随着用户对科技产品交互性和真实性的需求日益增强，虚拟现实和增强现实这两项技术逐步产生并快速发展，在科技界引起了巨大的反响，虚拟现实和增强现实这两项技术在将来可能会渗透到我们生活的每个方面。本文对虚拟现实和增强现实这两项技术的发展历程及其在现实中的应用和现阶段的發展状况进行研究，对未来发展的趋势进行预测，最后对这两项技术未来对人们生活的影响做出分析。

虚拟现实和增强现实的技术概述和产品

虚拟现实技术的概述

虚拟现实技术是一种通过电脑把多元的信息进行融合对实际环境进行模拟生成的一个三维的虚拟环境，让使用者在现实环境和虚拟环境之间进行交互式的的模拟体验。虚拟现实技术是一种有电脑生成的高级模拟环境，可以让使用者有身临其境的感觉，随时无限制的观察模拟三维空间中的环境。虚拟现实技术将电脑图形、电脑仿真、人工智能、图形处理和网络并列处理等多个先进的计算机技术结合到了一起。

虚拟现实技术的应用及产品

虚拟现实技术现在已经应用到了教育培训、游戏、影视、医疗、军事和仿真模拟等多个方面。现在虚拟现实技术普及最广范的领域是游戏和影视。很多厂家推出了虚拟现实的硬件产品，例如索尼Playstation VR，Oculus Rift和HTC Vive。游戏也有像古墓丽影崛起和生化危机7这样的优秀作品。目前VR产品在大型游戏的应用方面不尽如人意，更多的类似于一种观影体验，未来VR设备的更强的适应性是发展的重心。

增强现实技术的概述

增强现实技术是通过计算图像的位置及角度并加上图像的分析实现虚拟场景和现实环境的互动。增强现实技术可以通过模拟仿真后再叠加，把真实世界和虚拟环境的信息进行叠加，互补从而让使用者拥有超现实的感官体验。增强现实一种定义是由保罗·米尔格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的现实-虚拟系统（Milgrams Reality-Virtuality Continuum）。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续系统的两端，位于它们中间的被称为“混合现实（Mixed reality）”。其中靠近真实环境的是增强现实（Augmented Reality），靠近虚拟环境的则是扩增虚境（Augmented Virtuality）。

增强现实技术的应用及产品

增强现实技术应用在游戏、娱乐、电视转播旅游展览和文物保护等很多领域。增强现实技术主要还是运用在娱乐游戏方面，现在有很多优秀的增强现实硬件产品，例如Google眼镜和Microsoft HoloLens，并且任天堂也在上市多年的3DS掌机上加入对了增强现实的支持。在游戏方面最成功的两个案例是PSP游戏隐形妖怪（Invizimals）和在欧美国家十分火爆的Pokémon GO，这类游戏都是在现实中以手机或其他设备作为媒介，达到虚拟和现实初步互动。

虚拟现实和增强现实的发展历程

虚拟现实的发展历程

人造现实（Artificial Reality）这个词语可以说是最早和虚拟现实有关的术语了，这个词语的创造者迈伦·克鲁格（Myron W. Krueger）可以说是虚拟现实领域的先驱，但是现在的虚拟现实则更多是指代杰伦·拉尼尔（Jaron Lanier）和他的公司VPL Research在1987年创造并推广的产品，VPL Research开发了第一个被广泛使用的头戴式可视设备EyePhone。这个头戴可视化机器Evephone可以追溯到1962年，莫顿·海利希（Morton Heilig）创建一个原型机被称为Sensorama，随着Sensorama的发展，到了1968年就诞生了第一个虚拟现实及扩增实境头戴式显示器系统Sutherland，它是由计算机图形学之父和增强现实之父伊凡·苏泽兰（Ivan Sutherland）与学生Bob Sproull一手开发的产品，但是因为自身重量以及体积的问题，这个设备的很大一部分只能通过悬挂来减轻重量，不能够完全的被使用者来穿戴。进入20世纪初期，日本的游戏厂商开始将目光投入到了虚拟现实技术之中，当年世嘉发行SEGA VR，它使用惯性传感器，液晶显示屏幕和立体声耳机，让系统可以随时追踪并反应用户头部运动。同年，第一大多人虚拟现实网络娱乐系统Virtuality推出。世嘉在推出第一款虚拟现实产品后在1994年发布了SEGA VR-1运动模拟器街机，这款街机能够跟踪头部运动并生成立体影像。看到世嘉的作品后，另一家日本老牌游戏厂商任天堂1995年发布Virtual Boy。90年代很多厂家关注到了虚拟现实的未来，但受于当时的图形处理技术不够优秀，虚拟现实并没有很快的推广。虚拟现实真正迅猛发展并快速推广是在近十年间。最近几年老牌科技厂商索尼、HTC和三星都推出了虚拟现实设备，依附于Facebook的新兴企业Oculus也推出了优秀的产品，在虚拟现实设备发展的同时，影视制造商和游戏制造商也把住握了机会，开发了大量的匹配的游戏和影视作品。

增强现实发展历程

实际上达摩克里斯之剑（The Sword of Damocles）既是第一款虚拟现实设备也是第一款增强现实设备，还被认为是HMD头戴显示设备的雏形。但直到1990年增强现实这一术语才由波音公司的研究员Tom Caudell提出。不过这时的增强现实技术依旧没有普及，真正使增强现实技术受到大众广泛认识的是由加藤 博一（ Kato Hirokazu）主导开发的AR Toolkit。在2000年，Bruce Thomas等人发布了游戏Quake的增强现实扩展AR-Quake。近年来例如Google眼镜和Microsoft HoloLens等增强现实设备诞生，让我们离它又近了一步，但受限于专业的增强现实设备价格昂贵，真正能在大多数用户中普及该技术的平台还是移动设备。

虚拟现实和增强现实的发展现状和发展趋势

虚拟现实的发展现状

虚拟现实已经被国家科委、国防科工委列为重点攻关项目。我国的高校和研究机构也有很多优秀的研究成果，例如清华大学国家光盘工程研究中心用Quick Time技術制作的“布达拉宫”，浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发的桌面型虚拟建筑实时漫游系统。在科研领域健康又迅速发展的同时，在民用虚拟现实领域是另一种景象。虚拟现实的发展空间和前景使众多的科技巨头投入到其中，投入重金研发，谷歌通过新项目头戴式计算设备Protect Aura，腾讯也放出了VR一体机TOS系统的信息。古墓丽影，生化危机等老牌游戏也推出了VR版本。看似潜力无穷的虚拟现实也面临着许多问题。迅猛的发展不仅吸引了众多大厂商还吸引着很多新兴企业踏入其中。在众多厂商巨大的投入之后，现在的虚拟现实市场并没有出现火爆的场面。国内一些标榜虚拟现实的厂商推出的内容质量普遍很低，使很多本来就了解的消费者形成了对虚拟现实的负面认识。现在所有虚拟现实设备都无法避免的问题是使用者长时间使用会有眩晕的感觉，解决这个问题也是虚拟现实普及的重要因素。虚拟现实的市场总的来说还是在健康蓬勃的发展，未来有很大的发展潜力。

虚拟现实的发展趋势

虚拟现实还需要不断提升性能来满足航空航天、军事训练、模拟训练等尖端领域的需要，动态环境建模技术和实时三维图形生成和显示技术是性能提升的关键因素，更强的图像处理性能使画面的颗粒感减弱，让使用者不会感到体验过于虚拟。虚拟现实最大的潜在客户是PC端的游戏硬核玩家，但受限于虚拟现实需要专业的设备支持，未来的普及速度会逊于增强现实。

增强现实的发展现状

虽然我国的增强现实技术发展的较晚，但是我国政府和科研机构都十分重视，不断加快最新技术的研究。我国的增强现实技术取得了不错的研究成果。浙江大学提出了以场景管理为核心的增强现实软件框架ARSGF，华中科技大学设计了基于视觉的增强现实跟踪注册方法和基于实时定标策咯的虚实配准方法。在2012年央视春晚就应用了Orad的增强现实技术。现在国外的开发者已经可以使用移动端的开发套件，并且在计算机视觉技术和云服务上进行支持，同时国外的移动端的增强现实，社交媒体，多屏互动和位置导航资源也在日益丰富。我国现在的增强现实市场还处于萌芽状态，多数的产品都停留在概念阶段。

增强现实的发展趋势

增强现实技术未来发展的主阵地会是移动端，利用智能手机和平板电脑本身就可以体验增强现实的内容，不需要单独的设备支持，大大降低了使用的门槛，像微软、苹果和谷歌这类的商业巨头也把目光瞄向了增强现实，WWDC17上苹果发布了全新的增强现实组件ARKit，这套组件未来会适用于iPhone和iPad平台上。移动端的普及速度远快于PC端，未来增强现实相比于虚拟现实会更快更大范围的在普通用户间传播。

虚拟现实和增强现实未来的发展重心

虚拟现实未来的发展重心

多数的商用虚拟现实设备未来会向桌面级虚拟现实发展，桌面级虚拟现实的主要用途是游戏娱乐和教育培训，能够吸引很多PC端的玩家。人性化更好，交互感更强也是虚拟现实的发展方向，解决长时间使用有眩晕感的现象，交互感的增强能让使用者真正体验到“现实”的感觉，设备使用的舒适性有利于减轻使用者疲劳感，让体验的过程更加自然。开发者应该研发出更多高质量的虚拟现实内容来充实虚拟现实的内在价值。在解决了这些问题后，虚拟现实技术将会成为未来的主流设备。

增强现实未来的发展重心

增强现实还需要提升很多方面来改变用户的整体体验，更强的信息识别能力，信息识别的速度和效果会直接影响用户最基本的体验，很多基础设备也是增强现实发展的基础，比如网络通信、传感器、交互设备。相比于虚拟现实增强虚拟环境的真实性，增强现实更需要注重与用户的交互性。增强现实更低的使用成本会使增强现实未来的普及速度和市场扩张快于虚拟现实，但现阶段还需要开发者开发出真正有时代意义的内容才会吸引用户的目光。

结论

虚拟现实增强现实是许多科学技术交叉和融合的成果，拥有巨大的发展潜力，随着虚拟现实和增强现实的产品实力逐渐的增强，机器视觉领域和建模领域的长足进步，人机交互将变得更加容易，届时在这些技术的支持下，不论是虚拟现实还是增强现实都会逐步走入平常人的生活之中，逐渐交互产业的领军者，伴随着互联网的快速发展，在不久的将来两者会成为主流的技术并被更多的人所接受，应用到更多的行业。虚拟现实和增强现实这两项走在前沿的技术注定会影响着我们未来的生活和发展。

参考文献

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（作者简介：朱润桤，潍坊圣源高级中学。）