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繼智能手機、平板電腦之后，虛擬現實(VR)與增強現實(AR)有潛力成為下一個重大通用計算平臺。

從當前來看，更多的公司選擇從VR領域進行切入，各大研究公司、投行針對VR領域的研究報告也層出不窮，相比之下，AR領域卻稍顯平淡。

騰訊科技旗下VR次元綜合多家研究機構更為細化的報告，發布全球首份綜合性AR報告，在這份報告中，他們將對AR的發展趨勢、未來的挑戰、應用領域、可能創造和顛覆的市場進行分析和預測。

VR和AR有著不同的應用領域、技術和市場機會，因此區分兩者之間的不同至關重要。

AR是將計算機生成的虛擬世界套在現實世界上，即把數字想象世界加在真實世界之上。最典型的AR設備就是谷歌眼鏡。這種智能眼鏡將觸控板、攝像頭以及LED顯示器結合起來，通過顯示器，用戶可以聯網，并在視野內使用地圖、電子郵件等服務。其他知名的AR產品還有微軟的HoloLens，創業公司則以Magic Leap為典型代表。

AR具備三個主要特征：

1、融合虛擬和現實：

與VR技術不同的是，AR技術不會把使用者與真實世界隔開，而是將計算機生成的虛擬物體和信息疊加到真實世界的場景中來，以實現對現實場景更直觀深入的了解和解讀，在有限的時間和有限的場景中實現與現實相關知識領域的理解。增強的信息可以是與真實物體相關的非幾何信息，如視頻、文字，也可以是幾何信息，如虛擬的三維物體和場景。

2、實時交互：

通過增強現實系統中的交互接口設備，人們以自然方式與增強現實環境進行交互操作，這種交互要滿足實時性。

3、三維注冊：

“注冊”(這里也可以解釋為跟蹤和定位)指的是將計算機產生的虛擬物體與真實環境進行一一對應，且用戶在真實環境中運動時，也將繼續維持正確的對準關系。

VR是讓用戶置身于一個想象出來或者重新復制的世界，或是模擬真實的世界。VR領域主要的產品包括Oculus、索尼PlayStation VR、HTC Vive和三星Gear VR。(有關VR更詳細的內容，可以參考VR次元發布的德銀VR報告和高盛VR報告)

區分VR和AR的一個簡單的方法是：VR需要用一個不透明的頭戴設備完成虛擬世界里的沉浸體驗，而AR需要清晰的頭戴設備看清真實世界和重疊在上面的信息和圖像。

AR發展簡史：

AR技術的起源可追溯到“VR之父”Morton Heilig在上個世紀五、六十年代所發明的 Sensorama Stimulator。

Heilig是一名哲學家、電影制作人和發明家。他利用他在電影拍攝上經驗設計出了Sensorama Stimulator，并在1962年獲得了專利。

Sensorama Stimulator使用圖像、聲音、風扇、香味和震動，讓用戶感受在紐約布魯克林街道上騎著摩托車風馳電掣的場景。盡管這臺機器大且笨重，但在當時卻非常超前。令人遺憾的是，Heilig沒有能夠獲得所需的資金支持讓這個發明商業化。

AR歷史上的下一個重大里程碑是第一臺頭戴式AR設備的發明。1968年，哈佛副教授Ivan Sutherland跟他的學生Bob Sproull合作發明了Sutherland稱之為“終極顯示器”的AR設備。使用這個設備的用戶可以通過一個雙目鏡看到一個簡單三維房間模型，用戶還可以使用視覺和頭部運動跟蹤改變視角。盡管用戶交互界面是頭戴的，然而系統主體部分卻又大又重，不能戴在用戶頭上，只能懸掛在用戶頭頂的天花板上。這套系統也因此被命名為“達摩克利斯之劍”。

盡管這些早期的發明屬于AR的范疇，但實際上，直到1990年，波音公司研究員Tom Caudell才創造了“AR”這個術語。Caudell和他的同事設計了一個輔助飛機布線系統，用于代替笨重的示例圖版。這個頭戴設備將布線圖或者裝配指南投射到特殊的可再用方板上。這些AR投影可以通過計算機快速輕松地更改，機械師再也不需要手工重新改造或者制作示例圖版。

大約在1998年，AR第一次出現在大眾平臺上。當時有電視臺在橄欖球賽電視轉播上使用AR技術將得分線疊加到屏幕中的球場上。此后，AR技術開始被用于天氣預報——天氣預報制作者將計算機圖像疊加到現實圖像和地圖上面。從那時起，AR真正地開始了其爆炸式的發展。

2000年，Bruce H. Thomas在澳大利亞南澳大學可穿戴計算機實驗室開發了第一款手機室外AR游戲——ARQuake。2008年左右，AR開始被用于地圖等手機應用上。2013年，谷歌發布了谷歌眼鏡，2015年，微軟發布HoloLens，這是一款能將計算機生成圖像(全息圖)疊加到用戶周圍世界中的頭戴式AR設備，也正是隨著這兩款產品的出現，更多的人開始了解AR。

AR硬件概覽：

AR硬件發展的驅動力源于計算機處理器、顯示技術、傳感器、移動網絡速率、電池續航等多個領域的技術進步。

目前能夠確定的AR硬件類型有以下幾種：

• 手持設備

• 固定式AR系統

• 空間增強現實(SAR)系統

• 頭戴式顯示器(HMD)

• 智能眼鏡

• 智能透鏡

手持設備

智能手機正是手持設備的代表，這些設備正在變得越來越好——顯示器分辨率越來越高，處理器越來越強，相機成像質量越來越好，傳感器越來越多，提供著加速計、GPS、羅盤等等功能……這些成為了天然的AR平臺。盡管手持設備是消費者接觸AR應用最為方便的形式，但由于大部分手持設備不具備可穿戴功能，因此用戶無法獲得雙手解放的AR體驗。

固定式AR系統

固定式AR系統適用于固定場所中需要更大顯示屏或更高分辨率的場景。與移動AR設備不同的是，這些極少移動的系統可以搭載更加先進的相機系統，因此能夠更加精確地識別人物和場景。此外，顯示單元往往能呈現出更加真實的畫面，而且受陽光或照明等環境因素影響較小。

空間增強現實（SAR）系統

與其它所有系統不同的是，空間增強現實(SAR)系統的虛擬內容直接投影在現實世界中。SAR系統往往固定在自然中。任何物理表面，如墻、桌、泡沫、木塊甚至是人體都可以成為可交互的顯示屏。隨著投影設備尺寸、成本、功耗的降低以及3D投影的不斷進步，各種全新的交互及顯示形式正在不斷涌現。SAR系統最大的優點在于，現實世界的反射在這里更加精確，即虛擬信息能夠以實際的比例和大小呈現在眼前。此外在觀看人數較多時，內容也能看清，這個案例可以用來實現同步辦公。

頭戴式顯示器（HMD）

HMD代表著另一種快速發展的AR硬件類型。HMD由一個頭戴裝置(如頭盔)，以及與之搭配的一塊或多塊(微型)顯示屏組成。HMD將現實世界和虛擬物體的畫面重疊顯示在用戶視野中。換而言之，用戶不會直接看到現實，看到的是現實的增強視頻畫面。如果顯示屏只覆蓋用戶的一只眼睛，這樣的HMD稱為單眼HMD，另一種是兩只眼睛都看顯示屏的雙眼HMD。先進的HMD通常能夠搭載具有很高自由度的傳感器，用戶可以在前后、上下、左右、俯仰、偏轉和滾動六個方向自由移動頭部。該系統因此能夠實現虛擬信息與現實世界的貼合，并根據用戶頭部移動作做相應的畫面調整。

智能眼鏡

消費電子行業的許多公司認為，智能眼鏡將會成為智能手機后下一大全球熱賣消費產品。這些AR設備實際上是帶有屏幕、相機和話筒的眼鏡。根據這一概念，用戶的現實世界視角被AR設備截取，增強后的畫面重新顯示在用戶視野中。AR畫面透過眼鏡鏡片，或者通過眼鏡鏡片反射，從而進入眼球。智能眼鏡技術最為突出的例子是谷歌眼鏡和Vuzix M100。不過，目前開發中的最令人激動的智能眼鏡要數Atheer One——該智能眼鏡配有3D景深傳感器，用戶可以實際控制眼前顯示的虛擬內容。

智能透鏡

智能眼鏡絕不是故事的結局。越來越多的研究投入到能顯示AR畫面的智能透鏡上;微軟、谷歌等公司也正忙于宣布自己的智能透鏡項目。

智能透鏡的理念是在傳統透鏡中集成控制電路、通信電路、微型天線、LED及其它光電組件，從而形成一套功能系統。未來或許可以用成千上萬顆LED直接在眼前形成畫面，從而讓透鏡變成顯示屏。然而，還必須克服一系列難題，比如說如何給透鏡供電，如何保證人眼不受傷害等等。

在這一章的最后，我們簡單看下AR技術會應用到哪些領域：

考古：

在古代遺跡上顯示遺跡原本的樣子。

藝術：

跟蹤眼球移動并將這些移動顯示在屏幕上，幫助殘疾人進行藝術創作。

商業：

顯示產品的多種定制選項或者補充信息。

教育：

將文本、圖像、視頻和音頻疊加到學生周圍的實時環境中。

時尚：

顯示不同的妝容和發型用在一個人身上的效果。

游戲：

運用真實世界環境讓用戶在游戲中進行互動，獲得不同的體驗。

醫藥：

通過虛擬X光將病人的內臟器官投射到他們的皮膚上。

軍事：

使用AR眼鏡向士兵展示戰場中出現的人和物體，并附上相關信息，以幫助士兵避開潛在的危險。

導航：

將道路和街道的名字跟其他相關信息一起標記到現實地圖中，或者在擋風玻璃上顯示目的地方向、天氣、地形、路況、交通信息，提示潛在危險。

體育：

顯示橄欖球場的得分線、高爾夫球的飛行路線和冰球移動的軌跡。

電視：

在天氣預報中顯示天氣視覺效果和圖像。