混合现实(MR)

1.简介

混合现实技术(MR)将真实世界和虚拟世界混合在一起,来产生新的可视化环境,环境中同时包含了物理实体与虚拟信息,并且必须是「实时的」。MR的两大代表设备就是Hololens与Magic Leap。


2.混合现实的特点

混合现实(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。系统通常采用三个主要特点:
1.它结合了虚拟和现实 2. 在虚拟的三维(3D注册) 3. 实时运行
混合现实(MR)的实现需要在一个能与现实世界各事物相互交互的环境中。如果一切事物都是虚拟的那就是VR的领域了。如果展现出来的虚拟信息只能简单叠加在现实事物上,那就是AR。MR的关键点就是与现实世界进行交互和信息的及时获取。


3.混合现实的诞生

MR,既是“混合现实”(Mixed Reality),而又是由“智能硬件之父”多伦多大学教授Steve Mann提出的介导现实,全称Mediated Reality。[1]

在上世纪七八十年代,为了增强简单自身视觉效果,让眼睛在任何情境下都能够“看到”周围环境,Steve Mann设计出可穿戴智能硬件,这被看作是初步对MR技术的探索。

VR是纯虚拟数字画面,而AR虚拟数字画面加上裸眼现实,MR是数字化现实加上虚拟数字画面。从概念上来说,MR与AR更为接近,都是一半现实一半虚拟影像,但传统AR技术运用棱镜光学原理折射现实影像,视角不如VR视角大,清晰度也会受到影响。

MR技术结合了VR与AR的优势,能够更好地将AR技术体现出来。

根据Steve Mann的理论,智能硬件最后都会从AR技术逐步向MR技术过渡。“MR和AR的区别在于MR通过一个摄像头让你看到裸眼都看不到的现实,AR只管叠加虚拟环境而不管现实本身。”


4.混合现实的应用

一般来说,虚拟现实的常见载体都是智能眼镜,如今,第一款融合了MR技术的智能眼镜正在开发阶段,离投入商用还需要一定时间。

从概念上来说,MR与AR更为接近,都是一半现实一半虚拟影像,但传统AR技术运用棱镜光学原理折射现实影像,视角不如VR视角大,清晰度也会受到影响。为了解决视角和清晰度问题,新型的MR技术将会投入在更丰富的载体中,除了眼镜、投影仪外,目前研发团队正在考虑用头盔、镜子、透明设备做载体的可能性。

混合现实技术(MR)

 


5.混合现实游戏

真正的混合现实游戏,是可以把现实与虚拟互动展现在玩家眼前的。MR技术(混合现实)能让玩家同时保持与真实世界和虚拟世界的联系,并根据自身的需要及所处情境调整操作。类似超次元MR=VR + AR=真实世界+虚拟世界+ 数字化信息,简单来说就是AR技术与VR技术的完美融合以及升华,虚拟和现实互动,不再局限于现实,获得前所未有的体验。
总之,MR设备给到你的是一个混沌的世界:如果数字模拟技术(显示、声音、触觉)等,你根本感受不到二者差异。正是因为此MR技术更有想象空间,它将物理世界实时并且彻底地比特化了,又同时包含了VR和AR设备的功能。

 

混合现实技术(MR)


6.混合现实前景

有研究机构预估到2020年,全球头戴虚拟现实设备年销量将达4000万台左右,市场规模约400亿元,加上内容服务和企业级应用,市场容量超过千亿元。国内一线科技企业已加入到VR设备及内容的研发中,而在内容创造方面,也已经有了超次元MR这样的作品,这必然推动VR更快向AR、MR技术过渡。
目前全球从事MR领域的企业和团队都比较少,很多都处于研究阶段。[2]

混合现实技术(MR)


7.AR和MR该如何区分?

AR往往被看做是MR的其中一种形式,因此在当今业界,很多时候为了描述方便或者其他原因,就把AR也当做了MR的代名词,用AR代替了MR。

再者,从业界鼓吹的概念来讲,AR和MR并没有明显的分界线,未来也很可能不再区分AR与MR,MR更多也只是Hololens和Magic Leap打出的噱头。但是现今所谓的「AR设备」与「MR设备」,从所应用的技术和显示效果上来说,还是稍稍有所不同的,所以我们这里还是讲讲这两类设备的区别(以Google Glass代表的AR设备与以Hololens与Magic Leap为代表的MR设备)。

为了好理解,我们就解释地通俗一点,有两点主要的不同。

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第一,虚拟物体的相对位置,是否随设备的移动而移动。如果是,就是AR设备;如果不是,就是MR设备。

举个例子,戴上Google Glass,它在你的左前方投射出一个「天气面板」,不管你怎样在屋子中走动,或者转动头部,天气面板一直都在你的左前方,它与你(或者Google Glass)的相对位置是不变的,你走到哪,就把它带到哪,

而Hololens是怎样的呢,它也会在屋子墙壁上投射出一个天气面板,但是不同之处在于,不管你怎样在屋子中走动,或者转动头部,天气面板始终都在那面墙上,它不会由于你的移动而移动(这主要里涉及空间感知定位技术,SLAM,即时定位与地图构建,为其中最主要的之一,作用是让设备实时地获取周围的环境信息,才能精确地将虚拟物体放在正确的位置,所以无论用户的位置无论怎么变动,虚拟物体的位置都可以固定在房间中的同一个位置)。

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第二,在理想状态下(数字光场没有信息损失),虚拟物体与真实物体是否能被区分。

AR设备创造的虚拟物体,是可以明显看出是虚拟的,比如FaceU在用户脸上打出的虚拟物品、Google Glass投射出的随你而动的虚拟信息;而Magic Leap,用户看到的虚拟物体和真实物体几乎是无法区分的(这里主要涉及数字光场技术,Digital Light Field。AR设备使用二维显示屏呈现虚拟信息,因此真假很容易分辨;而MR设备直接向视网膜投射整个4维光场,所以用户从Magic Leap看到的物体和看真实的物体,从数学上是没有什么区别的,是没有信息损失的)。

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当然,「AR设备」与「MR设备」的界限不是绝对的(甚至说这种界限是企业YY出来的),这里把它们分为这两类,主要是让大家明白他们所应用的技术和达到的效果是有所区别的。AR设备未来也会使用SLAM、数字光场以及视网膜投射等技术(比如Google 的Project Tango),这时AR也就演化为MR了吧。


8.参考资料

1.混合现实技术MR .网易[引用日期[2016-10-28]

2.混合现实实际应用 .太平洋游戏网[引用日期2016-10-28]

 

 

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