增强现实与虚拟现实与混合现实-入门指南

今天的技术已经走过了很长一段路，从View-Master的薄纸板光盘包含七个立体3D小型彩色照片到今天的VR及其近亲AR。事实上，由于Facebook，谷歌，三星以及许多其他投资高价值回报的巨头投入巨资，虚拟和增强现实正在越来越频繁地进入我们的生活。

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包含：

• VR，AR和MR之间的细微差别
• 回顾一下VR / AR的演变过程
• 对生活的影响

什么是虚拟现实（VR）？

虚拟现实（VR）是设备投射到用户视线中的模拟和沉浸式体验。想象一下，坐在旧金山的地下室体验走在巴黎的街道上的感觉，其实，您只需要一个耳机，通过取景器将您投射到模拟中。这就是VR。

VR如何运作？

你们中的一些人可能还记得使用美泰公司20世纪60年代推出的View-Master时的惊险体验。今天的VR是立体观光效果的现代版本：它需要耳机上的视口内的一组镜头和存储或计算体验的安装设备。

从纯观察到完全沉浸，VR功能的范围取决于所使用的设备和耳机类型。使用遥控器与安装的耳机同步，用户可以在体验中与空间中的3D对象进行交互 - 无论是VR游戏还是虚拟界面和应用程序。

VR的简史及其随时间的演变

暂且不谈VR的技术性，并专注于它旨在让我们投入的沉浸式360°体验，我们可以认为虚拟现实始于十九世纪的“360度壁画（或全景画）”， “正如虚拟现实社会所阐述的虚拟现实史。我们从1960年的早期飞行模拟器（1929年）转移到Morton的第一台VR头戴式显示器，到1999年在Ne Matrix体验整个世界作为模拟。

哪些公司今天领导VR市场？

谷歌，三星，Oculus / Facebook，索尼，HTC

快进到2014年，谷歌推出了一款大众市场DIY耳机，它使用智能手机来推动VR体验：Google Cardboard。一年之后三星凭借他们的Gear VR进行了追随，而虚拟现实的新竞赛正式开始。Oculus VR于2014年6月正式收购，加入Facebook家族，以加速其在虚拟现实耳机高端领域的统治地位。

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，增加了我们对世界的感知。

AR如何运作？

截至今天，AR只需要配备相机和AR应用程序的智能手机。使其工作的两个关键因素是摄像机在移动时捕捉周围环境的能力以及计算和投影计算机生成的视觉效果或内容的软件。

其中一个很好的例子是宜家最近的AR应用程序，它允许任何人想象一下这个品牌家具的任何空间或空间。

设计师和建筑师可以从这种在现实生活环境中创建生命尺度对象的新方法中获益。“现在，技术已经赶上了我们的雄心壮志。AR让我们再次重新定义家具零售的体验，我们不遗余力地为每个人创造更好的日常生活，“ 宜家家居系统数字化转型负责人Michael Valdsgaard说。

AR的简史

从1998年现场NFL比赛中的第一个虚拟黄线标记投射到重叠地图数据以协助NASA飞行模拟，增强现实已经存在于科幻小说之外数十年。

早在1974年，Myron Kruger就在一个互动的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，AR在苹果公司的WWDC 17上采用了一个巨大的飞跃，当AR开发通过ARKit向大众推出时，ARKit是为iPhone和iPad创建的增强现实应用程序的开发框架。

ARkit vs. ARCore - Apple和Google之间争夺AR统治的斗争

Apple的 iOS版ARKit承诺将AR内容开发和大众消费民主化。这是对谷歌ARCore的直接反应，与苹果公司相反，他们的优势在于利用其在VR领域的知识。AR设计和开发框架都有望简化和加速创建过程，并将技术掌握在已经使用Android和iOS手机的数百万人手中。

由于增强现实应用程序仍然是大众市场的新手，现在判断这些开发工具包的真正差异还为时尚早，除了它们各自特定于其自己的操作系统和核心受众。

现在，两家最着名的科技公司 - 他们控制着99％的智能手机市场 - 已经在增强现实背后做出了如此公开的举动，我们应该准备再次看到行业受到干扰。

混合现实（MR）怎么样？

混合现实是VR和AR的混合体，旨在提供两全其美。例如，虽然它使用像VR一样的耳机，透过半透明的视口或玻璃，但它也会在我们的环境中投射视觉效果。

让MR脱颖而出的是它高度互动的方面，以及它为周围环境增添的投影的逼真渲染。我们可以使用自然的身体和手指手势与沉浸式内容互动，而不仅仅依赖于遥控器或手机屏幕。

苹果和谷歌显然在AR技术方面处于领先地位，但今天的MR版本有利于微软（HoloLens），并大量资助Magic Leap（迄今为止只有概念演示）。

微软HoloLens和魔术飞跃 - 混合现实赛的两位国王

Microsoft HoloLens

Microsoft HoloLens全息技术

尽管谷歌眼镜的商业失败，微软并没有回避在MR游戏中尝试自己的“全息计算机”。“HoloLens”这个名字来自核心体验“让您能够与您的数字内容互动，并与您周围的全息图进行互动。”

魔术飞跃

作为资金最充足的前产品创业公司之一，这家由Google支持的合资企业也是科技行业最具秘密性的项目之一。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利用虚拟和增强现实系统的优势，解决了设计交互式环境的挑战。

虽然它尚未公开，但全息眼镜使用动态数字化光场信号 - 将图像直接投射到眼睛中并“欺骗”大脑认为它是真实的。结果是更丰富，更可信的增强体验。

VR，AR和MR如何重新定义我们看到和体验世界的方式？

VR出现的一个显而易见的赢家是娱乐业。乐高星球大战360体验是虚拟现实大量采用和实施的一个例子，使观众可以以完全不同的方式体验故事。

通过宣布第一款独立的VR耳机（不需要连接手机或电脑），科技巨头Facebook正在制定计划，以实现VR的民主化。

AR重塑任天堂 - 一家拥有百年历史的公司

随着2016年Pokemon Go的爆炸性成功，全世界首次看到AR如何通过在我们的智能手机屏幕内外弹出小怪物来增强它来“移动”我们的现实。

混合现实

由于与堂兄弟VR和AR的区别不明，混合现实很难定义其未来。

就像VR一样，MR使用耳机来启动体验。但混合现实设备与典型的VR硬件不同，因为它们使用像Google Glass这样的安装半透明眼镜，让我们能够在现实世界中保持基础 - 虚拟现实与实际现实相结合。

与AR一样，MR在我们通常会看到的内容之上覆盖数字内容和模拟。但是混合现实体验让你能够以AR无法实现的方式与模拟进行物理交互。而不是单独依赖于您的手机屏幕，您可以使用您的身体和遥控器更加互动地与环境互动。

根据英特尔的现实路线图，它将“合并现实”更喜欢混合现实

数字中的VR，AR和MR格局

为了真正获得并广泛采用，财务牵引力将成为技术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以近20亿美元的风险投资引领了MR投资游戏。

让我们回顾一下目前市场上主要VR / AR公司的主要投资。

VR，AR和MR的设计类似于创造新的现实。这种沉浸式和多维内容制作的新范例需要新的规则和考虑因素。增强，虚拟和混合现实设计利用现有技能，从视觉设计（3D，UI）到体验设计（UX，产品）和开发等。

从对人体解剖学，同理心，声音到视觉设计等方面的理解 - 当涉及到标准2D矩形画布之外的设计时，创意有一个全新的竞争环境。

3D和视觉设计

虚拟现实设计师在制作沉浸式体验和界面时必须使用完全不同的方法和工具集。更确切地说，他们必须在2D屏幕或矩形之外思考，而是将他们的创意画布视为无限的360°空间。

一切都变得三维，因此，VR设计师最好与3D专家合作和/或使用WebGL和其他开源工具获得对3D图形的基本理解。

流行的3D创作软件包括：

• Unity3D（设计+游戏引擎）
• 谷歌VR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设计的比例和定位考虑因素相互关联并相互影响。一方面，元素与观看者的距离影响易读性以及人们与其交互的容易程度。另一方面，模拟现实中的对象的比例反映了同一对象在真实世界中的大/小，或远/近。

跟踪和运动

图片来源：Oculus Rift Touch Controllers

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主要允许通过手机的加速度计进行基本运动跟踪，但最新的Google Daydream VR耳机配备了一个遥控器，可让您指出事物并推动虚拟空间内的互动。

在频谱的高端，像Oculus Rift和HTC Vive这样的沉浸式系统允许更灵敏的运动跟踪系统和交互式控制器。

设计运动跟踪器和控制器需要很好地理解自然的人体姿势和物理支持。正确使用有助于增强沉浸效果。

从更传统的学科中汲取灵感

在设计AR / VR / MR时，没有必要重新发明。与我们从印刷品转变为网络时的情况大致相同，我们可以采用更多传统艺术形式，并采用许多原则。

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。因为它仍然是我们试图在不同环境中模拟和体验的真实世界，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则。

动画与过渡原理

动画原则也是如此 - 当应用12种动画原理（迪士尼以外的其他原型）时，虚拟现实中的过渡效果和运动获得了很多可信度。让我们简要回顾一下：

1. 壁球和拉伸：扩展和压缩物体以模拟运动中的重量和体积。
2. 预期：即将发生重要行动的指标。
3. 分段：在对象的每个状态/位置具有明确的意图。
4. 直线前进和姿势姿势：首先定义开始和结束状态，然后填补间隙。
5. 跟进和重叠动作：当许多动作停止时，它们不会立即停止。
6. 慢入和慢出： Aka缓和效果 - 变慢，然后快，然后变慢。
7. 弧形：简单地说，在大多数动作中添加一点曲线。
8. 次要操作：添加主要操作以强化或补充它。
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事物。
11. 实体图纸：让事物看起来更加立体。
12. 上诉：这一原则需要有趣和引人注目的特征。

为了使这些新兴技术民主化并激发共同创造的精神，许多公司与全世界分享他们的设计和开发框架。以下是一些关键资源，可帮助您了解虚拟，增强和混合现实：

增强，虚拟和混合现实的未来

如果我们考虑Pokemon Go的全球成功，AR已经显示出更广泛的采用率。今天，体验增强现实所需要的只是拥有最新操作系统的智能手机，体面的相机和AR应用程序 - 没有入门成本，我们将整个世界作为我们的画布。

Apple最近进入AR游戏有望进一步推动增强现实趋势。蒂姆库克在这个问题上表达了自己的立场：“VR显然有一些很酷的利基，但我认为这并不深刻。AR非常深刻。“

尽管历史比AR或MR更长，但虚拟现实似乎存在观众问题，主要是因为采用体面的VR耳机的高成本，长时间使用时的身体不适以及缺乏该技术的具体使用案例。

“虚拟现实如何运作？”是我们经常在网上和VR活动中听到的问题。尽管如此，许多部门都可以利用这项技术创造新的机会。例如，汽车行业的虚拟现实展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。“应用程序是无穷无尽的，” Avegant首席执行官Joerg Tewes 说。他讲述了设计师和工程师如何用手直接操纵3D模型。“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，”他补充道。

世界即将以前所未有的沉浸式3D内容和数字领域扩展其边界。对于设计师，工程师和公司来说，这是一个独特的机会，可以加入革命。

文章来源：Tidjane Tall/www.toptal.com

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