VR虛擬現實、AR增強現實、MR混合現實三者的區別到底是什麼?

關鍵詞:VR虛擬現實、AR增強現實、MR混合現實、三維重建、虛擬化、MR遠程協助

VR(Virtual Reality,虛擬現實)、AR(Augmented Reality,增強現實)、MR(Mixed Reality,混合現實)一起給大家做篇講解,它們之間到底有啥區別和聯繫呢?

VR虛擬現實、AR增強現實、MR混合現實三者的區別到底是什麼?

虛擬現實VR智能眼鏡

虛擬現實 (VR)

先來說說VR,因為VR最容易理解。簡單的來說,VR就是把完全虛擬的世界通過各種各樣的頭戴顯示器(如下圖所示)呈現給用戶,一般是全封閉的,給人一種沉浸感。所以說,在VR的世界裡所有的東西都是虛擬的、假的。

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VR虛擬現實體驗遊戲

最多的應用場景就是遊戲,我們在各大展覽上看到的帶上頭盔顯示器張牙舞爪的玩遊戲的都是VR。本文不多贅述。

增強現實 (AR)

顧名思義,就是對真實世界進行增強,這裡的「增強」其實是Augment的翻譯,其實我覺得翻譯為「擴展」更合適,因為AR其實是對真實世界的更多維度的擴展,只不過大家都約定俗成的翻譯為「增強」,我們還是沿用增強現實的稱謂吧。這裡的增強是指通過顯示屏幕把虛擬世界疊加到真實世界中去。AR按照原理不同可以分為如下幾類:

1、基於標記的增強現實

這裡的標記一般使用提前定義好的圖案,通過手機、平板電腦的攝像頭進行識別,識別後會自動觸發(預設好的)虛擬的物體在屏幕上呈現。

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基於標記的AR增強現實

最早的圖案一般都選擇二維碼來觸發AR,因為二維碼識別技術非常成熟,簡單方便、識別速度快、成功率很高。

此外,二維碼圖案還可以方便的計算鏡頭位置和方向,實際使用中為了顯示效果,一般會將二維碼內容進行覆蓋。如下圖所示:

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將AR二維碼內容覆蓋增強顯示效果

2、基於地理位置服務(LBS)的增強現實

基於LBS的增強現實一般使用嵌入在手機等智能設備中的GPS、電子羅盤、加速度計等傳感器來提供位置數據。

最常用於地圖類應用,比如你打開手機應用開啟攝像頭對著街道拍照,屏幕上可以顯示附近的商家名稱、評價等信息。也可以用來進行實景導航等,如下圖所示:

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基於地理位置服務(LBS)的AR增強現實

3、基於投影的增強現實

基於投影的增強現實直接將信息投影到真實物體的表面來呈現信息。舉個栗子,比如將手機的撥號鍵投影到手上,實現隔空打電話。

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基於投影的AR增強現實

還有就是用於汽車前擋風玻璃的HUD(Head-up Display),可以直接將汽車行駛的速度、油耗、發動機轉速、導航等信息直接投影到前擋風玻璃,而不需要低頭去看儀表或者手機(這在高速駕駛時非常危險),幫助司機更便捷、全面的感知車況路況,提高駕駛安全性。

4、基於場景理解的增強現實

這是目前使用的最廣的,也是最有前景的AR展現形式。其中物體識別和場景理解起著至關重要的作用,直接關係到最終呈現效果的真實感。最有名的就是2016年日本任天堂公司推出的Pokemon Go手遊,就是使用的AR技術。玩家可以通過手機屏幕在現實環境裡發現精靈,然後進行捕捉或者戰鬥。比如你面前是一片真實的草地,但透過手機屏幕,你能看見一隻小精靈在草地上;把手機移開,其實只有草地,這就是增強現實,把虛擬的物體通過手機屏幕疊加到現實世界裡。

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基於場景理解的AR增強現實

但是不得不說,Pokemon Go的AR效果其實很差。屏幕顯示的精靈很多都是漂浮在現實物體之上的,給人一種非常假的感覺。

不過隨著AR技術在硬件(深度相機,高性能處理器)和算法(VSLAM算法)方面的發展,目前AR技術在三維場景感知理解方面已經做的非常逼真了。下面是某AR應用的使用場景,大家可以感受一下:

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AR技術在三維場景感知理解方面應用

混合現實 (MR)

最後重點介紹一下MR,這是一個相對比較新的概念。前面說過,AR是把虛擬的東西疊加到真實世界,而MR則是把真實的東西疊加到虛擬世界裡。

聽起來好像是差不多,反正都是把現實和虛擬互相疊加,但其實差別大了,因為把虛擬疊加到現實裡比較容易,只需要用計算機生成好虛擬的物體,然後在真實的畫面上顯示就好了。但要把現實疊加到虛擬裡,可就比較難了。

因為首先得把現實的東西虛擬化。虛擬化一般使用攝像頭來掃描物體進行三維重建,我們都知道攝像頭拍攝的畫面其實是二維的,也就是畫面是扁平的,丟失了深度信息,所以沒有立體感,因此需要通過算法把攝像頭拍攝的二維的視頻進行三維重建,生成虛擬的三維物體,我們稱之為真實物體的虛擬化

MR和AR最大的不同就是可以把虛擬化的效果呈現給多人,實現多人交互。

上面說了這麼多,有些讀者可能感覺還是太理論了,整個人都濛濛噠。我給你舉幾個例子就比較好理解了。

1、MR遠程協助

比如電器故障維修,我們普通消費者在使用電器方面遇到了故障,傳統的方法是打售後電話,消費者把電器送到售後維修點或者廠家提供專門的售後上門服務,這一來一回通常需要很多天,而故障很可能就是一個非常簡單的小問題,消費者自己就能搞定。

如果有了MR技術,消費者只要戴上MR設備,設備上的攝像頭將電路板拍成三維的虛擬圖像同步給廠商的售後,售後人員看到的就是非常真實的現場情況,他在判斷出問題後能直接給出修理建議,而且能在三維的虛擬實體上把每一步都指點出來,消費者只要照著做就行了。

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MR增強現實實現遠程協助

2、MR教育培訓

目前大部分培訓還是採用語言文字講述或者二維圖片的形式,非常不直觀,各種名詞術語很難和真實物體建立聯繫。

如果有了MR技術,培訓老師和學員可以處於不同的地方,一起戴上MR設備,眼前就可以呈現相同的三維成像畫面,老師在虛擬的三維世界裡操作後,學生照做就行了,跟真實世界中的操作基本沒有區別。而且還能放大局部,培訓效率肯定槓槓滴。

3、MR裝修設計

比如我們要開一家服裝店,以前只能在裝修結束後才能看到裝修後的效果。這就有很大的問題,如果某個設計環節出了問題想要重新調整就要付出不少代價。有了MR,店主可以即時看到裝修好的效果,並且可以分享給設計師或者朋友一起討論交流,想想就令人興奮。

4、此外,MR還可以在醫學、工業製造等領域發揮很大的價值。

以上就是我對於VR,AR,MR的理解,上述介紹可能有不太嚴謹之處,歡迎指正。另外,你覺得哪個技術能夠最快普及到大眾?還有哪些應用領域?歡迎留言討論。

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