虚拟现实与增强现实简介

 

虚拟现实（Virtual Reality，VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。

增强现实（Augmented Reality，AR）是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成各种虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

VR虚拟现实利用计算机生成一种逼真的三维动态视景，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，这个虚拟环境将为用户提供视觉、听觉、触觉、运动、嗅觉、味觉等全方位的体验。

AR增强现实是指透过摄影机影像的位置及角度精算并加上图像分析技术，让屏幕上的虚拟世界能够与现实世界场景进行结合与交互的技术。

 AR产品形态 

可以分为一体式、分体式AR眼镜、ARBOX，主要侧重于低功耗、全天可佩戴、外观轻便。主要厂商有Google、Microsoft（HoloLens）、Epson、Vuzix、MagicLeap等。

 AR关键技术 

主要有近眼显示、感知交互、处理计算、网络传输。

 AR眼镜模块 

消费级AR眼镜的组成模块包括：显示模块、拍摄模块、声场模块、眼球追踪、SLAM模块（Simultaneous Localization And Mapping，即时定位与地图构建）、电池和处理器、体感模块等。
其中，显示、光学（光学前端Optical Combiner和光场引擎Light-field Engine）是核心突破点。

 

AR

随着产业界在AR领域的持续发力，部分研究者将AR从VR的概念框架中抽离出来。

两者在关键器件、终端形态上相似性较大，而在关键技术和应用领域上有所差异。

VR通过隔绝式的音视频内容带来沉浸感体验，对显示画质要求较高。

AR强调虚拟信息与现实环境的“无缝”融合，对感知交互要求较高。

应用方面，VR侧重于游戏、视频、直播与社交等大众市场，AR侧重于工业、军事等垂直应用。

 VR技术 

如近眼显示、渲染处理等已经有明确发展路线，核心技术的成熟将大幅度提升用户体验，而传感技术和交互式传感体验的发展也使得VR应用场景逐渐丰富。

 AR技术 

在交互和传输层面方向有较好发展，但是在SLAM算法（定位跟踪与建图）及其相关外设、光学显示（光波导）方面比VR更为复杂，仍需要一定发展时间。

总体来看，目前VR市场已经具有较为成熟的产品和技术，市场稳步发展，而AR市场还需要技术和成熟产品培育推动。

VR硬件 

主要由四大部分的电子元器件组成：芯片、传感器、显示系统、光学器件（透镜、镜头、全景相机等）、外壳结构件组成。

以OculusRift为例，整体OculusRift的BOM成本约为206.1美金（包括组件成本组装测试），其中头盔单元成本为138.56美金，占比67.23%，代工测试成本则为6.5美元。

从结构来看，VR内部组件数量及复杂程度远高于智能手机，组装代工难度更高，根据BI，OculusRift内部的组件超过200个，而智能手机（平均组件在40-50个）。

VR头显产品技术设计包括形态、显示、交互、感知、计算、通讯。

 显示方面 
主要分为直视显示以及微显示，直视显示可用于手机、平板、笔记本、TV等，较大的直视型设计肉眼可见；

微显示一般对角尺寸小于1英寸，需要配搭放大光学系统；

两种显示在亮度、尺寸、放大倍率、重量等方面有差异，直视显示器通常400至800ppi、尺寸范围为3.5”-5.5”、需要较小的放大倍率和大光学系统、更重更耗电；

而微显示一般为2000至3300ppi、尺寸为0.2”-1”、需要更多的放大倍率。具体来看，直视显示分为LCD及OLED，微显示分为DLP、LCD、OLED、LCos。

VR产业链

AR关键技术 

近眼显示设备的光学与显示系统主要分为图像源器件与显示光学器件。

图像源器件产生图像并将图像投射到显示光学器件中，显示光学器件将图像反射到眼睛中，其中针对AR显示设备的图像源器件一般指微显示器。

AR原理

目前市面上主流的AR产品分为三类，分别是头戴式显示，手持式显示和以PC显示器、HUD为代表的空间显示器。

 头戴显示器 

       由一个头戴装置以及与之搭配的一块或多块（微型）显示屏组成，智能AR眼镜便是头戴显示器的典型产品之一。

头戴显示器可将现实世界和虚拟物体的画面重叠显示在用户视野中，实现现实世界的增强画面。

同时，先进的头戴显示器通常搭载多自由度的传感器，用户可以在前后、上下、左右、俯仰、偏转和滚动六个方向自由移动头部，而头戴显示器AR产品能够根据用户头部移动的动作进行相应的画面调整。

 手持式显示 

        是以智能手机作为AR移动终端的代表产品，经过多年的更新换代和功能优化，智能手机显示器分辨率越来越高、处理器越来越强、相机成像质量越来越好、传感器越来越丰富（提供着加速计、GPS、罗盘），诸多优势使得智能手机成为了天然的AR平台，也是现阶段AR应用的最容易落地的场景之一。

 空间显示器 

        是将虚拟内容直接投影在现实世界中的AR产品。

空间显示器往往固定在物理世界中，而周边任何物理表面，如墙面、桌面甚至是人体都可以成为可交互的AR显示屏。

随着空间显示器尺寸、成本、功耗的降低以及3D投影的不断进步，各种全新的AR交互和显示形式正在不断涌现，显著拓宽了空间显示器AR产品的应用场景。

目前，PC显示器和移动终端AR产品的市场普及度略高于以AR眼镜为代表的头戴式显示器产品。

但由于AR眼镜可以突破屏幕的限制，可将整个物理界面作为AR交互界面，因此有望成为未来AR产品的主流技术路线。

责任编辑：xj

原文标题：未来是属于VR/AR的

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