什么是擴展現(xiàn)實？

編輯注：本文最初發(fā)布于 2022 年 5 月 20 日，現(xiàn)已更新。

擴展現(xiàn)實技術的進步改變了我們的工作、生活和娛樂方式，而這項技術才剛剛起步。

擴展現(xiàn)實（XR）是虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）和混合現(xiàn)實（MR）等各種新沉浸式技術的統(tǒng)稱。

從游戲到虛擬生產再到產品設計，XR 使人們能夠在計算機生成的環(huán)境中進行空前的創(chuàng)造、協(xié)作和探索。

什么是擴展現(xiàn)實？

虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實都屬于 XR 技術。

虛擬現(xiàn)實（VR）將用戶帶入一個虛擬環(huán)境中。VR 用戶一般需要戴上頭盔才能進入到虛擬世界——前一刻他們還站在現(xiàn)實世界的房間中，下一刻他們就沉浸在一個模擬環(huán)境中。

最新的 VR 技術進一步推進了這些界限，使這些環(huán)境看起來和表現(xiàn)得更像真實世界，同時還增加了對觸覺、聽覺和嗅覺等其他感官的支持。

通過 VR，游戲玩家可以獲得完全沉浸式的視頻游戲體驗；設計師和客戶可以在施工前審核建筑項目以確定細節(jié)；零售商可以在展示實物之前先進行虛擬展示測試。

增強現(xiàn)實（AR）將渲染圖像疊加到真實世界中。手機游戲《精靈寶可夢 GO》（Pokémon GO）讓玩家在路上閑逛時，可以看到計算機渲染的寶可夢“出現(xiàn)”在草坪和人行道上。這款游戲讓 AR 進入到了大眾的視野。

AR 圖形可以通過手機、平板電腦等設備顯示，為用戶帶來全新的互動體驗。例如 AR 可以改進導航功能。相比 2D 地圖，AR 可以將方向疊加在駕駛員通過擋風玻璃所看到的道路上，以便駕駛員根據(jù)模擬箭頭準確轉向。

混合現(xiàn)實（MR）將真實世界與渲染圖形無縫集成，創(chuàng)造出一個用戶可以直接與數(shù)字世界和物理世界同時互動的環(huán)境。

MR 將真實和虛擬物件融合在一起并在一個顯示器中呈現(xiàn)。用戶可以通過頭戴設備、手機或平板電腦體驗 MR 環(huán)境，并通過移動數(shù)字物件或將數(shù)字物件放入物理世界來與之互動。

MR 分為兩種類型：

將虛擬物件混合到真實世界中，例如將虛擬物件完美混合到用戶通過 VR 頭盔中的攝像頭所看到的真實世界畫面中。

將真實世界中的物件混合到虛擬世界中，例如將攝像頭拍到的 VR 玩家視圖混合到虛擬世界中，看起來就像是該游戲玩家在虛擬世界中游玩。

擴展現(xiàn)實的發(fā)展史

為了解 XR 的發(fā)展歷程，首先要了解它的起源——VR。

VR 最初被用于在飛行模擬器中訓練人員。能源和汽車設計行業(yè)也從很早就開始使用 VR。當時的這些 VR 模擬和可視化用例需要大型超級計算機以及專門的空間，包括 powerwalls（一種超高分辨率顯示設備）和 VR CAVE（從墻壁到天花板的每個表面都被用于投射 VR 環(huán)境的空房間）。

多年來，虛擬現(xiàn)實（VR）對于大多數(shù)用戶來說價格高昂，難以承受。而小型 VR 生態(tài)系統(tǒng)的使用者主要是大型機構和學術研究人員。

但在上一個十年的初期，幾項關鍵的構成技術迎來了轉折點，推動了 HTC Vive 和 Oculus Rift 頭戴式顯示器（HMD）以及 SteamVR runtime 的出現(xiàn)。

如今，普通人可以購買個人 HMD 體驗高度沉浸式的內容，而且可以通過個人電腦或工作站的強大 GPU 驅動這些 HMD 和體驗。

突然之間，數(shù)百萬人都可以接觸到 VR，一個充滿創(chuàng)新和熱情的龐大生態(tài)系統(tǒng)迅速興起。

近年來，一體式（AIO）頭盔的推出點燃了新一輪的 VR 創(chuàng)新。在此之前，VR 頭盔需要與強大的 PC 進行物理連接才能提供完全沉浸式的 VR 體驗。由于既沒有操作系統(tǒng)，也沒有圖像計算能力，因此 HMD 無法作為獨立的設備運行。

但 AIO 頭盔是一個設置簡單并且可以隨時隨地為用戶提供完整 VR 體驗的專用設備。再加上 VR 流式傳輸技術方面的創(chuàng)新，用戶現(xiàn)在即便在旅途中也能體驗強大的 VR 環(huán)境。

最新 XR 趨勢

高質量的 XR 正變得越來越普及。全世界的消費者正在購買 AIO 獲得從沉浸式游戲、遠程學習以及虛擬培訓等各種 XR 體驗。大型企業(yè)正在將 XR 加入到他們的工作流程和設計流程中。而隨著數(shù)字孿生的出現(xiàn)，XR 更是大大改善了設計的實現(xiàn)。

如今的一大趨勢是通過 5G 從云端傳輸 XR 體驗，這使 XR 體驗不再受到工作站或空間的限制。

由于能夠通過 5G 從云端傳輸，人們可以在任何時間地點使用 XR 設備，并從數(shù)據(jù)中心獲得運行 XR 體驗所需的算力。NVIDIA CloudXR 等先進的解決方案正在使這種沉浸式流式傳輸變得更加普及，讓更多 XR 用戶可以隨時隨地體驗到高保真環(huán)境。

AR 也正變得日益普及。在《精靈寶可夢 GO》家喻戶曉之后，AR 又出現(xiàn)在一些以消費者為中心的領域：許多社交媒體平臺推出了可以疊加在面部的濾鏡；零售企業(yè)使用 AR 展示逼真的 3D 產品渲染圖，客戶可將這些產品放入房間并在任何空間中顯示。

此外，建筑、制造、醫(yī)療等行業(yè)的企業(yè)正在使用這些技術大幅改進工作流并創(chuàng)造獨特的交互體驗。例如，建筑師和設計團隊正在將 AR 整合到建筑項目的監(jiān)控中，這樣他們就可以看到現(xiàn)場施工進度，并將其與數(shù)字設計進行對比。

盡管 MR 仍是一項較新的技術，但它正在 XR 領域發(fā)展壯大。這種趨勢體現(xiàn)在許多為 MR 設計的新頭顯設備的出現(xiàn)上，例如 Varjo XR-3。借助 MR 頭顯，工程、設計、仿真和研究領域的專業(yè)人士可以在現(xiàn)實生活中開發(fā)自己的 3D 模型并與之互動。

XR 的未來發(fā)展趨勢

隨著 XR 技術的發(fā)展，另一項技術——人工智能（AI）正在引領用戶進入到一個新時代。

從為 VR 領域的設計師提供虛擬助手，到引導用戶完成 DIY 項目的智能 AR 覆蓋層，AI 將在 XR 領域發(fā)揮重要的作用。

想象一下，戴著頭盔就可以通過自然語言和手勢告訴內容要做什么；借助免提和語音驅動的虛擬助手，即使是非專業(yè)人士也能創(chuàng)造出令人驚嘆的設計、完成極其復雜的項目，并充分利用各種強大應用的功能。

NVIDIA Omniverse 等平臺改變了用戶創(chuàng)建 3D 仿真和虛擬世界的方式。Omniverse 使全球各地的用戶都能夠開發(fā)和運行數(shù)字孿生仿真。借助該平臺，用戶可以靈活地通過 2D 顯示器，或者選擇自己喜歡的 XR 體驗方式，進入物理精確的全光線追蹤虛擬世界，沉浸在龐大的虛擬空間中。

XR 的下一個發(fā)展階段將帶來近乎無限的可能性。

什么是空間計算？

與局限于屏幕的傳統(tǒng)數(shù)字體驗不同，空間計算將虛擬元素直接融入物理世界，創(chuàng)造出更加自然、直觀的交互。該技術結合了傳感器、攝像頭和 AI 驅動的軟件，能夠識別并響應現(xiàn)實世界中的元素，讓用戶可以像操作實體物品一樣與數(shù)字對象進行互動。

在 NVIDIA Omniverse 等平臺的支持下，空間計算在工業(yè)設計、培訓、導航和娛樂等多個領域都有廣泛的應用。例如，設計師可以使用空間計算技術在真實空間中實現(xiàn) 3D 原型的可視化，現(xiàn)場團隊也可以借助該技術，通過增強現(xiàn)實（AR）將指導信息疊加到真實設備上，從而獲得更直觀的操作指引。

不斷發(fā)展的空間計算將重塑人們與數(shù)字信息的交互方式，使其成為日常物理環(huán)境的一部分，并以更實用、更具創(chuàng)意的方式拓展 XR 的可能性。

進一步了解企業(yè)如何使用 NVIDIA XR 技術：

https://www.nvidia.com/en-us/design-visualization/solutions/virtual-reality/