混合现实

混合现实指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境

中文名:混合现实

外文名:Mixed Reality

简    称:MR

特    点:结合了VR与AR的优势

简介

混合现实技术(MR)是虚拟现实技术的进一步发展,该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息,在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路,以增强用户体验的真实感。

混合现实是一组技术组合,不仅提供新的观看方法,还提供新的输入方法,而且所有方法相互结合,从而推动创新 。输入和输出的结合对中小型企业而言是关键的差异化优势。这样,混合现实就可以直接影响您的工作流程,帮助您和您的员工提高工作效率和创新能力。让我们来看一些可行的方案,了解其工作原理和对有何助益。


发展概述

由智能硬件之父——多伦多大学教授Steve Mann提出的介导现实,全称Mediated Reality。

在上世纪七八十年代,为了增强简单自身视觉效果,让眼睛在任何情境下都能够“看到”周围环境,Steve Mann设计出可穿戴智能硬件,这被看作是初步对MR技术的探索。

VR是纯虚拟数字画面,而AR虚拟数字画面加上裸眼现实,MR是数字化现实加上虚拟数字画面。从概念上来说,MR与AR更为接近,都是一半现实一半虚拟影像,但传统AR技术运用棱镜光学原理折射现实影像,视角不如VR视角大,清晰度也会受到影响。MR技术结合了VR与AR的优势,能够更好地将AR技术体现出来。

根据Steve Mann的理论,智能硬件最后都会从AR技术逐步向MR技术过渡。“MR和AR的区别在于MR通过一个摄像头让你看到裸眼都看不到的现实,AR只管叠加虚拟环境而不管现实本身。”


主要特点

混合现实指的是合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境。在新的可视化环境里物理和数字对象共存,并实时互动。系统通常采用三个主要特点:

1.它结合了虚拟和现实 2. 在虚拟的三维(3D注册) 3. 实时运行

混合现实的实现需要在一个能与现实世界各事物相互交互的环境中。如果一切事物都是虚拟的那就是虚拟现实的领域了。如果展现出来的虚拟信息只能简单叠加在现实事物上,那就是增强现实。MR的关键点就是与现实世界进行交互和信息的及时获取。

应用

· 医疗

MR技术在医疗场景中也有着广阔的发展空间,比如医生们可以在手术的过程中,通过混合现实眼镜方便地查阅病人影像资料、相关部位的3D模型等内容;也可以将病人的全息骨骼模型准确地叠加在其身体上,辅助医生完成手术定位;结合5G等远程通讯技术,还可以对手术现场进行直播,并实现远程多人会诊;在术式培训、医疗设备操作培训等业务场景中,我们也同样可以使用MR来达到优异的培训效果。

医疗影像数据可以方便地转化为3D模型,利用MR全息化地展示这些模型,可以将平面的影像立体化,并能给与医生准确的空间位置判断力。这种空间立体化的“读片”技术可以显著提升年轻医生的读片准确度,同时也方便医生将相关病情与患者或家属进行直观的沟通。

· 教育

在教育行业,开发者可以根据不同的学习需求开发全息教学内容,让学生们在新奇的全息互动式体验中完成知识点的学习。这种新颖的教学方式一方面可以激发学生们的学习热情,另一方面可以把一些复杂的知识点通过交互式模型动画形象地展示出来,可以加深学生对学习内容的印象。目前来说,MR头戴式设备比较适合中学及以上年龄段的学生,对于低龄学生或学龄前儿童并不完全适用。

相对与普通学校教育,职业教育的细分领域对于MR技术的需求更为明显。职业教育主要关注在技能培训和操作能力的提高,但一些复杂操作技能,比如汽车维修,很难给与学生充足的实际上手时间。同时,在学生进行实际操作的时候也需要有人一直确保其操作准确性,以免发生人员伤害或设备毁损的情况。MR技术可以将培训教学内容虚拟化,并与教学现场的环境和实物叠加起来,通过虚实结合的方式辅助学生掌握操作方法。而且虚拟化的培训内容可以反复播放,实现学生独立学习的需求。

· 工业

工业是目前对于混合现实技术需求最强烈的行业。随着工业4.0、智能制造等概念的推广,越来越多的企业开始寻求智能化的工业升级技术,希望以技术赋能产业,为企业创造新的价值。在这个过程中,混合现实技术因其可以与真实环境、真实物体进行良好结合的特性,逐渐被大家所接受,并成为提升生产力的重要工具。

MR技术可以在日常工作的真实环境中为工人提供他们最为需要的信息,包括岗位操作培训、设备维护手册、IoT数据展示,以及远程专家指导等等。员工在使用头戴式MR眼镜的时候,完全不影响他们对身边真实环境的观察,并能解放出双手进行操作。

· 展览

在混合现实技术刚出现的时候,最多的应用场景就是展览和展示。在当时,对于所有人来说,MR绝对是酷炫和黑科技的代名词。用黑科技来展示自家的产品,或用来宣传企业形象绝对是一个不错的选择。从功能上讲,MR技术应用于展览行业的最大优势是交互式的全息可视化内容所能带给观众的冲击,这是一种类似科幻影片走进现实的震撼感受。MR技术非常适合展示体积庞大、结构复杂、精密昂贵的产品,这些产品不便于携带和拆解,很难让观众看到实物,或者了解其内部结构。通过混合现实技术为这些产品制作3D全息化的内容,就可以非常方便地在任何地方、任何场合展示产品的细节。

此外,在传统展台上经常会使用各种实物沙盘,用于展示城市规划、园区设计或建筑方案,但这些实物沙盘通常是静态的,无法产生大量动态内容。基于MR的虚实结合功能,我们可以将实物沙盘升级为混合现实沙盘,参观者通过混合现实眼镜将能看到建筑的施工过程、3D交通工具的穿行效果、目标对象的详细介绍等。各种各样丰富有趣的可视化内容可以让静态的沙盘动起来。

· 建筑

建筑业是由空间定义的。最近几年从2D文档到建筑信息模型(BIM)的过渡是一个自然的演变,BIM不仅能提供精确的建筑信息,还能在施工过程中提供有效的参考。但是大部分情况下,我们仍然只能在2D的电脑屏幕上查看相关的内容。MR技术将模型带出屏幕,可以让建筑的3D模型跃然纸上,并为用户提供了透视、分层、局部放大等更直观的观看和交互的能力。通过全息3D化展示,让我们可以通过更自然的方式去体验和理解设计方案,使数据通俗化。

如果MR与BIM能够进行完美的结合,把“虚”的BIM数据和“实”的施工场景进行叠加对比,那我们甚至可以在建筑施工现场评估工程进度和施工精确度,这也将为建筑工程行业的智能化推进带来巨大的想象空间。

· 游戏

真正的混合现实游戏,是可以把现实与虚拟互动展现在玩家眼前的。MR技术能让玩家同时保持与真实世界和虚拟世界的联系,并根据自身的需要及所处情境调整操作。类似超次元MR=VR + AR=真实世界+虚拟世界+ 数字化信息,简单来说就是AR技术与VR技术的完美融合以及升华,虚拟和现实互动,不再局限于现实,获得前所未有的体验。

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