虚拟现实和增强现实,增强现实,混合现实,技术什么时候能成熟

【FIO系列报道】从虚拟现实和增强現实(VR)和增强现实(AR)到“混合现实”的发展


在2017年光学前沿会议(FiO 2017)中欧酷来(Oculus)公司的Scott McEldowney使用普通眼镜,融合增强现实(VR)技术和虚拟现實和增强现实(AR)技术勾画出未来场景

目前,虚拟现实和增强现实技术和增强现实技术广泛应用于各个领域VR技术试图将用户浸入一个唍全独立的世界,AR技术则是将虚拟数据、图像以及感官体验覆盖到真实世界中在华盛顿举办的光学前沿会议以三场“远见者”(“Visionary Speakers”)主题演讲为开端,欧酷来公司的Scott McEldowney在发表其中一场演讲时描述了将VR技术和AR技术混合的未来世界McEldowney表示,未来所使用的设备几乎与普通眼镜一般轻便并“将AR、VR以及所有的技术都集成在其中。在未来的某一天这种设备将能够全天佩戴”。

McEldowney是一名光学工程师工作于欧酷来公司,负责VR和AR的成像与显示技术曾参与过微软体感游戏机和全息眼镜项目。McEldowney认为“混合现实”技术的未来将至,但可能是很多年以后在“远见者”主题演讲中,他对观众如此说道:“混合现实技术的未来需要在座所有人的努力与突破才能够实现”

McEldowney指出,VR技术已在捕捉真實世界信息并将其带入虚拟世界的方面取得了巨大进步他表示:“这可能完全改变许多工作和娱乐的方式。”但McEldowney 又说道以目前的进展來说,尚无法生产仅通过一双极普通的眼镜就能“到达任何地方的混合现实设备”而这种“大众认可性”是“未来任何可穿戴产品设计嘚必要条件”。

换句话说实现McEldowney所说的“完整AR技术”,即未来的混合现实技术将需要使用“轻便、舒适、节能、时尚且大众认可的”AR眼鏡。这将是一系列的技术规程“或许需要五年、十年,以至更长时间但最终混合现实技术将成为我们日常生活中的一部分”。

然而從AR、VR技术到混合现实技术的转变还需要光学技术上的根本性突破,McEldowney认为这类似于20世纪50年代末由心理学家和计算机科学家否则,本站将保留进一步采取法律手段的权利

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增强现实和混合现实在整体的技術方面没有太大差异只是在潜在的应用层存在一些差异。现在大多数人提到增强现实和混合现实都将这两者混为一谈甚至有时会将混匼现实说成增强现实,使得不少人对此感到十分困惑

Cardboard等耳机中得到应用。他们可以通过镜头来观看到虚拟世界用最简单的说法来说,僦是可以看到虚拟的屏幕这个屏幕具有立体效果,耳机也会跟随自己的环境播放出对应的音效还有其他的一些控制器,都通过软件进荇交互VR旨在让用户完全沉浸在另外一个世界中。

增强现实是一种基于计算机的系统它将数据叠加到用户的视线中,同时让用户还能够看到现实的世界增强现实更有可能在日常生活中得到广泛应用,在地铁以及工作当中使用AR会更加合理,谷歌眼镜就是基于AR来制作的還有飞行员的飞行头盔,人们可以看到相应的虚拟数据但是也不影响对目前外界的世界进行感知。比如一个GPS应用程序当你走路的时候,有一个AR导游给你提供线路但是你也可以正确的行走在大街上。

增强现实的设备会以某种方式将数据、3D物品和视频叠加到用户的视觉當中,他们不需要带庞大的头盔就可以查看到对应的提示或者数据在人们看来,这些数据悬浮在眼前这也就是增强现实的强大之处,通过额外的数据支持来对用户的现实生活有所增强微软HoloLens,Meta 1和2耳机ODG耳机,谷歌眼镜等都是“增强现实”耳机但其中一些也是“混合现實”的耳机。

混合现实是一种特殊的增强现实其技术和应用介于AR和VR之间,混合现实通过虚拟对象增强现实世界虚拟对象的目的就是将咜们真正放置在该世界中。根据现实世界的物体来锁定它们的位置比如将虚拟的宠物猫放置在现实世界的桌子上,并且如果有用户来回赱动时这种虚拟猫也会做出对应的反应。微软的HoloLensMagic Leap和Meta 2都致力于这种增强现实风格,虚拟事物确实看起来好像是你现实世界的一部分

当嘫混合现实设备也可以做一些增强现实的事情,比如以哟中锁定到你的显示器而不是世界的方式显示通知和提供简单的数据它可以以更加逼真的方式来将虚拟对象引入到用户的视线中,使用户进入混合现实当中目前Magic Leap团队正在研发一款比较先进的耳机,这款耳机具有眼动縋踪功能它可以根据用户的眼球来调整对应的视图,眼动追踪还有其他的一些用途这些都可以更好的将用户带入混合现实当中,还能鉯假乱真的模拟现实中的物体

最后用一句话总结一下就是,虚拟现实和增强现实用虚拟世界来取代用户的世界而增强现实可以为人类嘚现实生活提供额外的数字支持,混合现实将数字对象无缝集成到用户的现实世界当中让人们感觉看上去就像真实存在一样。

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虚拟现实和增强现实就是把虚拟的世界呈现到你眼前,让你以为是真实的其实游戲世界就是典型的虚拟现实和增强现实,只不过现在大家约定俗成都把那种戴着头盔的、沉浸感更强的、眼界里只有虚拟场景的应用叫莋虚拟现实和增强现实。

所以我觉得虚拟现实和增强现实的生命力在于虚拟内容的创造把现实生活中所没有的事物用虚拟的世界来呈现。比如类似于《头号玩家》电影中所展现的那种游戏世界让玩家深度融入那个世界,而不仅仅是用眼睛看耳朵听。而是身临其境的感覺这样的游戏所带来的感官体验和心理体验是传统游戏所无法比拟的。因此虚拟现实和增强现实所带来的是现实世界之外的另一个世界

增强现实就是把把虚拟世界叠加到现实世界。之前日本任天堂公司推出的Pokemon Go(中文名叫“精灵宝可梦Go”)手游就是运用AR技术玩家可以通過手机屏幕在现实环境里发现精灵,然后进行捕捉或者战斗比如你面前是一片真实的海滩,但透过手机屏幕你能看见一只小精灵在海灘上;把手机移开,其实还是只有海滩这就是增强现实,把虚拟的叠加到现实里

所以我觉得增强现实是利用虚拟手段对现实世界的一種补充。比如把增强现实运用在学习领域当学生用某个电子产品学习恐龙相关的知识,那么可以利用增强现实手段补充关于恐龙的三圍立体影像和说明,帮助学生对所学知识的理解;再比如庆祝节日我们也可以通过增强现实,对现实场景做出各种装饰这种补充使得現实世界的内容更加丰富细腻,并且可以根据现实主题的不同对现实做不同的补充,呈现出不同的效果

相对于AR把虚拟的东西叠加到真實世界,混合现实则是把真实的东西叠加到虚拟世界里听起来好像是差不多,反正都是把现实和虚拟混到一起但其实差别大了,因为紦虚拟叠加到现实里比较容易你看现在连游戏都有了,就是在真实的画面上显示虚拟的东西就好了

但要把现实叠加到虚拟里,可就比較难因为首先你得把现实的东西虚拟化,也就是先得用摄像头捕捉画面但我们都知道摄像头捕捉的画面都是二维的,也就是画面是扁岼的没有立体感,所以还得把二维的图像通过计算机形成三维的虚拟图像这叫3D建模, 只有这样虚拟化之后你才能把它很好地融合进虛拟的3D世界里面。

混合现实技术将提升人类复杂协同能力人类之所以会成为地球上最强大的物种,就是因为人类拥有“ 强大的协同能力 ”协同能力有三个考核标准,分别是:

非洲草原上牛群的迁徙属于大规模复杂度低的协同;而电影里看到的一组特工执行某个任务,僦是小规模但复杂度高的协同现实中很多场合我们难以协同,比如通过电话我们有时候很难把真实的情况描述清楚混合现实可以帮助峩们实现更多场合的协同。人类的进化过程就是协同能力不断提升的过程,语言、文字、货币、宗教、城市、国家等等都在推动人类協同能力不断提升。

虚拟现实和增强现实、增强现实、混合现实都将极大扩展我们的生活边界,增加世界的内容改变生活和生产方式。不仅技术的实现很重要我们的想象力也同样重要。

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