未来元宇宙视觉呈现形态—XR虚拟技术详解

XR作为元宇宙的入门券，究竟是一项什么技术呢？实际上，XR即扩展现实（Extended Reality，简称XR），包含了AR（增强现实）、VR（虚拟现实）、MR（混合现实），是通过相应的硬件设备，并结合多种软件技术手段，将虚拟内容与真实场景融合，在XR虚拟演播厅中建造一个如梦似幻的虚拟世界。

未来，人类的交互方式将由2D交互转向更具效率的3D交互。3D视觉交互系统则取决于虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）的发展，这些技术统称为“扩展现实”（XR）。其中VR虚拟现实技术则是利用头戴设备模拟真实世界；AR增强现实则是通过电子设备（如手机、平板、眼镜等）将各种信息和影像叠加到现实世界中；MR混合现实介于VR和AR之间，是在虚拟世界、现实世界和用户之间，利用数字技术实现实时交互的复杂环境。

AR全称Augmented Reality，即增强现实技术。这项技术是利用电脑技术将虚拟的信息叠加到真实世界，通过手机、平板电脑等设备显示出来，被人们所感知，从而实现真实与虚拟的大融合，丰富现实世界。简而言之，就是将本身平面的内容“活起来”，变为3D，赋予实物更多的信息，增强立体感，加强视觉效果和互动体验感。AR技术的常见应用，是利用手机摄像头，扫描现实世界的物体，通过图像识别技术在手机上显示相对应的图片、音视频、3D模型等。如一些软件的“AR红包”功能等。而更深层次的AR技术应用仍在探索中。

VR全称Virtual Reality，即虚拟现实技术，又称灵境技术，具有沉浸性、交互性和构想性特征。VR技术集合了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术等多种技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的功能，使人恍若身临其境，沉浸在计算机生成的虚拟世界中，并能通过语言、手势等进行实时交流，增强进入感和沉浸感。通过VR技术，让人在感受真实世界逼真的同时，还能突破时空等条件限制，感受到进入虚拟世界的奇妙体验。VR技术的应用十分广泛，如宇航员利用VR仿真技术进行训练；建筑师将图纸制作成三维虚拟建筑物，方便体验与修改；房地产商让客户能身临其境地参观房屋；娱乐业制作的虚拟舞台场景等等。

MR全称Mixed Reality，即混合现实技术，是虚拟现实技术的进一步发展。它是通过在虚拟环境中引入现实场景信息，将虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈信息的桥梁，从而增强用户体验的真实感。MR技术的关键点就是与现实世界进行交互和信息的及时获取，也因此它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。MR是VR和AR的融合形态，能够将真实世界和虚拟世界进行融合，产生新的可视化环境。并且产生的虚拟动画能够和真实世界进行实时交互，而这是AR所不具备的。例如MR技术下产生的卡通人物，能根据现实场景做出实时反应，碰见水会绕道、自己跳到桌子上、躺在沙发上等等，虽然“绕道”、“跳跃”、“躺下”这些动作都是程序预先设定的，但人物可以通过实况信息做出相应反应，这也是MR最大的特点之一。如果环境都是虚拟的，那就是VR；如果展现出来的虚拟信息只是与虚拟事物的简单叠加，那则是AR。MR和AR的区别，简单而言：AR只管叠加虚拟环境却不需理会现实，但MR能通过一个摄像头让你看到裸眼都看不到的现实。MR技术的虚拟与现实的交互反馈能够使人们在相距很远的情况下进行交流，极具操作性，如在5G网络的加持下，相隔两地的医生能同步进行手术和指导，在医学领域极富意义。

目前XR虚拟技术大量应用在视听影视制作行业，XR虚拟演播厅的建造更是为XR虚拟技术的应用提供了新的发展空间。由VR、AR、MR共同组成的XR，将为我们带来不一样的未来。

审核编辑 黄昊宇