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技术科普：VR、AR、MR到底有哪些区别

随着时代的发展，人们已经不满足于对现实世界的探索，开启了对混合现实（MR）这一阶段的探索，MR在2022年的今天已经取得了相当可观的技术进步。那么，现阶段VR技术与AR技术相比到底哪种技术可以更快地引爆MR的市场呢？在讨论这个问题之前我们首先要明白什么是VR技术、什么是AR技术，以及他们之间的区别在哪里。

什么是VR？——把虚拟世界呈现在你眼前

VR的全称叫做virtual reality technology（虚拟现实技术），最早起源于1965年美国的一篇名为“The ultimate display”的论文中，文中主要提到，人们可以将显示屏当作“应该通过它观看虚拟世界的窗口”，以此开创了虚拟世界的先河。随后在1968年，世界上最早的头盔显示装置和手部追踪器诞生了，但是由于技术上的问题VR技术一直进步缓慢。直到90年代初国际上出现了VR热潮，此后VR技术才开始成为独立研究开发的领域。

VR虚拟现实技术

那么VR的基本特征又是什么呢？

VR技术首先强调“三个I”——沉浸“immersion”、交互“interaction”、想象“imagination”。重点体现出体验者在VR系统中的主导作用，将信息的处理调整为适合人的需要，并且与人的感官相一致。

总的来说，VR技术就是创造出一个超越现实的可交互的虚拟环境，为了增强使用者的沉浸感，一般的VR设备主要是三维投影以及头盔显示器等，虽然现如今依旧存在技术上的难题导致VR技术无法做到真正的“虚拟现实”，但是笔者相信随着时代的发展，这些难题终将被一一攻克。

什么是AR？—把虚拟世界叠加到现实世界

AR技术的全称叫Augmented reality（增强现实技术）。AR技术最早于1990年才被提出，很明显，光AR这种概念的提出都比VR要晚上许多年，AR在技术上的难度也确实是非常大。

增强现实技术，顾名思义，就是将现实世界的信息和虚拟世界的信息“无缝”集成的全新技术。简单来说，就是在一个屏幕上将虚拟世界的操作系统套在现实世界并可以进行互动。打个比方：当我们所佩戴的眼镜拥有了AR技术，那么遇到不认识的东西时，我们可以在自己的眼镜上调用出该物体的所有信息，整个过程我们只需要使物体保持在我们的视线范围之内，然后通过特定的操作来达到获取信息的目的，并且在检索的途中视线依旧可以看见其他的事物而互不干涉。

AR增强现实技术

那么用专业一点的语言来讲解一下AR系统所突出的三个特点：首先，现实世界和虚拟世界的信息集成；其次，具有实时的可交互性；最后，可以在我们的现实世界中任意空间添加虚拟物体。

什么是MR？——把真实世界叠加进虚拟世界

MR全称Mixed Reality（混合现实技术），将真实世界的事物叠加到虚拟世界里去，并不是简单地将现实与虚拟混合，虚拟叠加到现实比较容易，但现实叠加到虚拟很难，因为首先需要将现实的世界虚拟化，摄像头捕捉的画面都是二维的，没有立体感，所以还需要通过计算机将画面形成三维的虚拟图像，才能很好地融合进虚拟的3D世界。

MR混合现实技术

VR会比AR更快地引发MR技术吗？

那么回到最开始的问题：VR会极大程度地抢占AR在MR中的市场吗？答案是：会！并且有明显的趋势。

由于以前MR的场景十分垂直，很多人连MR的概念都相对比较模糊，彼时VR在MR领域中的应用主要是混合现实录制，也就是真人与VR游戏或者场景的画面结合在一起，通过真实与虚拟的交互对比形成较为强烈的观感体验。高级一点的应用是以一种虚拟制片的手法在一些像电视节目和电影拍摄中广泛应用。

而AR方面主要是以眼镜端的Hololens和magic leap以及手机端的苹果ARKit为代表，通过环境追踪摄像头结合SLAM三维重建让虚拟的内容在现实世界中进行叠加，随着虚拟内容范围的扩大最终形成虚实结合的效果。

虚拟现实设备

Hololens 2

其实，无论是VR还是AR，以前所实现的MR都存在Bug不能称为真正的MR。比如VR的混合现实录制其实是通过外部摄像头录制的真实画面，然后结合电脑或者其他的设备提供运算对场景中的人物进行“抠图”，最终实现MR的效果，但问题在于这不单单是VR设备的功劳，毕竟设备自身所看到的画面依旧是VR画面，并不是真人与大量虚拟画面相结合的MR画面。至于AR则更不用说了，由于技术上的问题AR硬件自始至终都没有在真正意义上实现MR，如今市面上所有的AR产品都只能展示出AR效果，无论是什么AR设备想要实现真正的MR效果就必须解决虚拟画面与真实人物前后遮挡问题，这对于AI运算以及光学显示方面的要求极其高。

那么VR和AR有没有办法实现MR呢？当然可以。

VR实现MR的路径就是使用一种叫Video See-Through（影像透视）技术的全彩透视来达到MR的效果，AR实现MR的方法则是AI“扣像”基于AR的内容并处理好虚拟与真实的前后遮挡关系。但是目前AR技术还没有成熟的案例，所以就谁更贴近MR的标准来说，那肯定是VR。AR技术由于技术难度相对较大，所以在这方面弱于VR也是可以理解的。

总的来说，现阶段VR肯定会比AR更快地引爆MR，无论是整体体验上，还是用户基数上甚至是成本上，VR都比AR更加的容易令人们接受。

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