虚拟现实、增强现实、全息影像和柔性显示
图1-3 虚拟现实的“3I”特性
虚拟现实（Virtual Reality，VR）也称人工环境，其结合多领域的前沿技术（计算机图形和仿真、图像与视觉、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术、人工智能技术等），借助适当装备，通过欺骗人体感官的方式（三维视觉、听觉、嗅觉等），创造出完全脱离现实的世界，使人与其进行交互。简单地说，虚拟现实技术就是用计算机创造以假乱真的世界。虚拟现实技术具有“3I”特性（如图1-3）——Immersion（沉浸性）、Interactivity（交互性）和Imagination（想象力），其中沉浸性是虚拟现实系统最重要的特性。传统的用户体验主要以有用性、易用性和友好性作为最重要的指标。VR能够完全突破地理限制，增强传统的交互体验，“360度+景深”模拟真实世界，外接设备帮助使用者与虚拟环境进行交互，给用户带来深层次的沉浸感。
虚拟现实技术目前已在军事、航空等高精尖领域发挥重要作用，其在影视、游戏、社交、教育等领域的潜力也日益凸显。尽管目前的用户体验还比较粗糙、硬件设备也比较昂贵、行业标准也有待形成，但从长远看，虚拟现实技术在未来的发展空间是巨大的，视频、直播、游戏、零售、教育、医疗、房地产等领域的发展都为虚拟现实创造出了全新的市场和机遇、。
增强现实（Augmented Reality，AR）是在虚拟现实的前提下发展起来的，是一种将真实世界信息和虚拟数据信息完美整合的新技术。AR使得真实场景能够和虚拟场景进行有机结合，达到获得超越现实的感官体验的基本目的（如图1-4）。增强现实和包括计算机图形、融合显示以及图像处理等不同的学科密切相关，具备虚实结合、实时交互、三维注册三大特点。
图1-4 AR应用示意
良好的用户体验是人机交互的核心诉求，而键盘、鼠标、显示屏等传统设备又不能满足数据维度日益增加的要求，因此VR和AR这类具有“卓越沉浸体验，让计算机去适应人”的科技将成为人机交互新的接口。其中，VR 致力于与虚拟世界中的物体进行自然的交互，从而通过视觉、听觉、触觉等获得与真实世界相同的感受；AR以VR为基础，使虚拟世界与现实世界实现交互，将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间从而使其同时存在（如图1-5）。考虑到成本和传输两大问题，VR/AR设备料将脱离计算机或手机，并成为类似手机、平板计算机一样的智能终端，存在平台化趋势。微软英国公司CEO辛迪·罗斯（Cindy Rose）表示，混合现实（MR）将成为激发“第四次产业革命”的技术之一。
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图1-5 VR/AR原理比较
全息（holography）影像技术是通过相干光（激光就是其中一种）干涉原理记录和查看图像，当合适地将其呈现时，便可以精确地再现被记录物体的三维外观，为记录被摄物体反射光波中所有数据信息的基本照相技术，在这个过程中，其光线能够借助记录胶片进行再次构建，和现实物体的真实呈现类似。它借助各种角度以及方位观察照片，能够分析被拍摄物体的各个部分，正是因为如此，在人们的脑海中才会形成立体的感觉。全息影像可以不通过任何介质，从地平线上的空气中就能显示影像，而且观看角度可以随意变换，体验者能够在三维立体的画面之中穿梭自如。正如我们的眼睛通过捕捉现实世界的光学信息来获悉我们周围的事物一样，全息影像以照片的模式捕获外界的这种光感信息，从而让我们感觉就像是真的在用肉眼看现实中实际不存在的3D物体一样，并能够任意聚焦观察它们。
相对于大家熟悉的3D而言，3D影像是虚拟的，而全息影像却不是。3D影像是在屏幕上显示的，而全息影像是在自己的空间中形成的，不仅可以呈现左边和右边的画面效果，而且需要一个360度的影像。从实际情况来看，通过对全息影像技术进行具体运用，不只能够形成立体的幻象，也能够使扮演人员和幻象展开互动，共同实现表演活动，获得更为理想的演出成效。目前，已展示实现的全息影像技术一共分为空气投影和交互技术、激光束投射实体的3D影像、360度全息显示屏三种类型。对科幻影片来说，对全息技术的运用是极为常见的，其能够使得事物以立体的形式展示出来，就像电影《星球大战》中的全息通信、《钢铁侠》中的全息电脑、《普罗米修斯》中的全息沙盘等。事实上，从几年前日本的初音未来演唱会，到周杰伦在演唱会上与“复活”的邓丽君对唱，到2015年春晚里李宇春出现三个分身，再到G20峰会室外的水上晚会，都是全息影像技术的应用。
目前，技术上的全息手机已经存在，其使用虚拟存在组件（virtual presence）来观看全息图像，用户只需下载相关内容，将手机放入虚拟存在组件中播放即可。未来，人类可以完全抛弃电视、计算机、手机这些带有屏幕的显示产品。就像在各种各样的科幻、谍战大片中一样，人手一挥，巨大的显示屏上就直接出现多页图表或者照片，无须触碰屏幕，再次挥手，屏幕上的内容便自然切换，甚至能够让不同时空的人面对面进行交谈。
图1-6 0.01毫米彩色柔性显示器
所谓的柔性显示（FlexibleDisplay，FD）是在塑料等各种柔性基材的前提下，加工制作的能够变形、可弯曲的电子显示装置，其像纸一样薄，即使切掉电源，内容也不会消失，所以也被叫作“电子纸”（如图1-6）。柔性显示既有高亮度、高对比度、高清晰度、宽视角、宽色域等特性，又具备超薄、超轻、低功耗、宽温度等特性，其在实现高品质图像呈现的同时，又满足便携式设备轻便、省电、适于户外操作的需求。柔性显示被称为“梦幻般的显示技术”，主要应用领域包括消费电子、智能家居、运动时尚、汽车航空以及建筑装饰五大类，将对个人智能终端、可穿戴设备、车载显示器、VR等消费电子领域产生深远影响，或将全面替代液晶显示屏。英特尔公司的科学家瑞恩·布洛特曼通过全面的研究与分析指出：在接下来的几年中，基本上所有的计算机，不管是平板还是超极本，都将逐步朝着薄得如彩色打印的纸张一样的方向发展。
在万物互联的大趋势中，柔性显示具有众多优点，例如可随意弯曲、折叠、卷曲、轻薄、体积小、功耗低、可携性能高等，非常适合立体化、多元化的物联网场景需求。柔性显示不仅是一个硬件，还将带来软件以及操作系统的革命，其作为新型人机交互窗口，将革命性地打破传统交互界面固态不自然、受限的现有形态，甚至带来一个全新的生态系统。未来的屏幕随意变化，“显示”无处不在：计算机显示屏可以像手帕一样折叠起来塞进口袋，过去重量极大的大屏幕电视，能够变得更加轻便。未来，人们甚至可以24小时佩戴这些薄如蝉翼的器件，随时监测人体的心跳、脉搏、血压、脑电波、心电图等各种身体指标。数据显示，到2023年，柔性和曲面显示器占全球显示器的收入将由2013年的1%提升至16%。未来，任何一种平面或许都可以成为屏幕，看的书是屏幕，你所能看到的所有平面都是一个屏幕，甚至衣服都可以当成屏幕，屏幕将无处不在。