結合VR和AR的優勢，微軟演示如何無縫橋接虛擬世界、物理世界

原標題：結合VR和AR的優勢，微軟演示如何無縫橋接虛擬世界、物理世界

在將數字能力引入我們的生活方面，虛擬現實和增強現實都有各自的優勢。對於虛擬現實，用戶看到的一切（包括環境與對象）都可以被控制和改變。這同時意味著用戶所見並不一定反映著現實世界。例如，如果這時另一個用戶進入房間，她將不會出現在VR世界。

另一方面，AR允許用戶利用虛擬信息豐富他們的物理環境。你可以將虛擬對象添加到環境中，也可以在視覺上更改或刪除現實世界的對象。然而，其中許多更改都難以實現。要刪除物理對象，你必須能夠通過虛擬內容覆蓋現有的物理對象，從而令其不再可見。這需要虛擬對象和物理對象的精確對準，從物理對象背後提取背景信息的能力，以及能夠以原始對象不再可見的方式覆蓋物理對象的顯示技術。由於典型的混合現實技術依賴於前置攝像頭和頭戴式透視顯示器，又或者是視頻透視顯示器，因而這些變化可能難以實現，因為前置攝像頭無法感知應刪除物理對象背後的環境。

微軟 開始探索將VR和AR的優勢結合起來，在混合現實中創造性地操縱空間與時間。他們創建了一個混合現實環境，其中用戶可以看到周遭環境的實時表示。與其他方法相比，用戶不是通過機載攝像頭看到圖像。相反，微軟為房間配備了八個安裝在天花板上的Kinect攝像頭。攝像頭的數據將組合成一個完整的3D房間重建視圖。用戶可以通過VR頭顯看到重建的環境實時視圖。

微軟團隊將用戶的虛擬視點與他們在房間中的實際位置相匹配。這意味著物理對象能夠對齊虛擬表示。由於數據是實時傳輸，因此用戶能夠實時感知到物理環境中的任何變化（如傢具的移動或進入房間的人）。用戶仍然可以觸摸和感受到現實世界，並同時獲得執行幾乎所有視覺變化的能力。

微軟將這種類型的空間和時間操作看作是一種新型的透視AR，它允許用戶體驗他們的物理環境，同時還可以實現通常只能在VR中進行的元素更改。用戶可以輕鬆地「擦除」房間中的幾何圖形，比如重新粉刷模擬房間等等。由於Kinect攝像頭是從多個角度覆蓋環境，因此用戶可以擦除房間中的一部分並瀏覽其背後的環境。這對於依賴於前置攝像頭的傳統AR而言十分具有挑戰性，因為其無法感知對象背後的環境。

與此同時，這些空間和時間操作令重新著色，移動或複製對象成為可能。「克隆」對象的例子如圖3所示。由於所有更改都連續應用於實時幾何體，因此在進行操作後，對象任何的移動或複製都會繼續實時動態更新。

時間變化同樣有可能實現。用戶可以暫停時間（即暫停接收實時數據），並在靜態重建環境中自由移動。他們還可以記錄事件，並以任何所需的速度播放它們。

圖3（左）中的用戶在跳躍時暫停了時間。這有效地為用戶提供了靜態3D重建，這意味著他仍然可以自由移動。由於環境是3D模型，更改用戶視圖就像修改相機視點一樣簡單。例如，用戶可以虛擬地移動到房間的另一部分，並從不同的角度瀏覽環境，無需改變自己的物理位置（圖1d和圖5中說明了這種情況）。同樣，微軟實現了一個視圖傳送門機制。用戶可以看到同時觀察房間的各個部分。

由於這些實驗結合了多個Kinect攝像頭的數據，因此微軟還實現了在用戶當前空間內包含遠程位置的功能。這種交互的靈感來自於早期的研究，如Holoportation。圖5是遠程用戶及其環境出現在了用戶的當前視圖。遠程用戶只需要一個Kinect攝像頭即可。這種實現結合了本地和遠程數據。

從房間改造，遊戲到會議，微軟為這種在混合現實中操縱空間與時間的用例設想了一系列的有趣場景。我們可以擴展混合現實中的可能性空間，並提供一種無縫橋接虛擬世界和物理世界的方法。這可以支持用戶完全控制感知物理環境的方式，並允許他們進行幾乎所有的視覺修改。

微軟同時設想混合現實的未來版本能夠改變用戶對物理的感知（如創建實時零重力環境），甚至是對時間的感知（如慢動作環境）。一旦用戶無法再區分虛擬和真實，我們就可以尋求最舒適或最適當的平衡。微軟設想這樣的系統適用於廣泛的心理物理實驗（如調查靈魂出竅），或探索生活在顛倒世界中的感覺。這項研究代表了該領域的初步探索。微軟表示未來還有很多工作要做，包括提高用戶所見的視覺質量，而他們同時渴望繼續挖掘這一方法的優勢和局限。

文章來源：映維網

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