Paul Milgram 在 1994 年定义了著名的现实-虚拟连续体 [1]。 它一方面解释了物理世界与另一方面完全数字或计算机生成的环境之间的转变。 然而,从技术角度来看,引入了一个新的总括术语,称为扩展现实(XR),通常称为 XR。 它是虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR) 和混合现实 (MR) 以及沉浸式技术可能创造的未来现实的总称。 XR 涵盖了真实和虚拟环境的全部范围。 在图 1 中,现实-虚拟连续体由一个新的总括术语进行了扩展。 如图所示,一个鲜为人知的术语——增强虚拟(augmented virtuality)出现了。 该术语指的是一种将现实(例如用户的手)出现在虚拟世界中的方法。

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图 1 – XR 扩展现实场景

1、XR扩展现实的概念和定义:

用最常见的术语来说,XR扩展现实的三个主要场景定义如下。

增强现实(AR):通过将虚拟空间中的数字内容与现实世界混合,使用虚拟元素来增强对真实环境的感知。 Pokémon Go 和 Snapchat 过滤器是智能手机或平板电脑使用此类技术的常见示例。 AR在工业中也得到广泛应用,工人可以佩戴AR眼镜在装配、维护或培训过程中获得支持。

增强虚拟 (AV) 使用真实元素来增强虚拟环境的感知。 现实世界的这些元素通常被实时捕获并注入到虚拟环境中。 捕捉注入虚拟环境的用户身体是 AV 的一个众所周知的例子,旨在增强体现感。

虚拟现实 (VR) 应用程序使用耳机让用户完全沉浸在计算机模拟的现实中。 这些耳机可产生逼真的图像和声音,利用两种感官来创建交互式虚拟世界。

混合现实 (MR) 此定义包括 AR 和 AV。 它将现实世界和虚拟世界融合在一起,创建物理和数字元素可以实时交互的复杂环境。 它被定义为真实环境和虚拟环境之间的连续体,但不包括两者。

2.XR扩展现实系统

图 2 显示了扩展现实系统的简化示意图。

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图 2:XR 扩展现实系统的主要组件

应用程序:在左侧,用户正在使用 XR 应用程序来执行任务。 最新的XR4ALL景观报告提供了所有相关行业的完整概述,涵盖广告、文化遗产、教育和培训、工业4.0、健康和医学、安全、新闻、社交VR和旅游。

交互:用户与场景交互,他/她的交互被一系列输入设备和传感器捕获,这些输入设备和传感器可以是视觉、音频、运动和许多其他类型。

处理和渲染:获取的数据用作XR硬件的输入,并在渲染引擎中执行进一步必要的处理。 例如,渲染正确的视点或触发与场景的所需交互。 在同一份报告中,概述了主要算法和方法。 然而,渲染引擎不仅使用捕获的数据,还使用来自其他来源的附加数据,例如边缘云服务器或设备本身可用的 3D 数据。

反馈:然后将渲染的场景反馈给用户,让他/她感知场景。 这是通过各种方式实现的,例如 XR 耳机或其他类型的显示器和其他感官刺激。

[1] P. Milgram、H. Takemura、A. Utsumi 和 F. Kishino,“增强现实:现实-虚拟连续体上的一类显示”,Proc。 国际光学工程学会卷。 2351,远程操纵器和远程呈现技术,第 2351-34 页,1994 年。

[2] Ronald T. Azuma,“增强现实调查”,存在:远程操作员和虚拟环境,卷。 6,第 4 期,第 355-385 页,1997 年。

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