聶文兵
如今的現實(shí)生活被各種“R”充斥著(zhù)，常令人產(chǎn)生一種你不知道VR或AR是什么，都不好意思跟別人聊天的感覺(jué)。尤其是2016年里約熱內盧奧運會(huì )閉幕式上AR技術(shù)的驚艷亮相，更是讓VR和AR一下子成為熱搜詞匯。與此同時(shí)，與之相關(guān)的MR也進(jìn)入了大家的視野。VR、AR和MR這些看上去如此類(lèi)似，卻又如此高大上的技術(shù)名詞到底是什么？它們之間有什么關(guān)聯(lián)，又有什么不同呢？
無(wú)論是什么“R”，都離不開(kāi)“虛擬”、“現實(shí)”這兩個(gè)關(guān)鍵詞?！澳氵x擇紅色藥丸還是藍色藥丸？”科幻影片《黑客帝國》里有一句這樣的臺詞。想象眼前的一幅畫(huà)面上，你可以看到兩顆藥丸，分別是紅色和藍色的。而當你把背景顏色去掉，卻發(fā)現藥丸其實(shí)都是灰色的。這個(gè)情節告訴我們：現實(shí)中多數時(shí)候，顏色都是由我們的感知系統“捏造”出來(lái)的，而且其捏造程度遠遠超出想象。
讓我們把目光投向遠方。好萊塢科幻大片《黑客帝國》和《阿凡達》在展示真正的未來(lái)嗎？我們的大腦可以分辨出哪里是“真實(shí)”的終結，哪里是“虛擬”的開(kāi)端嗎？在數字化世界中，永生意味著(zhù)什么？技術(shù)會(huì )在5年、50年或500年后引領(lǐng)我們去向何方？宇宙是不是根本就不存在時(shí)間，時(shí)間只是我們?yōu)槎x自己的存在而假想出來(lái)的概念？
答案，其實(shí)就在《黑客帝國》中黑人領(lǐng)袖墨菲斯的那句名言里：“什么是‘真實(shí)’？你如何定義‘真實(shí)’？如果你說(shuō)的是你看到的、摸到的、感受到的一切，那么‘真實(shí)’不過(guò)是大腦給你的電子信號而已?！泵鎸μ摂M現實(shí)，多數人會(huì )把關(guān)注點(diǎn)放在“虛擬”二字上，注重針對人的各個(gè)感官認知打造的各項信號系統。但實(shí)際上，真正應該關(guān)注的是“現實(shí)”二字。墨菲斯的名言幾乎才是虛擬現實(shí)存在意義的核心所在。
VR（Virtual Reality）就是虛擬現實(shí)技術(shù)，它是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)虛擬的三維世界，為使用者提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等的感官模擬，讓使用者能夠全方位地體驗到不同的虛擬場(chǎng)景，真正產(chǎn)生身臨其境的觀(guān)感，可以高效及時(shí)、毫無(wú)限制地觀(guān)察三維空間內的任何事物。VR典型的特征可以概括為“3I”，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和構想性（Imagination）。VR技術(shù)并不是指一項單獨的技術(shù)，它是由三維圖像渲染技術(shù)、廣角立體顯示技術(shù)、用戶(hù)動(dòng)作跟蹤技術(shù)、人機實(shí)時(shí)交互技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù)共同組成的一個(gè)綜合技術(shù)系統。
VR可以被形象地比喻成“海市蜃樓”。用戶(hù)看到的所有東西都是假的，無(wú)論是頭戴式虛擬現實(shí)眼鏡還是與PC連接的硬件設備，都是為了給使用者建立一個(gè)完全虛擬的空間。簡(jiǎn)而言之，VR只為無(wú)中生有，用戶(hù)本身只接收虛擬的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信號，與現實(shí)世界完全隔絕。舉個(gè)例子，當你戴上特制的頭盔和手套后，會(huì )發(fā)現你已置身于一個(gè)完全不受時(shí)空限制的歷史博物館中。當你向前行走或者轉頭時(shí)，你所看見(jiàn)的景象也會(huì )隨之改變。當你穿過(guò)大廳，推開(kāi)眼前的大門(mén)，發(fā)現一件精美的展品時(shí)，你甚至可以上上下下、里里外外仔細地觀(guān)摩……這就是虛擬現實(shí)技術(shù)帶來(lái)的真實(shí)感。
15年前，科幻電影《少數派報告》橫空出世。在影片中，我們看到主演湯姆·克魯斯僅用眼睛操作一塊互動(dòng)顯示屏。在2016年上映的《鋼鐵俠3：內戰》中，我們看到超級英雄鋼鐵俠的人工智能伙伴賈維斯更加聰明了，無(wú)論托尼·斯塔克需要什么信息它都能提供，而且都是以全息形式顯示的。這些場(chǎng)景就是通過(guò)我們所說(shuō)的AR技術(shù)實(shí)現的。
AR（Augmented Reality）就是增強現實(shí)技術(shù)，是在VR的基礎上發(fā)展起來(lái)的。它通過(guò)電腦技術(shù)，將虛擬的信息應用到真實(shí)世界，使真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫(huà)面或空間中，同時(shí)存在。AR技術(shù)的主要特點(diǎn)是虛實(shí)結合、虛實(shí)同步和交互自然。它的關(guān)鍵技術(shù)包括三維注冊技術(shù)、虛實(shí)融合顯示技術(shù)以及人機交互技術(shù)等。
通過(guò)AR技術(shù)，人們看到的場(chǎng)景有虛有實(shí)、虛實(shí)結合。還記得2015年的春晚上，李宇春演唱歌曲《蜀繡》嗎？當時(shí)在舞臺上同時(shí)出現兩個(gè)神采奕奕的李宇春，其中一個(gè)就是虛擬的。制作者通過(guò)AR技術(shù)讓虛擬的李宇春和真實(shí)的李宇春同臺表演，幾乎達到以假亂真的地步?！妒窭C》這個(gè)節目其實(shí)就是基于計算機視覺(jué)的AR的一種表現形式。AR是把虛擬的信息帶入到現實(shí)世界中，突出的是“真實(shí)感”，注重的是虛擬與現實(shí)的連接，目的是為了獲得更震撼的現實(shí)增強體驗，強調的是比VR更真實(shí)的現實(shí)體驗和更佳的交互效果。
例如，在你面前的一個(gè)商場(chǎng)，裸眼看時(shí)它只是一座建筑物。但當你戴上谷歌眼鏡后，你能透過(guò)鋼筋混凝土看到目前商場(chǎng)中的人流量、打折信息，甚至還能看到你曾錯過(guò)的那件商品是否已經(jīng)上架了。這里需要注意的是，前提是你本人就站在商場(chǎng)門(mén)前，這是真實(shí)的商場(chǎng)，而不是虛擬的商場(chǎng)。
MR（Mediated Reality）就是混合現實(shí)技術(shù)，包括虛擬現實(shí)和增強現實(shí)技術(shù)，指的是合并現實(shí)和虛擬世界并加入一些新元素，從而產(chǎn)生新的、令人深信不疑的可視化環(huán)境。在新的可視化環(huán)境里，真實(shí)和虛擬對象共存，并實(shí)時(shí)互動(dòng)。
還是前文的那個(gè)例子。你正站在這個(gè)商場(chǎng)面前，當你戴上MR設備，不僅能看見(jiàn)商場(chǎng)內所有的場(chǎng)景，而且還可以看到這個(gè)商場(chǎng)從規劃到修建完畢的整個(gè)過(guò)程，就如同你親自參與了修建一樣。
MR是介于VR與AR之間的技術(shù)，它是由“智能硬件之父”多倫多大學(xué)的教授Steve Mann提出的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，MR其實(shí)就是AR和VR的結合，取二者所長(cháng)，棄二者所短。我們可以把它視為AR的增強版。但其實(shí)MR和AR兩者之間有著(zhù)明顯的不同之處：一是可由虛擬物體的相對位置來(lái)區別，MR會(huì )隨你而改變，而AR不會(huì )；二是看能否明顯區分虛擬與現實(shí)的物品，AR可以，而MR則不可以。
2015年10月，Magic Leap公司發(fā)布了一段視頻，鯨魚(yú)躍出水面的那一刻真是驚艷！視頻中用戶(hù)看到的虛擬物體和真實(shí)物體幾乎是無(wú)法區分的。雖然這段視頻后來(lái)被證實(shí)是視頻特效，并不是真正的MR技術(shù)，但也為我們指明了MR最終的發(fā)展方向。
綜上所述，VR是虛擬的，是把你的意識帶入一個(gè)虛擬的世界，它需要用戶(hù)戴上VR眼鏡等設備才能夠看到。AR是虛擬與現實(shí)的結合，真真假假、真假難辨，是把虛擬的信息帶入到現實(shí)世界中，是光學(xué)加3D重構出來(lái)的畫(huà)面，很多時(shí)候用戶(hù)只用裸眼觀(guān)看就可以達成效果。而MR因為是VR和AR混合在一起構建的畫(huà)面，所以相對而言，MR更像是兩種畫(huà)面的結合。MR可以實(shí)現虛擬和現實(shí)的無(wú)縫連接，讓用戶(hù)分不清虛擬影像和真實(shí)存在?？梢钥隙ǖ氖?，MR技術(shù)一定會(huì )成為未來(lái)的主流。無(wú)論是AR還是VR，其實(shí)在今天看來(lái)只是同一條道路上的兩個(gè)分支而已，它們終究要走到MR的大路上來(lái)。因為單個(gè)技術(shù)是沒(méi)有辦法應付未來(lái)復雜的應用場(chǎng)景的。
各種“R”的相繼出現，給我們的生活、工作和學(xué)習帶來(lái)更豐富的體驗。同時(shí)，隨著(zhù)VR和AR技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些體驗也會(huì )越來(lái)越真實(shí)，使用成本越來(lái)越低。也許在將來(lái)的某一天，我們在家中欣賞VR版的《奔跑吧兄弟N》就像在PC上觀(guān)看《奔跑吧兄弟4》一樣習以為常；同學(xué)聚會(huì )時(shí)，真的可以把虛擬的我們聚集在某一個(gè)場(chǎng)景中一起回憶從前，不會(huì )再有因為距離等原因而不能全員到場(chǎng)的情況發(fā)生；我們的孩子在學(xué)習世界地理時(shí)，真的可以呆在教室里就能去胡夫金字塔里探索，在盧浮宮前拍照，在亞馬遜雨林中冒險。讓我們共同期待這一天的到來(lái)吧！
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