陕西省科学技术协会科普宣传专栏 行走在现实与虚拟之间

  张梅

你走近一间房子，时而成为一名斗士，为捍卫人类星球而战；时而成为一名“购物狂”，体验着“买买买”的乐趣；时而又成为一名老叟，享受着“采菊东篱下”的闲适……只要你愿意，你的角色在不同场景间随意变换。这不是科幻，未来一天，混合现实技术或许将带我们自如地行走在现实与虚拟之间，真实体验那些只能在电影中看到的场景。这一期就让我们走近混合现实技术。

混合现实技术是虚拟现实技术的进一步发展，是一种技术组合。该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。

混合现实技术不仅提供新的观看方法，还提供新的输入方法，而且所有方法相互结合。混合现实通过结合数字和物理现实整合了AR、VR和物联网技术的潜力，它不是完全从真实世界中移除用户，或是简单地将内容叠加在视野上，而是将智能物理、重力、尺寸，甚至个性等数字内容按需添加到我们周围空间上，进而模糊真实和想象之间的界限，同时消除干扰我们做出快速决策、吸收和处理关键信息的障碍。

虚拟现实我们并不陌生，如今虚拟现实的娱乐产品已经走向市场。在很多地方，我们都能近距离感受虚拟现实。那么，混合现实和虚拟现实还有增强现实有什么区别呢？混合现实（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。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虚拟现实的领域了。如果展现出来的虚拟信息只能简单叠加在现实事物上，那就是增强现实。混合现实的关键点就是与现实世界进行交互和信息的及时获取。

实际上，混合现实与增强现实很相似。两者都是把计算机所生成的虚拟对象融合到真实的环境当中，为虚拟世界与现实世界建立桥梁。但是，有很多人会把混合现实与增强现实混为一谈，甚至认为两者是同一样东西。相对于增强现实而言，混合现实对虚实融合要求更高，虚拟物体在真实环境中所占的比例也更多。增强现实的虚拟物体只是简单叠加于真实环境之中，并不能正确处理虚拟物体与真实物体之间的遮挡关系，而混合现实则要求系统能正确处理虚拟物体与真实物体之间的遮挡关系；增强现实系统的虚拟物体一般很少，或只是一些简单的2D文字，混合现实的虚拟物体或虚拟场景则可以很多。

简单说来，混合现实就是“数字化现实+虚拟数字画面”，利用混合现实技术，用户可以看到真实世界，同时也会看到虚拟的物体。混合现实将虚拟物体置于真实世界中，并让用户可以与这些虚拟物体进行互动；虚拟现实是纯虚拟数字画面，利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，观察三度空间内的事物；增强现实是“真实世界+数字化信息”，通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

混合现实有哪些实际应用呢？一般来说，虚拟现实的常见载体都是智能眼镜，如今，第一款融合了混合现实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，混合现实与增强现实更为接近，都是一半现实一半虚拟影像，但传统增强现实技术运用棱镜光学原理折射现实影像，视角不如虚拟现实视角大，清晰度也会受到影响。为了解决视角和清晰度问题，新型的混合现实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。

总之，混合现实技术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。正是因为此混合现实技术更有想象空间，它将物理世界实时并且彻底地数字化了，又同时包含了虚拟现实和增强现实设备的功能。

世界各大科技公司都争先布局混合现实技术。根据最近发布的专利，微软正在研究一种设备，可以在混合和虚拟现实中为用户提供触觉反馈。该专利专门用于“静电滑动离合器”，适配用户的手和手臂。例如，一系列电极以不同的电压刺激用户的手，当握住虚拟物体时感觉完全握紧拳头。该专利指出，这项技术可以用于完整的虚拟现实体验和“混合现实”。

同时，微软推出了新的头戴式头显（HMD）测试套件，这是一种用于验证Windows混合现实PC和HMD的新工具。这款新的HMD测试套件扩展了微软测试工具（MUTT），为开发人员提供了多种预成型测试和功能的方法。HMD测试套件由许多不同的部件组成，包括一个Ardunio兼容的基座和三个堆叠的附加板，称为Shields。所有这些都被称为HMD套件主控，其中还包含一个独立的主板，用于安装在HMD测试套件的HMD内部。HMD测试功能安装在HMD上，可以测试HMD的显示屏，并通过服务连接器让用户测试运动，让用户进一步选择。

谷歌Tango项目的负责人Johnny Lee表示，在不久的将来能看到AR平台能够与Daydream VR平台相结合。两者的协同操作将为谷歌提供一个进入混合现实领域的窗口。虽然这两种技术已经可以通过一个模组打包在Moto Z和华硕日前推出的ZenFone AR上，但这两个智能手机都不能同时运行两种技术。谷歌不仅正期待着这两种技术可以在单个设备上运行，而且已经在积极地努力。

位于美国的增强现实公司Magic Leap公布并发售首款混合现实头显。Magic Leap更新了网站，展示了混合现实头显Magic Leap One的照片。这款产品包括一副尺寸很大，有着蒸汽朋克美学的眼镜，以及一台控制器和可以佩戴在腰上的计算设备。Magic Leap同步开始发售这款硬件产品的“创意者版本”，其中还会包括软件开发工具包（SDK）以便开发相关应用。

当然，这一系列技术不仅仅是应用在娱乐中，随着技术的不断发展成熟，我们的教育、医疗、交通、社交等更多领域将因此而发生重大变革。

（综合陕西科技情报相关信息）

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