目录
1.2 AR（Augmented Reality 增强现实）
1 VR、AR和MR的概念
VR、AR、MR并称3R技术，分别对应虚拟现实（Virtual Reality）增强现实（Augmented Reality）和混合现实（Mixed Reality），三者息息相关，既有区别也有联系。
1.1 VR（Virtual Reality虚拟现实）
VR是利用计算设备模拟产生一个三维的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉等感官的模拟，有十足的沉浸感与临场感，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物，在这个虚拟空间内，和使用者形成交互的是虚拟世界的东西。现有的VR技术一般是VR头显连接PC端，主要计算量是在PC端完成，VR设备只提供显示和动态捕捉等功能。
VR的代表产品有很多，比如：Oculus Rift、索尼的PS VR 、HTC的vive和三星的Gear VR，以及简约版的VR设备——谷歌的Cardboard。
VR的特征：
1.多感知性
所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。
2.沉浸感
又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。
3.交互性
指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
1.2 AR（Augmented Reality 增强现实）
增强现实，字面上的意思就是用虚拟的东西把现实增强。一般会利用光线投影技术把虚拟信息投影叠加在现实环境，其在裸眼所看见的现实环境的基础上，增加虚拟信息显示，从而达到增强现实。
更简单一点的说法是，它是一种全新的人机交互技术，利用摄像头，传感器，实时计算和匹配技术，将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间而同时存在。用户可以通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，还能突破空间、时间以及其它客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。
最典型的AR技术应用是车载系统和智能手机系统，代表设备为Google Glass。
汽车在其车载系统当中加入AR应用，比如在挡风玻璃上投射虚拟图像，用意是让驾驶者不需要低头查看仪表的显示与资料，始终保持抬头的姿态，减少抬头与低头期间外界环境的快速切换，降低眼睛焦距不断调整产生的延迟与不适；或者帮助驾驶者更好地感知路况信息，提高驾驶安全性。
图 1.1 车载VR系统概念图
智能手机实际上有很多应用都属于AR，但人们往往不会上纲上线地把它们称之为AR。比如一些LBS应用，当打开应用时，把手机摄像头对着某幢大厦，手机屏幕上便会浮现这个大厦的相关信息，诸如名称、楼层等等；还有我们熟知的淘宝捉猫猫、火遍国外的任天堂手游Pokemon Go。特别是自拍使用的软件 FaceU，也算是AR应用，它实时地捕捉用户的头部，并把类似帽子、彩虹、兔子耳朵等这些虚拟信息叠加于用户的头部。
图 1.2 FaceU
AR的特性：
1、真实世界和虚拟世界的信息集成。
2、具有实时交互性。
3、在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。
AR和VR的区别：
从技术层面来说，增强现实和虚拟现实的差别很大。
虚拟现实的核心技术基本都集中在计算机图形领域，需要解决的是图像运算问题，和硬件设备性能的问题。而增强现实的核心技术在环境识别领域，也就是程序怎么知道摄像头正在拍摄的东西是一张人脸还是一棵树，此外还需要一套算法来把虚拟的物体显示在该出现的地方。
在算法功能上，增强现实比虚拟现实要难，但反过来对于硬件的需求反倒比虚拟现实要低。因为它只需要运算虚拟部分的物体，而不需要进行整个场景的渲染。
1.3 MR ( Mixed Reality 混合现实）
VR和AR的概念其实还是很容易区分的，但AR和MR的界限就比较模糊了。
MR混合现实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。
混合现实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。典型的MR设备包括HoloLens，Magic Leap One, Meta2。
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。
图 1.3 3R技术之间的关系
解释地再简单一点，AR和MR有两点主要的不同。
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。
图 1.4 谷歌眼镜
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。
图 1.5 HoloLens
而Hololens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，作用是让设备实时地获取周围的环境信息，精确地将虚拟物体放在正确的位置，所以无论用户的位置怎么变动，虚拟物体的位置都可以固定在房间中的同一个位置）。
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；而对于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）。
1.4 如何区分3R
通过下面这张图来说清楚VR、AR和MR的区别。
图 1.6
➤虚拟现实VR，创造了整个虚拟世界，把你和现实世界隔离开。核心问题是图形计算和沉浸感。
➤增强现实AR，是把虚拟事物叠加到现实世界图像的最顶层。核心问题是图像识别和跟踪。
➤混合现实MR，是把虚拟物体和现实物体都进行再次计算，把它们混合到一起，难分彼此。核心问题是对现实世界的3D扫描，以及远近空间的感知。
对VR、AR和MR的一般特征总结如下：
表 1‑1 VR、AR、MR的特性
| 虚拟现实VR |
增强现实AR |
混合现实MR |
|
| 代表产品 |
HTV vive\Oculus Rift |
谷歌眼镜 |
HoloLens |
| 真实可见 |
否 |
是 |
是 |
| 体验方式 |
沉浸式 |
手机屏/投射式 |
融合式 |
| 活动范围 |
固定或有线 |
移动 |
移动 |
| 虚拟物体位置 |
—— |
随设备移动 |
固定在真实场景 |
| 虚拟物体可区分性 |
可区分 |
可区分 |
不可区分 |
| 所需运算性能 |
桌面端 |
移动端 |
移动端 |