繼智能手機、平板電腦之后，虛擬現(xiàn)實（VR）與增強現(xiàn)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(lǐng)域進行切入，各大研究公司、投行針對VR領(lǐng)域的研究報告也層出不窮，相比之下，AR領(lǐng)域卻稍顯平淡。

騰訊科技旗下VR次元發(fā)布全球首份AR行業(yè)報告，在這份報告中，我們將對AR的發(fā)展趨勢、未來的挑戰(zhàn)、潛在應用領(lǐng)域、可能創(chuàng)造和顛覆的市場進行分析和預測。

以下為AR報告第一章：AR與VR

VR和AR有著不同的應用領(lǐng)域、技術(shù)和市場機會，因此區(qū)分兩者之間的不同至關(guān)重要。

從技術(shù)角度來看，AR是將計算機生成的虛擬世界套在現(xiàn)實世界上，即把數(shù)字想象世界加在真實世界之上。最典型的AR設備就是谷歌(微博)眼鏡。這種智能眼鏡將觸控板、攝像頭以及LED顯示器結(jié)合起來，通過顯示器，用戶可以聯(lián)網(wǎng)，并在視野內(nèi)使用地圖、電子郵件等服務。其他知名的AR產(chǎn)品還有微軟的HoloLens，創(chuàng)業(yè)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(xiàn)實：與VR技術(shù)不同的是，增強現(xiàn)實技術(shù)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(xiàn)對現(xiàn)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(xiàn)與現(xiàn)實相關(guān)知識領(lǐng)域的理解。增強的信息可以是與真實物體相關(guān)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(xiàn)實系統(tǒng)中的交互接口設備，人們以自然方式與增強現(xiàn)實環(huán)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(chǎn)生的虛擬物體與真實環(huán)境進行一一對應，且用戶在真實環(huán)境中運動時，也將繼續(xù)維持正確的對準關(guān)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(lǐng)域主要的產(chǎn)品包括Oculus、索尼PlayStation VR、HTC Vive和三星Gear VR。（有關(guān)VR更多的情況，可關(guān)注VR次元微信公眾號，回復“高盛”和“德銀”，分別獲得高盛VR中文版報告和德銀VR中文版報告）

區(qū)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。

從目前來看，AR比較適合服務企業(yè)級用戶，而VR同時適用于消費者和企業(yè)用戶。有些情況下，兩者還會出現(xiàn)重疊市場。例如，目前大多數(shù)游戲基于VR研發(fā)，但微軟也用HoloLens重新創(chuàng)作了《我的世界》這樣的游戲。

AR發(fā)展簡史

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

Heilig是一名哲學家、電影制作人和發(fā)明家。他利用他在電影拍攝上經(jīng)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(fā)明商業(yè)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(fā)明。1968年，哈佛副教授Ivan Sutherland跟他的學生Bob Sproull合作發(fā)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(tǒng)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?shù)奶旎ò迳?。這套系統(tǒng)也因此被命名為“達摩克利斯之劍”。

盡管這些早期的發(fā)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(chuàng)造了“AR”這個術(shù)語。Caudell和他的同事設計了一個輔助飛機布線系統(tǒng)，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(xiàn)在大眾平臺上。當時有電視臺在橄欖球賽電視轉(zhuǎn)播上使用AR技術(shù)將得分線疊加到屏幕中的球場上。此后，AR技術(shù)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(fā)布了谷歌眼鏡，2015年，微軟發(fā)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(chǎn)品的出現(xiàn)，更多的人開始了解AR。

AR硬件概覽

AR硬件發(fā)展的驅(qū)動力源于計算機處理器、顯示技術(shù)、傳感器、移動網(wǎng)絡速率、電池續(xù)航等多個領(lǐng)域的技術(shù)進步。

目前能夠確定的AR硬件類型有以下幾種：

• 手持設備（Handheld Devices）

• 固定式AR系統(tǒng)（Stationary AR Systems）

• 空間增強現(xiàn)實（SAR）系統(tǒng)（Spatial Augmented Reality Systems）

• 頭戴式顯示器（Head-mounted Displays ，即HMD）

• 智能眼鏡（Smart Glasses）

• 智能透鏡（Smart Lenses）

手持設備

智能手機正是手持設備的代表。我們正經(jīng)歷著智能手機、平板電腦等手持設備的大爆炸時代，這將會促進AR的普及。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(zhì)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(tǒng)

俄羅斯一家Topshop內(nèi)的固定式AR衣櫥

固定式AR系統(tǒng)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(tǒng)可以搭載更加先進的相機系統(tǒng)，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(xiàn)出更加真實的畫面，而且受陽光或照明等環(huán)境因素影響較小。

空間增強現(xiàn)實（SAR）系統(tǒng)

大眾公司的SAR系統(tǒng)

與其它所有系統(tǒng)不同的是，空間增強現(xiàn)實（SAR）系統(tǒng)的虛擬內(nèi)容直接投影在現(xiàn)實世界中。SAR系統(tǒng)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(xiàn)。SAR系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于，現(xiàn)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(xiàn)在眼前。此外在觀看人數(shù)較多時，內(nèi)容也能看清，這個案例可以用來實現(xiàn)同步辦公。

頭戴式顯示器（HMD）

佳能的混合現(xiàn)實頭戴設備

HMD代表著另一種快速發(fā)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(xiàn)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(xiàn)實，看到的是現(xiàn)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(zhuǎn)和滾動六個方向自由移動頭部。該系統(tǒng)因此能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬信息與現(xiàn)實世界的貼合，并根據(jù)用戶頭部移動作做相應的畫面調(diào)整。

智能眼鏡

Vuzix M100智能眼鏡

消費電子行業(yè)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(chǎn)品。這些AR設備實際上是帶有屏幕、相機和話筒的眼鏡。根據(jù)這一概念，用戶的現(xiàn)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(shù)最為突出的例子是谷歌眼鏡和Vuzix M100。不過，目前開發(fā)中的最令人激動的智能眼鏡要數(shù)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(nèi)容。

智能透鏡

華盛頓大學開發(fā)的透鏡中含有金屬電路結(jié)構(gòu)

智能眼鏡絕不是故事的結(jié)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(tǒng)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(tǒng)。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(shù)會應用到哪些領(lǐng)域：

考古：在古代遺跡上顯示遺跡原本的樣子。

藝術(shù)：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(shù)創(chuàng)作。

商業(yè)：顯示產(chǎn)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(huán)境中。

時尚：顯示不同的妝容和發(fā)型用在一個人身上的效果。

游戲：運用真實世界環(huán)境讓用戶在游戲中進行互動，獲得不同的體驗。

醫(yī)藥：通過虛擬X光將病人的內(nèi)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(zhàn)場中出現(xiàn)的人和物體，并附上相關(guān)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(guān)信息一起標記到現(xiàn)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。