍出来的照片差不多，焦点部分是清晰的(就是我们盯着看的地方是清楚的)，背景部分则是虚化的(就是除了盯着的中心区域以外，眼镜余光部分全部是模糊的)。而整个空间环境则是由无数个这样的二维画面叠加融合而成，融合后的画面会包含各个“焦点”在特定时刻的各种空间信息和位置关系。而光场，就是要真实的记录跟复原模拟出来这个空间。使我们跟真正在这个空间中的任何位置一样，能从任意角度看到对应的‘无数个这样的二维画面叠加融合’而成的画面。
用不太准确的比喻的话，就是把你眼前的立体世界加一个轴，然后按照这个轴切片，你看到的所有画面都是这一堆切片里面的某一张。Lytro、Next VR以及谷歌的Google Jump，德国公司的Raytrix等等，他们所针对的方向就是如何将这个空间的所有信息完整的记录下来，而Magic Leap、蚁视要做的则是怎么把这些内容复现出来。”
图3. Next VR设备示意图
针对获取光场，无论是Next VR方案、Lytro相机，还是Google Jump等，大体的方案主要有三大类型：
微透镜阵列解决方案
相机阵列方案
掩膜及其他孔径处理方案
图4.普通相机原理
图5.光场相机原理
第一种微透镜阵列方案，通过细小的微透镜单元来记录同位置不同角度的场景图像，从而在现有的普通成像系统基础之上，通过对现有相机一次像面地方加入微透镜阵列的简单改造，从而获得一个四维光场。代表公司有Adobe 公司2011年爆出的光场相机镜头。
图6. Adobe公司光场相机镜头
在Adobe公司光场相机镜头的方案中，类似于昆虫复眼的设计，每一个单独的镜头在图像分辨率等方面与传统镜头并无优势，而且由于镜头外接，甚至会引入新的像差等问题需要处理。但原始图像经过Adobe公司对应的软件分析处理之后，就会获得一个多层的三维模拟图像。
第二种办法是相机阵列，代表方案有斯坦福大学Marc Levoy教授1996推出的128 相机阵列方案、Isaksen 单相机扫描方案、MIT 64 相机阵列方案、卡耐基—梅隆大学的“3D Room”方案等。该方案是通过相机在空间的特定排列来抓取一组不同的图像，然后通过特定的计算方式将这些场景重构，从而获得广场。用这种方案获得的图片可以包含很多直接的数据信息，而且在合成孔径成像、大视角全景成像方面具有优势，但128、64相机阵列...想想小编都觉得密集型恐惧症。
第三种就是掩膜及其他孔径处理方案了，此类方案的代表有Veeraraghavan 光场相机等，这一类方案都是针对相机的孔径来做文章，通过有规律的调整孔径及光强等来获得一系列照片。这组照片的频域分布会跟光场数据基本吻合，通过对应的数据处理，可以反推得到四维光场信息。这种方案实行起来硬件方面较容易实现，但在软件数据转换方面则需要针对性的处理。
但实际上随着近年硬件成本降低和成熟，光场获取方案这边目前更多是倾向于大尺度的大型相机阵列和小尺度的光场显微镜。但目前所有的光场相机方案在图像空间分辨率与轴向分辨率两者之间都尚不能做到较好的兼顾，限制图像空间分辨率和轴向分辨率增长的硬件瓶颈、处理瓶颈等等成为光场获取目前最大的问题。
而针对如何把光场复现出来，主要的方向有：
计算成像方向
数字重聚焦方向
第一种计算成像方向是将相机的光学系统抽象成四维光场的不同轴面数据，然后通过计算光辐射量、光瞳函数等得到整个光场的数字信息，然后数值积分近似求解，就可以基本数字复原出整个光场，这些图像的数字信息可以直接通过相应的显示设备来展示。
图7. 数字重聚焦原理图
第二种数字重聚焦方向，小编暂时仍未理解，只知道是过获取重聚焦目标物所在的图像平面，计算其接收到的光辐射量，再通过傅里叶切片定理推论，来重建不同焦距处的图像。
然而不管是那种成像方法，获得这些光场的数字信息以后，都需要相应的显示设备才可以展示。但目前能够真正实现我们在光场中移动，图像也会随之变化，感受起来就像在一个真实的世界中行走这种效果的设备，目前还不没有太成熟的成品，期待VR设备能够尽早的解决这些问题吧。
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