聊聊關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的話題

相信大家對(duì)VR、AR技術(shù)已經(jīng)耳熟能詳，喜歡游戲的朋友也許都購買了相應(yīng)的設(shè)備在家沉浸式體驗(yàn)。但是：

你對(duì)MR是否足夠了解？

VR+AR+MR會(huì)湊成什么「終極大boss」技術(shù)？

這么多「R」技術(shù)之間主要的區(qū)別是什么？

......

IDG君精心為大家準(zhǔn)備了關(guān)于眼下所有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輕科普，輕松好讀不燒腦，還有諸多應(yīng)用場景實(shí)例參考。

帶著對(duì)未來和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的好奇，一起走進(jìn)今天的文章吧！

全文共3794字

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01 快速明確AR/VR/MR/XR的區(qū)別

VR能讓人完全沉浸在虛擬環(huán)境中；

AR能創(chuàng)建一個(gè)疊加在虛擬內(nèi)容的世界，但不能與真實(shí)環(huán)境交互;?

MR是虛擬與現(xiàn)實(shí)的混合體，它能創(chuàng)造出可以與真實(shí)環(huán)境交互的虛擬物體。

XR是VR+AR+MR的技術(shù)總稱。

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）和擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）的技術(shù)來源不一、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)也不同，但都用到了相似的技術(shù)，比如3D和AI技術(shù)。以下是這些前沿科技名詞的清晰概念和定義：??

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality ,VR）

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）是一種沉浸式體驗(yàn)，也被稱為計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)。具體則是指通過頭戴設(shè)備產(chǎn)生包括聲音、圖像及其他人體能夠與感受到的媒介的一種技術(shù)，通過這些媒介能復(fù)制或創(chuàng)造出一個(gè)虛擬世界，能讓用戶完全沉浸在虛擬的世界中。 ?

真正的VR環(huán)境應(yīng)該涉及所有五種感官：味覺、視覺、嗅覺、觸覺和聲音，但不得不說，想要完美同步實(shí)現(xiàn)以上五感是非常困難的。眼下，經(jīng)過游戲行業(yè)多年的探索之后，VR已經(jīng)準(zhǔn)備好被應(yīng)用到更多實(shí)際領(lǐng)域當(dāng)中。 ?

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality,AR）

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是指實(shí)時(shí)的物理現(xiàn)實(shí)環(huán)境視圖。AR通過計(jì)算機(jī)生成的感官輸入，比如聲音、視頻、圖形或GPS數(shù)據(jù)等，增強(qiáng)或補(bǔ)充其視圖內(nèi)的元素。 ?

基于現(xiàn)實(shí)的AR利用某些設(shè)備增強(qiáng)了現(xiàn)實(shí),所以它能為我們提供更大的可能性——與現(xiàn)實(shí)世界相比較，在AR世界中，一切皆有可能！ ?

目前，手機(jī)、平板電腦、頭戴裝置是最流行的AR設(shè)備，通過設(shè)備攝像頭，AR應(yīng)用可以將虛擬的數(shù)字內(nèi)容導(dǎo)入真實(shí)環(huán)境；此外，常見的AR應(yīng)用有前幾年風(fēng)靡的如Pokemon Go，和以Snapchat為代表的推出的各種AR bitmojis。

Snapchat Bitmojis AR 效果

所以，VR和AR的主要區(qū)別在哪里？

VR的使用者在體驗(yàn)過程中，是無法看到現(xiàn)實(shí)環(huán)境的，因此VR 的感官刺激會(huì)更貼近沉浸式體驗(yàn)；而AR的定義是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，因此使用者可以在使用過程中看到現(xiàn)實(shí)環(huán)境，并且看到算法增添在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的物體。

因此，VR的應(yīng)用需要更大的運(yùn)算技術(shù)與穩(wěn)定的網(wǎng)路，當(dāng)然完全的虛擬環(huán)境更需要臻熟的3D 建模技術(shù)，才能將使用者完全帶入情境之中。

混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality,MR）

混合現(xiàn)實(shí)（MR）也被稱為Hybrid Reality，是在AR的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的技術(shù)，其關(guān)鍵特征就是合成物體和現(xiàn)實(shí)物體能夠?qū)崟r(shí)交互。

通過對(duì)空間掃描定位與實(shí)時(shí)運(yùn)行，MR可以將虛擬對(duì)象合并在真實(shí)的空間中并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛實(shí)融合的可視化環(huán)境。在真實(shí)和虛擬世界融合的環(huán)境下，真實(shí)實(shí)體和數(shù)據(jù)實(shí)體共存——簡單來說，就是將“圖像”置入了現(xiàn)實(shí)空間，同時(shí)這些“圖像”能在一定程度上與所我們熟悉的實(shí)物交互，于是MR就在在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶之間搭起一個(gè)交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感。

眼下，MR技術(shù)已經(jīng)被成熟運(yùn)用在游戲行業(yè)中，如微軟官方發(fā)布的Fragments和RoboRaid都利用用戶的物理環(huán)境，比如墻壁、地板、家具的布局來將數(shù)字內(nèi)容放置在真實(shí)世界上，使得用戶在真實(shí)的物理環(huán)境中與進(jìn)行游戲操作。

微軟Fragments MR游戲界面

此外，MR技術(shù)也開始被應(yīng)用在智能家居、視頻通話和教育領(lǐng)域中。宜家與微軟合作將MR技術(shù)應(yīng)用于用戶預(yù)裝修，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境將數(shù)字家居擺放在空間中，方便用戶提前查看裝修效果；在視頻通話時(shí)，建筑師和設(shè)計(jì)師可以直接在對(duì)方空間環(huán)境中繪制數(shù)字標(biāo)注，協(xié)助指導(dǎo)對(duì)方做現(xiàn)場工作或感受設(shè)計(jì)效果；醫(yī)學(xué)院教授也可通過MR技術(shù)為學(xué)生展示模擬手術(shù)等等。

宜家用MR技術(shù)讓用戶更方便地查看家具擺放效果

再舉個(gè)簡單的例子：下班回家的你戴上MR裝置看烹飪節(jié)目，主持人本人會(huì)跳出屏幕，在你眼前切菜、烤牛排。而且不管你的視線如何移動(dòng)，他都一定會(huì)對(duì)準(zhǔn)你為你演示（學(xué)不會(huì)這道菜都不行）！

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（Extended Reality，XR）

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）指通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和可穿戴設(shè)備產(chǎn)生的一個(gè)真實(shí)與虛擬組合的、可人機(jī)交互的環(huán)境，是VR、AR和MR的統(tǒng)稱。 ? XR技術(shù)可以讓VR、AR和MR三種視覺交互技術(shù)融合，分為多個(gè)層次，可以實(shí)現(xiàn)從通過有限傳感器輸入的虛擬世界到完全沉浸式的虛擬世界，最終達(dá)到虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間無縫轉(zhuǎn)換的“沉浸感”體驗(yàn)。 ?

在未來，XR將改變?nèi)藗兣c周圍世界交互的方式，而空間計(jì)算在XR交互應(yīng)用中是最基礎(chǔ)的技術(shù)，它包含了兩個(gè)維度：

1）用戶的身體感知。比如用戶頭部的自由度定位、手柄定位，以及手勢(shì)、眼球、表情和腿的定位等；

2）空間定位，即對(duì)環(huán)境的感知。眼鏡通過精準(zhǔn)計(jì)算，讓用戶知道桌子、地板以及周邊物品的位置?；谏鲜鰞深惥珳?zhǔn)計(jì)算，才能夠?qū)崿F(xiàn)把虛擬物體放在現(xiàn)實(shí)世界，并和現(xiàn)實(shí)世界達(dá)到完美融合。

同時(shí)，渲染能力支持的畫面質(zhì)量也會(huì)影響XR體驗(yàn)。由于移動(dòng)終端對(duì)功耗的限制，很難將終端的渲染能力提到非常高來承擔(dān)要求高速度和高精準(zhǔn)度的用戶和空間計(jì)算，因此，需要同時(shí)通過Wi-Fi和5G高速率的優(yōu)勢(shì)讓網(wǎng)絡(luò)和云端完成內(nèi)容生成和渲染的任務(wù)，再通過高速連接傳輸?shù)浇K端側(cè)，這樣將會(huì)帶來更具沉浸感的無界XR（Boundless XR）體驗(yàn)。

02 ?XR會(huì)被應(yīng)用在哪些場景？

XR目前主要被成熟應(yīng)用在游戲、影視娛樂等to C領(lǐng)域; 近一兩年來，XR也開始在制造業(yè)、零售業(yè)、醫(yī)療、教育等to B場景中逐漸被廣泛使用。以下主要為大家分享3類XR技術(shù)的應(yīng)用作參考： ? | 電視節(jié)目及舞臺(tái)效果

2020年11月，我國「奮斗者號(hào)」載人潛水器在瑪利亞納海溝成功座底，座底深度10909米。為了真實(shí)記錄這一重要時(shí)刻，中央廣播電視總臺(tái)央視新聞?lì)l道、央視新聞新媒體運(yùn)用AR、XR、3D技術(shù)進(jìn)行了全程直播報(bào)道。

XR技術(shù)也被應(yīng)用在舞臺(tái)效果上。《英雄聯(lián)盟》S10全球總決賽開幕式層聯(lián)手Riot Games，在現(xiàn)場運(yùn)用32K分辨率渲染畫面打造炫目特效和全息影像，并結(jié)合了XR特效配合，為“云觀賽”的電競愛好者們帶來了一場高級(jí)舞臺(tái)呈現(xiàn)，對(duì)戰(zhàn)雙方之間仿佛被懸崖隔開。

|?辦公場景

我們的被投企業(yè)、推出第一款進(jìn)入消費(fèi)市場AR眼鏡的RokidC端市場已經(jīng)構(gòu)建了觀影、游戲、教育科普等諸多場景，開始探索XR場景的應(yīng)用。

Rokid與釘釘合作, 推出了釘釘WorkSpace XR設(shè)備版。通過Rokid Air AR智能眼鏡進(jìn)入后，使用者就可以在XR辦公模式中使用釘釘聊天、開會(huì)、寫文檔，進(jìn)入可多屏協(xié)作、隱私性高、便捷的移動(dòng)數(shù)字化辦公空間（好酷！想體驗(yàn)）。

Rokid x 釘釘Workspace使用場景

| 醫(yī)療應(yīng)用

XR在醫(yī)療和醫(yī)療保健領(lǐng)域有很大的潛力，AI和XR 的結(jié)合提供了廣泛的生物技術(shù)應(yīng)用，并能夠以多維方式與物理環(huán)境進(jìn)行數(shù)字交互，醫(yī)生和患者都會(huì)有更身臨其境的臨床和術(shù)前體驗(yàn)。 首先，XR技術(shù)一定會(huì)讓手術(shù)計(jì)劃的制定會(huì)變得更加容易。即使是最有經(jīng)驗(yàn)的外科醫(yī)生，為患者進(jìn)行手術(shù)時(shí)有時(shí)也會(huì)碰到意外狀況，而臨場反應(yīng)則決定了手術(shù)的最終結(jié)果。在未來，虛擬技術(shù)的介入會(huì)大幅減少意外，有效提高手術(shù)的預(yù)演效率，同時(shí)大大降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

另外，研究人員還研究了使用 VR 在手術(shù)前對(duì)患者進(jìn)行教育的方法，例如，患有心胸或腦疾病的患者，可以在復(fù)雜的手術(shù)錢看到自己心臟或大腦的數(shù)字化版本，外科醫(yī)生可以更具體地指出需要修復(fù)的問題，以及修復(fù)過程。

當(dāng)然，XR還能提高醫(yī)學(xué)院的培訓(xùn)效率。擁有世界頂級(jí)醫(yī)學(xué)院之一的約翰 · 霍普金斯大學(xué)著手打造了一個(gè)項(xiàng)目，可以看到醫(yī)學(xué)生將其解剖學(xué)應(yīng)用程序轉(zhuǎn)化為 AR 界面——通過AR技術(shù)身體的內(nèi)部視圖被清晰呈現(xiàn)，還搭載了一個(gè)對(duì)真人手勢(shì)極為敏感的交互式操控程序。

03 發(fā)展XR技術(shù)的關(guān)鍵是什么？

擁有專用的軟硬件是一項(xiàng)技術(shù)或產(chǎn)品走向產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)志。

作為兼有顯示、感知、定位、交互等多種功能的電子設(shè)備，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品需要處理器、MCU、面板驅(qū)動(dòng)芯片、MEMS、感測芯片、加速度計(jì)芯片、陀螺儀等多種芯片及零部件——其中，處理器是電子設(shè)備的靈魂。

與手機(jī)類似，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備需要計(jì)算、存儲(chǔ)、通信、視覺處理等多種功能，因而第一代VR一體機(jī)多采用高通、聯(lián)發(fā)科等廠商的手機(jī)SoC作為主芯片。然而，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的分辨率日益提升、交互功能更加豐富，對(duì)專用芯片的需求也步入正軌。

在XR芯片領(lǐng)域，高通一家獨(dú)大，驍龍XR2芯片被廣泛應(yīng)用于各種VR一體機(jī)中。但這款芯片事實(shí)上并不是針對(duì)AR/VR的專用芯片，無法支持視網(wǎng)膜級(jí)別的清晰度，性能上尚有優(yōu)化空間。此外，國內(nèi)和國外在XR領(lǐng)域有不小的差距，國內(nèi)的XR芯片研發(fā)大有可為。

IDG資本看到了這樣的潛力，也大力支持優(yōu)秀本土XR芯片在硬科技領(lǐng)域扎根、進(jìn)行長期研究，比如在2021年9月成立的萬有引力。

從創(chuàng)立至今，萬有引力的XR芯片研究已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，并預(yù)計(jì)將于2024年完成第一代芯片的量產(chǎn)。這款芯片將是業(yè)內(nèi)首款專門針對(duì)XR應(yīng)用，高硬件應(yīng)用定制化、高集成度的芯片平臺(tái)，且在顯示、感知、圖像等多方面具備硬件加速處理的定制化設(shè)計(jì)，致力于解決以下4個(gè)問題：?

1）緩解主SoC通用平臺(tái)的渲染負(fù)荷，更智能地達(dá)到8K / 120Hz；

2）采用視頻穿透式 (VST)，解決VR硬件終端的老大難暈眩問題；

3）增強(qiáng)VR / MR 的畫質(zhì)效果，包括動(dòng)態(tài)高質(zhì)量的顯示/光學(xué)增強(qiáng)和相機(jī)處理；

4）為感知技術(shù)提供足夠的靈活性和計(jì)算能力，使得XR頭顯在不同的交互感知性能中，能夠靈活分配算力資源

我們認(rèn)為，歷史上，新的消費(fèi)終端爆發(fā)往往會(huì)帶來上游核心零部件的投資機(jī)會(huì)。AR和VR設(shè)備對(duì)顯示質(zhì)量的極高要求，需要專用處理器來提供算力資源，萬有引力團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域積累深厚，我們十分期待能支持優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，推動(dòng)我國XR芯片的研究與發(fā)展。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI以及5G的蓬勃發(fā)展，XR相關(guān)產(chǎn)業(yè)將持續(xù)受到關(guān)注和應(yīng)用。

審核編輯：劉清