VR與AR關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用與未來展望

孫婷

摘 要：隨著計算機領(lǐng)域全方面發(fā)展，圖像及視頻解析技術(shù)持續(xù)向著更深入的層次推進。為了滿足人們對于在虛擬世界中體會到現(xiàn)實世界，以及在現(xiàn)實世界將虛擬模型直觀展現(xiàn)的需求，VR與AR技術(shù)近年來迅猛發(fā)展，從一個初生嬰兒迅速成長為了懵懂少年。但是，與此同時也隱藏著巨大的信息安全和信息失真等風(fēng)險和挑戰(zhàn)。對此，本文重點分析和探討 VR/AR 技術(shù)相關(guān)應(yīng)用和未來展望。

關(guān)鍵詞：VR；AR；關(guān)鍵技術(shù)；展望

1.VR與AR技術(shù)簡介

1.1何謂VR技術(shù)。VR技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是一種通過仿真模擬使人們能夠體驗虛擬世界的計算機技術(shù)，它利用計算機生成一種交互式的三維動態(tài)視景，其實體行為的仿真系統(tǒng)能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中[1]。

1.2何謂AR技術(shù)。AR技術(shù)，又稱增強現(xiàn)實技術(shù)，也被人們稱為混合現(xiàn)實技術(shù)，是一種把現(xiàn)實社會各單位或要素，通過音頻、視頻技術(shù)，或定位數(shù)據(jù)等通過人類感官獲得的要素形成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)，在通過AR發(fā)生器呈現(xiàn)于現(xiàn)實世界的技術(shù)。

2. VR與AR關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1 VR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

2.1.1 游戲產(chǎn)業(yè)。VR技術(shù)初出茅廬時就在游戲領(lǐng)域。作為一種電腦仿真系統(tǒng)，它通過將傳感技術(shù)、顯示技術(shù)應(yīng)用于游戲的硬件、軟件等方面，顯著提高游戲3D效果，再通過交互性可穿戴設(shè)備， 使得人們在游戲世界中也能體會到身臨其境的感受。以技術(shù)創(chuàng)新的 VR 游戲，真正吸引消費者和市場投資者的其實在于它的概念，因為三維空間的虛擬，能夠幫玩家實現(xiàn)各種天馬行空的場景，網(wǎng)絡(luò)運營環(huán)境的革新也為 VR 技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間，現(xiàn)階段主流 VR 裝置無法完全獨立，其內(nèi)部并沒有足夠的運算效能，主要的運算和繪圖渲染是靠計算機完成，這就要求更高效的無線傳輸技術(shù)來降低緩存 [2]。

2.1.2智慧建筑產(chǎn)業(yè)。2018年以來，隨著國內(nèi)房地產(chǎn)市場持續(xù)低迷，部分建筑開發(fā)商通過多種方式提高房產(chǎn)的產(chǎn)品力。他們逐步將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計、推廣、監(jiān)理等各環(huán)境，取得了不俗的成效。 比如在建筑工程設(shè)計過程中，在面對復(fù)雜性和精細度較高的建筑工程圖紙方案時他們將 VR 技術(shù)與 BIM 技術(shù)結(jié)合，然后讓建筑設(shè)計人員與施工方代表能夠?qū)崟r戴上“VR眼鏡”查看，可以在任何時候?qū)こ探Y(jié)構(gòu)進行監(jiān)察，這樣能夠減少不必要的施工流程，降低施工成本。

2.1.3 醫(yī)療產(chǎn)業(yè)。VR技術(shù)近年來在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用獲得明顯突破。 具體來說，利用VR技術(shù)能夠生成視景圖像來檢查病人的具體病情，比如使用CAT掃描或者超聲波產(chǎn)生的診斷圖像來生成患者解剖結(jié)構(gòu)的3D模型。此外，VR技術(shù)還可以用來對神經(jīng)系統(tǒng)損傷的患者進行康復(fù)工作。在歐洲，許多地方都將沉浸式虛擬顯示療法用在患有中風(fēng)和腦損傷的病人當(dāng)中，以恢復(fù)他們的運動和認(rèn)知能力。

2.2 AR技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

2.2.1領(lǐng)先醫(yī)療技術(shù)。醫(yī)療保健行業(yè)巨頭 Cigna 今年剛推出一項名“Bio Ball”的項目。該項目使用了微軟的 Holo Lens技術(shù)，以交互游戲的方式來測試患者的血壓和身體質(zhì)量指數(shù)?；颊咧恍枋殖忠粋€小球，在一分鐘時間內(nèi)捕捉屏幕上閃過的畫面。Bio Ball 以此感知患者的脈搏，并使用響應(yīng)光線將游戲與患者的心跳連接起來。游戲結(jié)束后，患者便能在佩戴的耳機里收聽到他們的健康指數(shù)，且相應(yīng)的健康建議還會同步發(fā)送到相關(guān)的郵箱中。這項技術(shù)旨在鼓勵人們通過了解自身的健康數(shù)據(jù)來管理身體，并使人們獲得針對性的治療。

2.2.2新一代互動教育。AR技術(shù)正為教育開啟新方向。AR提供了各式各樣新的教學(xué)方法，激發(fā)了孩子們的學(xué)習(xí)興趣。某些情況下，AR 還可以幫助學(xué)習(xí)困難的孩子趕超其他同學(xué)。芬蘭赫爾辛基大學(xué)的 AR項目，通過使孩子們與氣體、重力、聲波和風(fēng)力等物理學(xué)中的分子運動進行互動，幫助他們學(xué)習(xí)科學(xué)知識。研究發(fā)現(xiàn)，對于表現(xiàn)不佳的孩子來說，AR 足以幫助他們縮小與其他學(xué)生之間的差距。同時，AR 還通過將“舊知識”轉(zhuǎn)換成新格式，從而創(chuàng)建了新的學(xué)習(xí)方式。AR正不斷使學(xué)習(xí)變得更有吸引力。它通過平板電腦或智能手機，通過交互式3D 內(nèi)容，讓孩子們了解歷史、動物、遺跡、語言和藝術(shù)、天氣和文化知識等。這些信息通過 AR 生成的 3D 模型和音頻來提供，使學(xué)習(xí)者可以獲得更身臨其境的學(xué)習(xí)體驗。

2.2.3增強型會議室?；谕队暗脑鰪姮F(xiàn)實技術(shù)正成為現(xiàn)實世界投射虛擬元素的新方式，笨重的頭盔或眼鏡將逐漸退出歷史舞臺。AR 日趨成為家居或辦公環(huán)境 的熱門選擇。新 創(chuàng) 公 司 Lampix 和Lightform 正在開發(fā)基于投影的增強現(xiàn)實技術(shù)，用于在會議室、零售顯示器、酒店、數(shù)字標(biāo)識等領(lǐng)域使用。Lightform 的設(shè)備類似于一個 Go Pro，可以連接到任何投影儀，且可以立即生成增強現(xiàn)實元素。由于不需要手機或眼鏡，這類設(shè)備可以在會議室使用，便于線上線下協(xié)同工作。AR技術(shù)可以無縫融入到人們的日常生活中。

3.VR與AR技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和未來展望

3.1當(dāng)前VR技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和未來展望

之所以VR如此熱門，主要原因是因為VR的實現(xiàn)成本較低，在用戶體驗前只需帶上 VR 的眼鏡，就可以立即感受虛擬現(xiàn)實的帶來的強烈視覺沖擊，發(fā)展相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈也為虛擬現(xiàn)實提供了有效空間。大量的VR用戶群體，導(dǎo)致了大批廠商蜂擁而入，渴求在這樣的大環(huán)境中分一杯羹，利益驅(qū)使下的產(chǎn)品體驗和 VR 受捧熱度并不成正比，相反VR體驗的弊端始終沒有解決，例如 VR的頭盔，從材質(zhì)的選擇到體積的大小，再到 VR 自身的渲染及畫面的分辨率，這些問題在長時間的佩戴下都會給使用者帶來負(fù)面的生理反應(yīng)，如頭暈、惡心等，這將是 VR 技術(shù)在往后階段應(yīng)繼續(xù)改進的。從技術(shù)而言，影響體感操作最主要的因素是技術(shù)成本和精細度，目前市面的控制器，基本無法做到肢體細節(jié)的感知，而且誤差也比較大，這就需要在未來發(fā)展中，解決肢體感測的問題，提高精確程度，以及如何在高成本與體感舒適、自然中達到平衡。

3.2當(dāng)前AR技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和未來展望

AR媒介的選擇、體驗內(nèi)容的更新?lián)Q代、成本與用戶需求之間的矛盾、產(chǎn)品的單調(diào)性等，都是 AR發(fā)展所面臨的瓶頸，這將導(dǎo)致技術(shù)廠商和生產(chǎn)品牌能否留存和培養(yǎng)用戶。首先，AR設(shè)備如何在未來的設(shè)計中降低成本、佩戴舒適、材質(zhì)輕便，也需要解決以Google Glass為首的技術(shù)問題；其次增強現(xiàn)實技術(shù)，應(yīng)更好的將現(xiàn)實融入情境中，減少因技術(shù)帶來的不協(xié)調(diào)，避免在體驗的過程中，在真實與虛擬的切換中打亂連續(xù)的思維；再者，人機交互時，要考慮硬件載體的種類和操作方式，在AR內(nèi)容設(shè)計上，充分調(diào)動人機交互的靈活性和操作便捷性，最大程度的滿足體驗者的互動需求，在AR設(shè)備界面導(dǎo)航和功能布局上，升級體驗者的五感體驗了，讓體驗者深度沉浸在VR所營造的情境中。

4.結(jié)語

隨著國家對高科技新興產(chǎn)業(yè)愈加重視，VR/AR 技術(shù)的更新與完善也會愈加方便人們生活，也促使整個計算機產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)新鮮血液，筆者相信在未來發(fā)展中，VR技術(shù)與AR技術(shù)將相互作用，共同促進，引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革，刺激市場需求，促進整個社會領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級。

參考文獻：

[1] 侯穎，許威威.增強現(xiàn)實技術(shù)綜述[J].計算機測量與控制，2017，25（2）：1-7，22.

[2] 丁楠，汪亞珉.虛擬現(xiàn)實在教育中的應(yīng)用：優(yōu)勢與挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（2）：19-25.

作者簡介：

孫 婷（1982.1-），女，遼寧遼陽市人，講師，主要從事計算機教學(xué)方面研究。