虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)的利與弊

編者按

虛擬現(xiàn)實(shí)（V R）及其“近親”增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（A R）是目前的熱門技術(shù)，在娛樂(lè)領(lǐng)域以及工業(yè)領(lǐng)域的質(zhì)量培訓(xùn)中都有應(yīng)用。本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于質(zhì)量培訓(xùn)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況選擇正確的培訓(xùn)工具。本文原載于2019年10月的《質(zhì)量文摘》。作者安東尼?伯恩斯（Anthony Burns）博士擁有澳大利亞新南威爾士大學(xué)工程學(xué)士學(xué)位和化學(xué)工程博士學(xué)位，具有超過(guò)36年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，所領(lǐng)導(dǎo)的Micro多媒體公司致力于開(kāi)發(fā)電子學(xué)習(xí)產(chǎn)品及其支持工具。

虛擬現(xiàn)實(shí)和它的“近親”增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是目前的熱門技術(shù)，它們不僅在娛樂(lè)領(lǐng)域，而且在工業(yè)領(lǐng)域，包括在質(zhì)量培訓(xùn)方面都有應(yīng)用。人們必須為正確的工作選擇正確的工具，但虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)并不總是正確的選擇。

什么是虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種讓人沉浸在3D虛擬世界的技術(shù)。它們通常是通過(guò)頭戴式顯示器實(shí)現(xiàn)的，每只眼睛前面都有一個(gè)單獨(dú)的顯示器。與單屏觀看3D場(chǎng)景不同，兩只眼睛的輕微視差能給觀眾帶來(lái)身臨其境的3D效果。這些頭戴式顯示器包括各種類型，從與你的手機(jī)配合使用的價(jià)格只有10美元的谷歌紙盒，到1000美元以上的獨(dú)立設(shè)備，這些都可以買到。

頭戴式顯示器佩戴者的頭部運(yùn)動(dòng)可被手機(jī)（谷歌紙盒）或顯示器中的加速度計(jì)和/或陀螺儀檢測(cè)到。然后，這個(gè)動(dòng)作被用來(lái)在3D虛擬場(chǎng)景中調(diào)整兩個(gè)攝像頭的視角，每個(gè)攝像頭對(duì)應(yīng)一只眼睛。當(dāng)你的頭移動(dòng)時(shí)，場(chǎng)景也在移動(dòng)。

用360°攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。然而，這有很多的局限性，要想在虛擬世界中移動(dòng)，需要一個(gè)完整的、有景深的虛擬世界3D模型。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，游戲引擎軟件被用來(lái)幫助構(gòu)建一些場(chǎng)景的3D模型并將其呈現(xiàn)到屏幕上，幀率為每秒60次或更高。這使得場(chǎng)景中任何類型的角色、車輛或?qū)ο竽軌蛞匀魏畏绞揭苿?dòng)并以高幀率呈現(xiàn)，就像看視頻一樣流暢。但每次播放時(shí)場(chǎng)景都是不同的，因?yàn)橛脩裘看闻c場(chǎng)景的交互都是不同的。它幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何類型的用戶交互，從簡(jiǎn)單地單擊按鈕到使用任何形式的用戶輸入來(lái)操縱人物等。游戲引擎為游戲開(kāi)發(fā)者提供了一種復(fù)雜的計(jì)算機(jī)代碼來(lái)控制場(chǎng)景和其中對(duì)象的簡(jiǎn)單方法，它被譽(yù)為“游戲化”培訓(xùn)的圣地。

如果你從未嘗試過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)，那么它的最初體驗(yàn)是非常棒的。對(duì)于某些類型的培訓(xùn)，很有意義。一些公司使用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)訓(xùn)練員工執(zhí)行特定的物理任務(wù)，如裝配操作等。員工與虛擬世界進(jìn)行交互，在現(xiàn)實(shí)世界中，他們也會(huì)以同樣的方式對(duì)制造過(guò)程作出反應(yīng)。然而，在商業(yè)環(huán)境中，特別是在與商業(yè)相關(guān)的培訓(xùn)中，虛擬現(xiàn)實(shí)存在一些嚴(yán)重的缺陷。

虛擬現(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題

我們?cè)紤]過(guò)利用虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)施質(zhì)量培訓(xùn)，因?yàn)槿藗儗?duì)此比較感興趣。在我們使用的游戲引擎技術(shù)基礎(chǔ)上添加虛擬現(xiàn)實(shí)是相對(duì)容易的。然而，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的測(cè)試后，我們決定不再使用虛擬現(xiàn)實(shí)，這主要是出于健康和安全的考慮。許多使用虛擬現(xiàn)實(shí)的成年人很快會(huì)產(chǎn)生眩暈的感覺(jué)，孩子們的問(wèn)題相對(duì)沒(méi)有那么嚴(yán)重。在某些場(chǎng)景類型和運(yùn)動(dòng)形式中，佩戴者可能會(huì)頭暈或迷失方向，如果佩戴者站立的話可能會(huì)摔倒。

如果虛擬場(chǎng)景沒(méi)有穩(wěn)定的地平線，比如在船上、車上或其他移動(dòng)物體上，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的眩暈就會(huì)加劇。性能糟糕的設(shè)備會(huì)造成頭部和場(chǎng)景移動(dòng)不匹配，從而加劇這種問(wèn)題。逼真的虛擬現(xiàn)實(shí)要求用戶使用高端專業(yè)設(shè)備，這也將限制培訓(xùn)的普及性。

同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)也會(huì)將用戶從他們的環(huán)境中徹底移除。如果你需要一個(gè)沉浸式的環(huán)境來(lái)增強(qiáng)物理動(dòng)作（例如專門的組裝操作），這可能是有利的，但這種虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)不適合在業(yè)務(wù)環(huán)境中進(jìn)行。對(duì)于隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)，比如在上班路上的公共交通環(huán)境中，手機(jī)上的交互式3D是更理想的方法。

成功使用基于技術(shù)的學(xué)習(xí)關(guān)鍵在于交互性，這也是虛擬現(xiàn)實(shí)的另一個(gè)難題。虛擬現(xiàn)實(shí)的默認(rèn)交互模式是凝視輸入。例如，盯著屏幕中央的一個(gè)按鈕兩秒鐘，它就會(huì)被激活。如果有多個(gè)按鈕或滑塊，或者需要拖動(dòng)對(duì)象，這就完全不切實(shí)際了。

因此，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練需要一個(gè)交互式輸入設(shè)備。這些設(shè)備有很多，包括手持控制器，如Google Daydream或Wii Remote。諸如Leap Motion體感控制器這樣的設(shè)備，可以檢測(cè)到手在空間中的運(yùn)動(dòng)并將其作為輸入。還有如維爾福軟件公司的Knuckles閥節(jié)控制器這樣的手套式裝置。握著Leap Motion體感控制器這樣的設(shè)備進(jìn)行某些動(dòng)作（如跳躍）時(shí)，手很快就累了。它們沒(méi)有通用的界面，為了與軟件協(xié)同工作，界面必須個(gè)性化設(shè)計(jì)。而且它們都達(dá)不到用手指觸摸屏幕那樣精確、迅速和自然。

相比之下，手機(jī)上的交互式3D則簡(jiǎn)單、實(shí)用、迷人。除了你的手機(jī)、平板電腦或個(gè)人電腦，你不需要其他特殊的設(shè)備。觸摸、鼠標(biāo)和拖放控制都是靈活和自然的。有了交互式3D，電子化學(xué)習(xí)的枯燥文本和講師授課就顯得過(guò)時(shí)了。

虛擬現(xiàn)實(shí)在工業(yè)上確實(shí)有很多專門的應(yīng)用，比如大型飛行模擬器、遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)和宇航員訓(xùn)練等。然而，對(duì)于培訓(xùn)普通員工來(lái)說(shuō)，相比個(gè)人電腦、手機(jī)或平板電腦上的交互式3D，它并沒(méi)有帶來(lái)多少真正的好處。因此，要選擇合適的技術(shù)來(lái)從事合適的工作。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)分支，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的信息覆蓋到現(xiàn)實(shí)世界中。該軟件可以識(shí)別真實(shí)世界的表面，它可以將虛擬對(duì)象、信息標(biāo)記或移動(dòng)虛擬人物放置在真實(shí)對(duì)象上。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使虛擬物體在現(xiàn)實(shí)世界中移動(dòng)。它雖然也可以使用頭戴式顯示器，但允許用戶看到他們周圍的真實(shí)世界。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)使培訓(xùn)者與他們所處的環(huán)境保持接觸，但其訓(xùn)練效果卻很有限。看到一艘宇宙飛船飛過(guò)你的廚房確實(shí)很有趣，但是把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到培訓(xùn)中是很困難的。不戴頭戴式顯示器使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以顯示疊加在現(xiàn)實(shí)世界圖像上的虛擬圖像。例如，它是地面穿透雷達(dá)數(shù)據(jù)可視化的一個(gè)很好的應(yīng)用。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以在不戴頭戴式顯示器的情況下使用，疊加一些場(chǎng)景的信息，比如通過(guò)手機(jī)攝像頭看到街道上的服務(wù)。與虛擬現(xiàn)實(shí)一樣，當(dāng)用戶必須與現(xiàn)實(shí)生活中的物體進(jìn)行交互或接受訓(xùn)練時(shí)，就需要工業(yè)應(yīng)用程序來(lái)發(fā)揮作用。

最后，當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)一樣需要使用頭戴式顯示器時(shí)，只要幾分鐘，顯示器的質(zhì)量帶來(lái)的壓力就會(huì)讓使用者變得惱火。這個(gè)問(wèn)題對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō)還好，因?yàn)橛?jì)算機(jī)生成的圖像可以投射到輕型眼鏡的內(nèi)部。然而，對(duì)眼鏡或頭戴式顯示器的長(zhǎng)時(shí)間需要，使得虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)只適用于小眾，而不是普通的培訓(xùn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用未來(lái)會(huì)有增長(zhǎng)，但可能不會(huì)像最初炒作的那樣迅猛增長(zhǎng)。在虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)應(yīng)用中幾乎找不到什么有用的內(nèi)容，更不用說(shuō)質(zhì)量培訓(xùn)。虛擬現(xiàn)實(shí)似乎在很大程度上被谷歌拋棄了。在2016年和2017年大張旗鼓宣傳之后，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在很少被提及。其他專注于此的公司（如Oculus）正在推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，并將推出越來(lái)越多但應(yīng)用范圍狹窄的應(yīng)用。

全民質(zhì)量培訓(xùn)

與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)相比，移動(dòng)設(shè)備或PC上的交互式3D非常實(shí)用。大多數(shù)人可能沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到把游戲引擎應(yīng)用于業(yè)務(wù)培訓(xùn)所帶來(lái)的巨大可能性。不像“彈出式”電子學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)工具那樣對(duì)開(kāi)發(fā)者有太多的限制，一個(gè)游戲引擎平臺(tái)只會(huì)被開(kāi)發(fā)者的想象力所限制。即使在2D中，創(chuàng)建自定義代碼的能力也使得幾乎任何事情都成為可能。使用一個(gè)有趣的、全動(dòng)態(tài)的、3D互動(dòng)游戲，通過(guò)邀請(qǐng)他們與游戲互動(dòng)和加強(qiáng)訓(xùn)練的方式，用戶可以被教導(dǎo)質(zhì)量基礎(chǔ)，甚至控制圖表。它可以在任何地方、任何時(shí)間在標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算設(shè)備上完成，包括手機(jī)，而不需要特殊的眼鏡或輸入設(shè)備。任何人都可以用它來(lái)學(xué)習(xí)世界級(jí)質(zhì)量的意義。