增强现实vs.虚拟现实vs.混合现实–入门指南

本文概述

• 什么是虚拟现实(VR)？
• VR如何工作？
• VR简史及其随着时间的演变
• 当今哪些公司领导着VR市场？
• 什么是增强现实(AR)？
• AR如何工作？
• AR简史
• ARkit vs. ARCore –苹果与谷歌争夺AR统治权
• 混合现实(MR)呢？
• 微软HoloLens和Magic Leap –混合现实竞赛的两位国王
• VR, AR和MR如何重新定义我们观看和体验世界的方式？
• VR, AR和MR的格局
• 新现实的设计考虑
• 增强现实, 虚拟现实和混合现实的未来

尽管有很多共同点, 但VR, AR和MR并非同一个人。我们讨论了这三种有前途的相关技术的关键区别因素, 驱动力和用例。

从View-Master的薄纸板光盘(包含七对立体3D彩色小照片)到当今的VR及其近亲AR, 今天的技术已经走了很长一段路。实际上, 得益于Facebook, Google, 三星和其他押注高价值回报的巨头的巨额投资, 虚拟现实和增强现实越来越多地进入我们的新闻流。

View-Master的Disneyland卷轴, 1963年广告

在本文中, 我们首先强调VR, AR和MR之间的细微差别, 然后快速回顾一下时事, 以了解VR / AR的发展。最后, 我们评估它们如何适应当今的现实, 以及它们如何影响明天。

什么是虚拟现实(VR)？

虚拟现实(VR)是设备将模拟和沉浸式体验投射到用户视线中的体验。想象一下, 仍然坐在旧金山的地下室时, 沿着巴黎的香榭丽舍大街走。你只需要一副耳机, 即可通过取景器将你投射到模拟中。这正是VR的承诺, 还有更多。

VR如何工作？

Daydream VR耳机

你们中有些人可能还记得1960年代引入的美泰View-Master带来的刺激感。如今的VR是这种立体观光效果的现代版本：它需要在头戴式耳机的视口内设置一组镜头, 以及用于存储或计算体验的已安装设备。

Google的Tiltbrush

从纯粹观察到完全浸入, VR功能的范围取决于设备和所用耳机的类型。通过与安装的头戴式耳机同步使用遥控器, 用户可以在体验内与虚拟现实游戏或虚拟界面和应用程序中的空间中的3D对象进行交互。

VR简史及其随着时间的演变

暂时忽略VR的技术性, 并专注于旨在将我们投射到其中的身临其境的360°体验, 我们可以说虚拟现实始于19世纪的” 360度壁画(或全景画)”, 就像”虚拟现实协会”在其虚拟现实史上所说的那样。我们从早期的飞行模拟器(1929年)转变为莫顿在1960年推出的首款VR头戴式显示器, 再到Neo在1999年在《黑客帝国》中通过模拟体验了整个世界。

当今哪些公司领导着VR市场？

©Google, 三星, Oculus / Facebook, 索尼, HTC

快进到2014年, Google推出了大众市场DIY耳机, 该耳机使用智能手机来驱动VR体验：Google Cardboard。一年之后, 三星推出了Gear VR, 虚拟现实的新竞赛正式开始。 Oculus VR于2014年6月被正式收购, 加入了Facebook系列, 以加速其在虚拟现实头戴设备的高端频谱中取得统治地位的目标。

什么是增强现实(AR)？

顾名思义, 增强现实(AR)通过重叠计算机生成的图形, 图像或一组交互式数据来增强我们对世界的感知。

资料来源：苹果WWDC 2017

AR如何工作？

截至今天, AR仅需要具有摄像头和AR应用程序的智能手机。使它起作用的两个关键要素是相机在移动时捕获周围环境的能力以及计算和投影一些计算机生成的视觉效果或内容的软件。

©宜家Place AR App

行动的一个很好的例子就是宜家最近的AR应用程序, 它使任何人都可以想象该品牌的某些家具在任何空间或空间的感觉。

设计师和建筑师显然可以从这种在现实生活中创建生活尺度对象的新方法中受益。 “现在, 技术赶上了我们的雄心。 AR让我们再次重新定义了家具零售的体验, 这是我们不懈的追求, 旨在为世界各地的每个人创造更好的日常生活。”

AR简史

从1998年在美国国家橄榄球联盟(NFL)现场比赛中投下第一个虚拟黄线标记到重叠的地图数据以协助NASA飞行模拟, 增强现实已经存在于科幻小说之外数十年了。

早在1974年, 迈伦·克鲁格(Myron Kruger)在互动环境中结合了投影仪和摄像机, 这就是我们今天所知道的AR的诞生。

最近, 当ARKit通过为iPhone和iPad创建的增强现实应用开发框架ARKit进入大众市场时, AR就在Apple WWDC 17上获得了广泛应用。

ARkit vs. ARCore –苹果与谷歌争夺AR统治权

©Apple和Google

苹果公司的iOS 11 ARKit有望使AR内容开发和大众消费民主化。这是对Google ARCore的直接回应, 后者具有与Apple相反的在VR领域中利用其知识的优势。 AR设计和开发框架都有望简化和加速创建过程, 并将该技术交付给已经使用Android和iOS手机的数百万用户。

由于增强现实应用对于大众市场来说仍然是新事物, 因此, 要断言这些开发套件的真正区别还为时过早, 只是它们各自特定于各自的操作系统和核心受众。

现在, 两家最著名的科技公司(它们之间控制着99％的智能手机市场)已经在增强现实背后做出了这样的公开举动, 我们应该准备再次看到行业受到干扰。

混合现实(MR)呢？

混合现实是VR和AR的混合体, 旨在提供两全其美的体验。例如, 虽然它像VR一样使用头戴式耳机, 但可以透过半透明的视口或玻璃观看, 但也可以将视觉效果投射到我们的环境之上。

使MR脱颖而出的是其高度互动的方面, 以及它对周围环境的真实投影效果。不再仅仅依靠遥控器或电话屏幕, 我们还可以使用自然的身体和手指手势与沉浸式内容进行交互。

苹果和谷歌显然在增强现实技术方面处于领先地位, 但是今天的MR领域偏向于微软(HoloLens), 并大量资助了Magic Leap(到目前为止仅是概念演示)。

微软HoloLens和Magic Leap –混合现实竞赛的两位国王

微软HoloLens

Microsoft HoloLens全息技术

尽管Google Glass出现了商业失败, 但微软并没有回避在MR游戏中尝试使用他们自己的”全息计算机”。 ” HoloLens”的名称来自核心体验”使你能够与数字内容互动并与周围世界的全息图互动。”

魔法飞跃

图片来源：Magic Leap

作为资金最多的产品前创业公司之一, 这家由Google支持的合资企业也是科技行业有史以来最秘密的项目之一。 Magic Leap首席执行官Rony Abovitz称其为”电影现实-视觉计算的彻底转变”。这家混合现实技术公司通过充分利用虚拟和增强现实系统的优势, 解决了为交互式环境设计的挑战。

全息眼镜虽然尚未公开, 但仍使用动态数字化光场信号-将图像直接投射到眼睛中, 并使大脑” into”动, 以为是真实的。结果是更丰富, 更可信的体验。

VR, AR和MR如何重新定义我们观看和体验世界的方式？

娱乐和大众消费的VR

©乐高/星球大战

VR的兴起最明显的赢家之一就是娱乐业。乐高星球大战360体验是虚拟现实的广泛采用和实现的一个例子, 使观众有可能以完全不同的方式体验故事讲述。

通过发布首个独立的VR头戴式耳机(不需要连接电话或计算机), 科技巨头Facebook正积极推进其使VR民主化的计划。

AR重塑了任天堂的百年老店Nintendo, 几乎是一夜之间

随着Pokemon Go在2016年取得的爆炸性成功, 世界首次看到了AR如何通过在智能手机屏幕上弹出和弹出小怪物来增强它来”移动”我们的现实。

©口袋妖怪Go

混合现实。合并现实？百感交集。

由于与表亲VR和AR的区别不明显, 混合现实很难定义其未来。

就像VR一样, MR使用头戴式耳机来提供体验。但是, 混合现实设备与典型的VR硬件不同, 因为它们使用已安装的半透明眼镜(例如Google Glass), 使我们在现实世界中立于不败之地-虚拟现实与现实世界融为一体。

像AR一样, MR将数字内容和模拟叠加在我们通常看到的内容之上。但是, 混合现实体验使你能够以AR无法实现的方式与仿真进行物理交互。而且, 你不仅可以仅依靠手机屏幕, 还可以使用机身和遥控器与环境互动。

英特尔的现实路线图, 它更喜欢”混合现实”而不是混合现实(礼貌至尊技术)

VR, AR和MR的格局

为了真正起步并得到更广泛的采用, 财务牵引力将是技术牵引力和经验牵引力的关键指标。

在Alphabet的Google Ventures, 阿里巴巴和Andreessen Horowitz等知名投资者的支持下, Magic Leap迄今为止以近20亿美元的风险资金领先于MR投资游戏。

让我们回顾一下当今市场上主要VR / AR公司的主要投资。

新现实的设计考虑

为VR, AR和MR设计类似于创建新的现实。沉浸式和多维内容制作的新范式需要新的规则和考虑因素。增强, 虚拟和混合现实设计利用了从视觉设计(3D, UI)到体验设计(UX, 产品)和开发等现有技能。

从对人体解剖学, 同理心, 声音到视觉设计及其他方面的理解—在标准2D矩形画布之外进行设计时, 广告素材具有全新的竞争环境。

3D和视觉设计

虚拟现实设计人员在设计沉浸式体验和界面时必须使用完全不同的方法和工具集。更准确地说, 他们必须在2D屏幕或矩形之外进行思考, 而将其创意画布视为无限的360°空间。

一切都变成了三维, 因此, VR设计师最好与3D专家合作和/或使用WebGL和其他开放源代码工具获得对3D图形的基本了解。

流行的3D创作软件包括：

• Unity3D(设计+游戏引擎)

• Google VR区块

• Blender 3D(免费, 开源)

了解规模和定位

图片来源：HTC Vive空间要求

VR和AR设计的规模和位置考虑因素是相互关联的, 并且相互影响。一方面, 元素与查看者的距离会影响易读性以及与元素交互的难易程度。另一方面, 模拟现实中的物体比例反映了同一物体在现实世界中的大小/远近。

追踪与运动

图片来源：Oculus Rift触摸控制器

运动跟踪的概念与所使用的虚拟, 增强和混合现实硬件和软件相关联。例如, 虽然Google Cardboard主要允许从手机的加速度计进行基本运动跟踪, 但最新的Google Daydream VR耳机带有遥控器, 可让你指向事物并驱动虚拟空间内的交互。

在高端市场, 像Oculus Rift和HTC Vive这样的身临其境的系统允许响应更快的运动跟踪系统和交互式控制器。

为运动跟踪器和控制器进行设计需要对自然人的手势和身体承受能力有很好的理解。正确执行此操作有助于增强沉浸效果。

借鉴更多传统学科

资料来源：Mike Alger

在设计AR / VR / MR时, 无需重新发明轮子。与我们从印刷过渡到网络的过程几乎一样, 我们可以从很多传统艺术形式中汲取很多线索并运用许多原则。

例如, 色彩理论, 构图规则和照明最佳实践仍然适用于新媒体。由于我们仍然是现实世界, 我们正在尝试在不同的环境中进行模拟和体验, 因此, 通过利用新技术, 可以在设计我们正在构建的新现实时利用核心视觉艺术原理。

动画和过渡原理

资料来源：生命的幻觉

动画原理也是如此—在应用”动画12项原理”(迪士尼除外)的情况下, 虚拟现实中的过渡效果和运动会获得很大的可信度。让我们简要回顾一下它们：

1. 挤压和拉伸：扩展和压缩对象以模拟运动中的重量和体积。

2. 预期：表明即将采取重要行动的指标。

3. 阶段：在对象的每个状态/位置都有明确的意图。

4. 直截了当并构成一个姿势：首先定义开始和结束状态, 然后填充空白。

5. 后续操作和重叠操作：当许多运动停止时, 它们并不会立即全部停止。

6. 慢进慢出：又名缓动效果-先变慢, 再变快, 再变慢。

7. 弧度：简而言之, 在大多数动作中都增加了一点曲线。

8. 次要动作：添加到主要动作中以加强或补充它。

9. 时间：使用速度或延迟来模拟物理或时间尺度。

10. 夸张：强调特定动作以帮助强调某些内容。

11. 实体图：使事物看起来更立体。

12. 上诉：该原则要求具有趣味性和吸引力。

工具和资源

为了使这些新兴技术民主化并激发共同创造的精神, 许多公司与世界分享了他们的设计和开发框架。以下是一些关键资源, 可帮助你开始使用虚拟现实, 增强现实和混合现实：

• Facebook设计– VR资源

• 苹果-ARkit

• Microsoft HoloLens混合现实– MR套件

增强现实, 虚拟现实和混合现实的未来

如果我们考虑《 Pokemon Go》在全球范围内的成功, AR的采用率将会更高。如今, 体验增强现实所需的全部是一部具有最新OS, 一台像样的相机和一个AR应用程序的智能手机-无需花钱, 而且我们拥有整个世界。

苹果最近加入AR游戏有望进一步推动增强现实趋势的发展。蒂姆·库克(Tim Cook)在此问题上表达了自己的立场：”显然, VR有一些很酷的利基因素, 但我认为这并不深刻。 AR的意义深远。”

尽管比AR或MR的历史悠久, 但虚拟现实似乎仍然存在观众问题, 这主要是因为获得像样的VR头戴设备的高昂成本, 长时间使用造成的身体不适以及缺乏该技术的具体使用案例。

“虚拟现实如何工作？”这是我们在网上以及VR活动中经常听到的一个问题。尽管如此, 许多行业仍可以利用该技术创造新的机会。例如, 汽车行业中的虚拟现实显示了一些令人兴奋的可能性。

最后, 混合现实是真实, 增强和虚拟现实的完美融合。 “应用层出不穷, ” Avegant首席执行官Joerg Tewes说。他沉思于设计师和工程师如何直接用手操作3D模型。他补充说：”混合现实使人们可以直接与他们的想法互动, 而不是在屏幕或键盘上。”

世界正以前所未有的沉浸式3D内容和数字领域扩展边界。对于设计师, 工程师和其他公司来说, 这是参加革命的难得机会。

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