VR和AR分别指什么,VR 技术的核心原理

题图来自Unsplash，基于CC0协议

导读

当谈到VR和AR这些现代技术词汇，相信很多人都听说过它们，但未必真正搞懂它们具体指什么。其实，VR和AR是当前增强现实与虚拟现实应用的缩写：

• VR是Virtual Reality的缩写，中文译为虚拟现实；
• AR则是Augmented Reality的缩写，通常被翻译成增强现实技术。

虚拟现实和增强现实虽然名字听起来很接近，但它们在本质上的差别非常大。
虚拟现实技术完全营造一个虚拟世界，使用者就像暂时脱离了"物理现实"，暂时"走入"由计算机生成的三维虚拟环境；
而增强现实技术则是将虚拟信息（如人物动画、游戏界面、3D数据模型等）添加到对现实世界的认知中，用来强化和扩充我们周围的现实场景，这有点像我们玩手机APP游戏时使用AR功能叠加显示游戏角色，或是用手机地图导航时叠加显示导航提示信息等。

在技术实现上，VR系统需要完全屏蔽现实世界，并在显示器上用阴电子射线或数码光栅等技术生成与真实环境极为相似的画面，然后通过高速刷新的显示器、位置跟踪器（确保头部移动时图像同步转动）以及声音模拟器等传感器，营造出足够沉浸的幻觉，让人"身临其境"。
AR系统通过一个透明或半透明的显示屏（如智能眼镜），让使用者即使在真实环境里，也能看到叠加了虚拟信息的景象，其核心原理包括摄像头跟踪、GPS定位、深度摄像头辅助扫描等，能够让虚拟物体在现实中"安家落户"。

VR和AR的应用领域虽有重叠，但也截然不同。
VR主要用于游戏娱乐、教育培训、医疗手术模拟、军事训练等追求"完全沉浸式体验"的场合。
AR则广泛应用于导航软件、工业智能维护、建筑行业可视化设计、营销展示、互动娱乐等领域，它是在现实世界上添加一层虚拟信息，以达到"增强场景感知度"的目的。

提及VR和AR的发展历史，早在1968年，美国伊利诺伊斯大学就已经研发出了全球第一个VR头显装置"VIVEDO 11014"，但这主要是一款带有3D视觉和声音模拟的半立体显示设备，与现代VR装备仍有巨大差异。
真正意义上的现代VR头显是在1995年由日本本田公司搭载显示技术首次投入试验，之后由眼科学教授等研发人员不断改进；
2014年Oculus Rift的出现和任天堂发布Labo虚拟一起，更是让VR技术真正进入大众视野，成为可快速消费的商品。
至于AR技术，则看上去起源更早，早期人们只是将数字图像叠加到真实场景中提升认知，到随着移动设备普及及5G网络发展，人们开始使用各种APP在真实世界中叠加虚拟物体，比如Google推出的Google Street View、任天堂的Labo、Microsoft的HoloLens等产品都很大程度上推动了AR技术的传播和应用。