2023年11月17日

专题丨视觉呈现的终极形式XR扩展现实技术

作者 admin

近日,有消息称,腾讯即将成立XR部门。 尽管该消息尚未得到官方证实,但已引发外界猜测。 早在年初,市场就有消息称腾讯正在开发这项业务。 腾讯当时表示,XR业务是公司针对真实互联网而大力打造的一项全新业务。 目标是在行业领袖的带领下打造一支世界一流的硬技术团队。 那么,XR到底是一种什么样的技术呢? 事实上,XR就是扩展现实(Extend Reality,简称XR)。 XR(扩展现实)技术包括AR(增强现实)、VR(虚拟现实)和MR(混合现实)。 利用硬件设备结合多种技术手段,将虚拟内容与真实场景融为一体。

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什么是扩展现实

前面提到,XR 是“扩展现实”的缩写。 未来,人类交互将从2D交互转变为更高效的3D交互。 3D视觉交互系统依赖于虚拟现实(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)。 虚拟现实技术利用头戴式设备模拟现实世界中的3D交互环境; 增强现实通过电子设备(如手机、平板电脑、眼镜等)将各种信息和图像叠加到现实世界中; 混合现实是介于VR和AR之间的虚拟世界、现实世界和用户之间,利用数字技术实现复杂环境的实时交互。

AR的全称是Augmented Reality,即增强现实技术。 该技术利用计算机技术将虚拟信息叠加到现实世界上,通过手机、平板电脑等设备显示出来,并被人们感知,从而实现现实与虚拟的伟大融合,丰富现实世界。 简而言之,就是让二维内容“活起来”,赋予实物更多的信息,增强立体感,增强视觉效果和交互体验。 AR技术的一个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应的图片、音视频、3D模型等。 比如一些软件的“AR红包”功能等。而更深层次的AR技术应用还在探索中。

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VR的全称是Virtual Reality,即虚拟现实技术,也称为精神境界技术。 它具有沉浸式、互动性、想象力等特点。 VR技术综合了计算机图形学、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、多传感器技术等技术,模拟人类视觉、听觉、触觉等感觉器官的功能,使人们感觉就像身临其境,沉浸在计算机生成的虚拟世界中,并且可以通过语言、手势等进行实时交流,增强进入感和沉浸感。 通过VR技术,人们不仅可以真实地感受现实世界,还可以突破时间和空间的限制,体验进入虚拟世界的美妙体验。 VR技术得到广泛应用。 例如,宇航员利用VR模拟技术进行训练; 建筑师将图纸变成三维虚拟建筑,方便体验和修改; 房地产开发商让顾客身临其境地看房; 娱乐行业制作的虚拟现实系统舞台场景等。

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MR代表Mixed Reality,即混合现实技术,是虚拟现实技术的进一步发展。 它将真实场景信息引入虚拟环境中,搭建虚拟世界、现实世界和用户之间交互反馈信息的桥梁,从而增强用户体验的真实感。 MR技术的关键点是与现实世界交互并及时获取信息。 因此,它的实现需要在一个可以与现实世界中各种事物交互的环境中。 MR是VR和AR的融合形式,可以将现实世界和虚拟世界融为一体,创造出全新的视觉环境。 而且生成的虚拟动画可以与现实世界实时交互,这是AR所不具备的。 例如,MR技术生成的卡通人物可以根据现实生活场景实时做出反应。 他们遇到水会绕道,跳到桌子上,躺在沙发上等。虽然“绕道”,“跳跃”,“躺下”等动作是程序预先设定的,但角色可以通过实时信息,这也是MR最大的特色之一。 如果环境都是虚拟的,那就是VR; 如果显示的虚拟信息只是虚拟事物的简单叠加,那就是AR。 MR和AR的区别,简单来说:AR只叠加虚拟环境而不关注现实,而MR可以通过摄像头让你看到肉眼看不到的现实。 MR技术的虚拟与现实之间的交互反馈使人们即使相距遥远也能进行交流。 其可操作性非常强。 例如,在5G网络的支持下,两地医生可以同时进行手术和指导。 在医学领域非常有意义。

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当前 XR 趋势

目前,XR已经在游戏娱乐、影视直播、智能制造、教育培训、甚至军事航天等多个行业全面开花。 XR最熟悉的应用场景就是游戏。 游戏领域的应用已经成为XR行业发展最重要的驱动力之一。 尤其是VR视频游戏,可以给用户带来更加真实的体验和强烈的感官刺激。 基于游戏市场庞大的用户数量和核心玩家对新技术的开放态度,游戏成为XR首先发展的大众市场。 在智能制造领域,XR也是一个焦点。 以汽车行业为例,XR在需求分析、总体设计、工艺设计、测试、维修等方面的应用,实现了汽车设计、制造、测试一体化。 XR将真实比例搬入虚拟空间,大大缩短新车开发周期,降低研发成本。

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目前,高质量的XR变得越来越容易获得。 世界各地的消费者正在购买一体式头盔,以获得各种 XR 体验,例如沉浸式游戏、远程学习和虚拟培训。 大型企业正在将 XR 纳入其工作流程和设计流程。 随着数字孪生的出现,扩展现实极大地提高了设计执行力。 通过 5G 从云端传输 XR 体验是当今最大的趋势之一,这使得 XR 体验不再受到工作站或空间的限制。 通过5G云流,人们可以使用XR设备,并从数据中心获得运行XR体验所需的计算能力,而不受地点和时间的限制。 NVIDIA CloudXR 等先进解决方案使沉浸式流媒体变得更容易访问,让更多 XR 用户能够在任何地方体验高度真实的环境。

AR也变得越来越流行。 《Pokémon GO》家喻户晓后,AR出现在一些以消费者为中心的领域:很多社交媒体平台都添加了具有美颜功能的滤镜; 零售公司使用 AR 来展示逼真的 3D 产品,使客户能够将这些产品放入房间中并在任何空间中展示它们。 此外,建筑、制造、医疗保健等行业的企业正在使用这些技术来显着改进工作流程并创造独特的交互体验。 例如,建筑师和设计团队正在将 AR 集成到建筑项目的监控中,以便他们可以看到现场进度并将其与数字设计进行比较。 尽管MR仍然是一项相当新的技术,但它已经开始在XR领域发展。 用户可以在Varjo XR-3等许多新型MR专用头盔中看到它的发展趋势。 借助 MR 耳机,工程、设计、模拟和研究领域的专业人士可以在现实生活中开发 3D 模型并与之交互。

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未来会怎样

“沉浸式体验”成为2019年的热门话题,搜索量增长高达3800%。 继沉浸式产业之后,代表5G时代未来技术方向的扩展现实(XR)或将成为又一个热门话题。 有些人甚至将其视为模糊现实世界与虚拟世界界限的人类交互的终极形式。 从应用场景来看,XR存在于工业、教育、医疗、电影等领域。 随着沉浸式技术的发展和显示终端硬件的不断迭代,以及物联网、人工智能、机器学习和360°成像的日益成熟,以及5G技术和云数据基础设施的不断完善,XR应用场景也在不断扩大。 行业边界。 无论是应用于B端工业制造、工程、医疗、军事、应急响应,还是强调C端用户体验的游戏、娱乐、文化、旅游、营销广告、教育培训、零售等领域,XR都提供了一种新的人类体验。 机器交互和沉浸式体验的应用方法。

总体而言,XR产业包括硬件、软件、内容、应用四大产业链环节。 每个链接包含多个子链接。 整个产业链环节众多,环环相扣。 XR产业的整体发展和繁荣需要各产业链环节和生态的协调增长。 例如,对于电影创作来说,XR的发展带来的好处不仅限于观众目前需要佩戴VR显示器进行交互的电影创作,还可以为普通2D和3D的创作带来巨大的收益电影。

XR技术逐渐成熟,市场参与者也越来越多。 据中国信息通信研究院发布的《虚拟(增强)现实白皮书》显示,2022年XR产业将正式进入深度沉浸阶段,技术升级有望带动硬件设备市场渗透率持续提升增加。 不久前,第三方市场机构IDC预测,2021年全球XR投资规模总额将接近146.7亿美元,预计2026年将增至747.3亿美元,五年复合增长率为38.5% %。 其中,2026年亚太地区XR支出将达到166亿美元,复合年增长率为42.%。 此外,IDC还表示,中国消费市场在五年预测期内将稳定增长,总规模占全国XR市场的近40%。 从商业市场来看,到2026年,XR技术将被用户广泛应用于教育、医疗、专业服务等领域,约占全国市场总量的28.2%。 我们不妨大胆预测,XR正在以难以想象的方式崛起,将改变人们的生活。