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虚拟现实与增强现实:联系与区别|多媒体技术指南

时间:2023-10-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:增强现实是由虚拟现实发展起来的,两者联系非常密切,均涉及计算机视觉、图形学、图像处理、多传感器技术、显示技术、人机交互技术等领域。而在AR系统中,注册主要是指将计算机产生的虚拟物体与真实环境合理对准,并要求用户在真实环境的运动过程中维持正确的虚实对准关系。AR系统是利用附加信息增强用户对真实世界的感官认识。

虚拟现实与增强现实:联系与区别|多媒体技术指南

虚拟现实由来已久,钱学森院士称其为“灵境技术”,它是指采用以计算机技术为核心的现代信息技术生成逼真的视、听、触觉一体化的一定范围的虚拟环境,用户可以借助必要的装备,以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响,从而获得身临其境的感受和体验。随着技术和产业生态的持续发展,虚拟现实的概念不断地演进,产业界对虚拟现实的研讨不再拘泥于特定终端形态,而是强调关键技术、产业生态与应用落地的融合创新。

本书对虚拟(增强)现实内涵的界定是:借助近眼显示、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新一代信息通信技术,构建身临其境与虚实融合沉浸体验所涉及的产品和服务。

早期学术界通常在VR研讨框架内下设AR主题,随着产业界在AR领域的持续发力,有人将AR从VR的概念框架中抽离出来。从广义来看,虚拟现实包含增强现实,狭义而言彼此独立

增强现实是由虚拟现实发展起来的,两者联系非常密切,均涉及计算机视觉、图形学、图像处理、多传感器技术、显示技术、人机交互技术等领域。两者在关键器件、终端形态上有很多相似点。

1.VR与AR的相同点

(1)两者都需要计算机生成相应的虚拟信息。

虚拟现实中,用户看到的场景和人物全是虚拟的,是把人的意识带入一个虚拟的世界,使其完全沉浸在虚构的数字环境中。

增强现实中,用户看到的场景和人物一部分是虚拟的,一部分是真实的,是把虚拟的信息带入到现实世界中。

因此,两者都需要计算机生成相应的虚拟信息。

(2)两者都需要用户使用显示设备。

VR和AR都需要用户使用头盔显示器或者类似的显示设备,才能将计算机产生的虚拟信息呈现在使用者眼前。

(3)使用者都需要与虚拟信息进行实时交互。

不管是VR还是AR,使用者都需要通过相应设备与计算机产生的虚拟信息进行实时交互。

2.VR与AR的不同点

尽管AR与VR具有不可分割的联系,但是两者之间的区别也显而易见。

(1)对于沉浸感的要求不同。

VR系统强调用户在虚拟环境中的完全沉浸,强调将使用者的感官与现实世界隔离,由此沉浸在一个完全由计算机构建的虚拟环境中。通常采用的显示设备是沉浸式头盔显示器。

与VR不同,AR系统不仅不与现实环境隔离,而且强调使用者在现实世界的存在性,致力于将计算机产生的虚拟环境与真实环境融为一体,从而增强用户对真实环境的理解,通常采用透视式头盔显示器。(www.xing528.com)

(2)对于“注册”的意义和精度要求不同。

在VR系统中,注册是指呈现给用户的虚拟环境与用户的各种感官匹配,主要是消除以视觉为主的多感知方式与用户本身感觉之间的冲突。

而在AR系统中,注册主要是指将计算机产生的虚拟物体与真实环境合理对准,并要求用户在真实环境的运动过程中维持正确的虚实对准关系。较大的误差不仅使用户不能从感官上认可虚拟物体与真实环境融合为一体,还会改变用户对周围环境的感觉,严重的误差甚至还会导致完全错误的行为。

(3)对于系统计算能力的要求不同。

在VR系统中,要求使用计算机构建整个虚拟场景,并且用户需要与虚拟场景进行实时交互,系统的计算量非常大。

而在AR系统中,只是对真实环境的增强,不需要构建整个虚拟场景,只需对虚拟物体进行渲染处理,完成虚拟物体与真实环境的配准,对于真实场景无需太多处理,因此大大降低了计算量。

(4)技术侧重点不同。

VR通过隔绝式的音视频等内容带来沉浸感体验,主要关注的是虚拟环境的沉浸感,对显示画质要求较高,应用了计算机图形学等方面的技术。

AR强调虚拟信息与现实环境的“无缝”融合,应用了计算机视觉方面的技术,强调复原人类视觉的功能。

(5)侧重的应用领域不同。

VR系统强调用户在虚拟环境中感官的完全沉浸。利用这一技术可以模仿许多高成本、危险的真实环境。因此,它主要应用在娱乐和艺术、虚拟教育军事仿真训练、数据和模型的可视化、工程设计、城市规划等方面。

AR系统是利用附加信息增强用户对真实世界的感官认识。其应用侧重于辅助教学培训、军事侦察及作战指挥、医疗研究与解剖训练、精密仪器制造与维修、远程机器人控制等领域。

总之,AR相比VR,优势主要在于较低的硬件要求、更高的注册精度以及更具真实感。

除了虚拟现实(VR)、增强现实(AR)的概念外,还有一个概念——混合现实。

混合现实(Mixed Reality,MR),既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。

如果说VR是纯虚拟数字画面,AR是虚拟数字画面加上裸眼现实,那么MR则是数字化现实加上虚拟数字画面。

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