虚拟现实vs增强现实

20世纪90年代初，伴随着虚拟现实（Virtual Reality, VR）技术的发展，增强现实（Augmented Reality, AR）技术应运而生。2016年2月，创业公司Magic Leap在新一轮融资中获7.935亿美元的投资，阿里巴巴、谷歌都参与了本轮融资。Magic Leap曾在2015年9月发布过一段“直接利用Magic Leap技术”实现的视频，没有添加任何特效，引起不小的骚动。如今，也有媒体称它们为混合现实（Mix Reality, MR）公司，那么VR、AR、MR之间到底有什么区别呢？在了解MR之前，我们先来了解一下VR和AR之间的区别。

我们从应用场景上来作一个初步的区分。虚拟世界通常包含两种情况。一种是完全虚拟的人造世界，如借助可视化技术构造的虚拟风洞，或者在三维动画设计中人工构造的虚拟场景。另一种是真实世界的再现，如文物古迹保护中真实建筑的虚拟重建，这种真实建筑物可能是已经建好的；或者是已经设计好但尚未建成的；也可能是原来完好的，现在被损坏了的。

增强现实（AR）是相对容易被误解的，相比起虚拟现实（VR）来说，它不是单纯被创造出来的，而是3D建模、模拟世界，这样纯粹的被创造出来的东西更好理解。所谓现实，就是我们肉眼看得到的、耳朵听得见的、皮肤感知得到的、身处的这个世界。如果广义地说，在现实的基础上利用技术将这个现实增添一层相关的、额外的内容，就可以称为增强现实。

相比AR，虚拟现实（VR）就好懂多了：一个完全被创造出来的世界。Oculus首席科学家Michael Abrash针对此提出的观点是：“这个被模拟出来的世界要能带来与真实世界一样的感受。”这种感受指的是人身体上的感受，这也是与3D建模、4D电影这种形式最大的不同。

换而言之，虚拟现实是一种封闭式的体验，增强现实则可以让用户看到真实的世界，同时可以看到叠加在现实物体之上的相关信息。

不过从技术实现来看，增强现实技术可以被认定为虚拟现实技术的一个重要的分支或拓展。增强现实系统综合使用了不同研究领域的多种技术，如虚拟现实技术、计算机视觉技术、人工智能技术、可佩戴移动计算机技术、人机交互技术、生物工程技术等。因此要从技术层面上了解两者的区别，我们需要先了解VR技术。

1.沉浸式虚拟现实

虚拟现实（VR）是完全沉浸式的。沉浸式虚拟现实系统提供了一个完全沉浸的体验，使用户有一种仿佛置身于真实世界之中的感觉，是一种高级的、较理想的虚拟现实系统。简单来讲，就是让用户完全沉浸到计算机生成的虚拟世界中，用户会感觉置身于一个360度的游戏或电影中。

它通常采用洞穴式立体显示装置（CAVE系统）或者头盔式显示器（HMD）等设备，首先把用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，利用三维鼠标、数据手套、空间位置跟踪器等输入设备和视觉、听觉等设备，使用户产生一种身临其境、完全投入其中的感觉。

沉浸式虚拟现实（VR）系统具有以下5个特点：

（1）高度沉浸感。

沉浸式虚拟现实系统采用多种输入输出设备从视觉、听觉甚至于触觉、嗅觉等各方面来模拟，营造一个虚拟的世界，并使用户与真实世界隔离，不受外面真实世界的影响，沉浸于虚拟世界之中。

（2）高度实时性与交互性。

在沉浸式虚拟现实系统中，要达到与真实世界相同的感受，必须具有高度实时的性能，否则会产生很强的眩晕感。以前有人看3D电影会产生眩晕，主要是实时性和交互性还无法匹配人的大脑的交互习惯，现在3D电影拍摄和制作的技术已经相当成熟了，尤其在交互性上基本上和2D的一致了，因此大家看3D电影不再有眩晕的感觉了。虚拟现实也将经历这样一个阶段。

（3）良好的系统集成度和整合性能。

为了使用户产生全方位的沉浸，就必须多种设备与多种相关的软件相互作用，且相互之间不能有影响，所以系统必须有良好的兼容与整合性能。

（4）良好的开放性。

虚拟现实技术之所以发展迅速，是因为它采用了其他现实技术的成果。在沉浸式虚拟现实系统中要尽可能地利用最先进的硬件设备与软件技术，这就要求虚拟现实系统能方便地改进硬件设备与软件技术。因此必须用比以往更灵活的方式构造虚拟现实系统的软、硬件结构体系。

（5）支持多种输入输出设备并行工作。

为了实现沉浸性，可能需要多个设备综合应用，如用手拿一个物体，就必须数据手套、空间位置跟踪器等设备同步工作。所以，支持多种输入输出设备的并行处理是实现虚拟现实系统的一项必备技术。外设部分的发展与丰富，也是影响虚拟现实普及的重要因素。

2.增强式虚拟现实

增强现实技术，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度，加上相应图像的技术。这种技术可以通过全息投影，在镜片的显示屏中把虚拟世界叠加在现实世界，操作者可以通过设备进行互动。

增强现实（AR）是虚拟与现实的连接入口，与Oculus等设备主张的虚拟世界沉浸不同，AR注重虚拟与现实的连接，是为了达到更震撼的现实增强体验。

AR的定义很广泛，技术种类众多，目前主流的AR是指通过设备识别判断（二维、三维、GPS、体感、面部等识别物）将虚拟信息叠加在以识别物为基准的某个位置，并显示在设备屏幕上，可实时交互虚拟信息。总结起来即识别、虚实结合、实时交互。

增强式虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且是要利用它来增强参与者对真实环境的感受。也就是增强在现实中无法或者不方便获得的感受。增强现实是虚拟现实与真实世界之间的沟壑上架起的一座桥梁。因此增强现实的应用潜力是相当巨大的。例如可以叠加在周围环境上的图形信息和文字信息，以指导操作者对设备进行操作、维护或是修理。而不需要操作者去查阅手册，甚至不需要操作者有工作经验；既可以利用增强式虚拟现实系统的虚实结合技术进行辅助教学，同时增进学生的理性认识和感性认识，也可以使用增强式虚拟现实系统进行高度专业化的训练，等等。

增强式虚拟现实系统主要具有以下3个特点。

● 真实世界和虚拟世界融为一体。

● 具有实时人机交互功能。

● 真实世界和虚拟世界是在三维空间中整合的。

微软HoloLens全息眼镜由Microsoft公司于北京时间2015年1月22日凌晨与Windows 10同时发布。可以投射新闻信息流、收看视频、查看天气、辅助3D建模、协助模拟登录火星场景、模拟游戏。其很成功地将虚拟和现实结合起来，并实现了更佳的互动性。使用者可以很轻松地在现实场景中辨别出虚拟图像，并对其发号施令。

不过从微软HoloLens定价和产品策略来看，它更倾向于定位专业领域，即针对行业市场（企业市场）。而定价只有Hololens的三分之一的AR新贵Meta，产品目标用户并非专业工作人员，而是数量更多的普通消费者。目前Meta 2开发者版本已经可以在90°视野下提供2K级别的AR画面输出，对Mac和PC的兼容非常良好。按照Meta公司最新的宣传，他们将在Meta 3实现与目前普通眼镜的大小，真正实现面向大众消费者。

3.混合式虚拟现实

混合现实（Mix reality, MR），即包括增强现实和增强虚拟，指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动。简而言之，MR=VR+AR=真实世界+虚拟世界+数字化信息。

虚拟现实往往用洞穴式（CAVE）或者头盔（HMD）系统产生与现实环境隔绝的效果，而MR中往往采用其他的技术达到这个效果，如视网膜投射技术。因此很多人认为MR技术其实更倾向于AR技术的增强。长远来说，MR将会成为虚拟现实技术发展的终极目标，只是目前的技术难度较大，成熟期将会来得更晚一些。