VR技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

蘇德　林琛　陸鐿升　韋港依　黃祖朋　張亮

摘 要：VR技術(shù)作為一項(xiàng)隨互聯(lián)網(wǎng)而發(fā)展起來(lái)的綜合集成技術(shù)，其已垂直滲透到了各行各業(yè)當(dāng)中，使很多生活和服務(wù)領(lǐng)域都在發(fā)生著形態(tài)上的改變。本文主要介紹了VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景，綜合闡述了VR技術(shù)在汽車制造、營(yíng)銷服務(wù)、駕駛教學(xué)、駕駛安全教育、車載娛樂(lè)等汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：VR 現(xiàn)狀 前景 汽車 應(yīng)用

1 引言

VR（Virtual Reality）技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，其創(chuàng)造的三維感官（視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)）虛擬世界，具有自主性和可操作性，可通過(guò)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)人與虛擬世界的交互，給受眾帶來(lái)沉浸式體驗(yàn)。

VR技術(shù)誕生以來(lái)，期間經(jīng)歷了思想萌芽階段、初現(xiàn)階段、概念和理論初期階段以及應(yīng)用階段的發(fā)展[1]，進(jìn)入21世紀(jì)以后，在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電子信息技術(shù)、人工智能技術(shù)，以及傳感器技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，VR技術(shù)也迎來(lái)了高速發(fā)展的黃金階段，從思想萌芽逐漸走向成熟，實(shí)現(xiàn)在教育、醫(yī)學(xué)、軍事、娛樂(lè)、科研以及生產(chǎn)制造等各大領(lǐng)域中“百花齊發(fā)”，給人們帶來(lái)新奇而又不一樣的生活體驗(yàn)。

2 VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀：

VR技術(shù)最早應(yīng)用在軍用領(lǐng)域，于本世紀(jì)初拓展到民用領(lǐng)域，并在各行業(yè)領(lǐng)域中得到長(zhǎng)足發(fā)展。其中，美國(guó)最早開(kāi)始研究VR技術(shù)，其擁有Intel、NVIDIA、IMB等眾多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的頂級(jí)硬件廠商，還在游戲、互聯(lián)網(wǎng)、算法方面有著獨(dú)步全球的技術(shù)積累，綜合技術(shù)水平最為突出。歐洲作為后起之秀，在復(fù)雜的分布式并行處理、設(shè)備輔助和接口應(yīng)用等領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。而日本利用其在顯示領(lǐng)域以及影視、游戲等內(nèi)容領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，充分將這些領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)成果轉(zhuǎn)化到自身VR技術(shù)的發(fā)展中，奠定了其在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究方面舉足輕重的地位。我國(guó)對(duì)VR技術(shù)的研究起步相對(duì)較晚，無(wú)論是在硬件、算法，還是內(nèi)容方面，都還與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距[2]。隨著中國(guó)九五規(guī)劃、高新技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等相關(guān)政策的出臺(tái)，我國(guó)開(kāi)始大力推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，并取得了一系列的研究成果。目前，我國(guó)已將VR技術(shù)廣泛應(yīng)用到數(shù)十個(gè)重要的行業(yè)當(dāng)中。

3 VR技術(shù)的市場(chǎng)前景

作為下一個(gè)時(shí)代的交互方式，VR越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。尤其是進(jìn)入2016年之后，VR得到充分優(yōu)化和應(yīng)用，也稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)元年[3]，VR產(chǎn)品在市場(chǎng)上遍地開(kāi)花，VR概念開(kāi)始推廣普及并垂直滲透到各行業(yè)當(dāng)中。

以互聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢(shì)待發(fā)，我國(guó)已經(jīng)把虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）定位為超前發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。我國(guó)VR市場(chǎng)從2016年開(kāi)始出現(xiàn)，并呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。2016年的我國(guó)市場(chǎng)的總體量還不到35億元，至2018年已經(jīng)突破百億大關(guān)，同比增長(zhǎng)超過(guò)100%。預(yù)測(cè)2020年我國(guó)VR行業(yè)規(guī)模將超過(guò)460億元，屆時(shí)中國(guó)將成為全球最大的VR市場(chǎng)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)推算，未來(lái)五年我國(guó)VR行業(yè)市場(chǎng)還將持續(xù)不斷擴(kuò)大，并進(jìn)入成熟期，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）將超過(guò)85%。作為新一代信息技術(shù)的重要前沿方向，VR有望成為繼電腦、手機(jī)之后下一個(gè)萬(wàn)億元新興市場(chǎng)。

4 VR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

VR技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并影響著各行業(yè)的發(fā)展方向。VR在游戲、教育、醫(yī)療、旅游、銷售等各行各業(yè)的成熟應(yīng)用，使得很多生活和服務(wù)領(lǐng)域都發(fā)生了形態(tài)上的改變，其在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用更是得到了廣泛的體現(xiàn)。

4.1 VR技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造的應(yīng)用

4.1.1 汽車外觀和造型設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在汽車生產(chǎn)制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)走在最前面。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程相比，VR技術(shù)的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)師可以根據(jù)比例調(diào)整3D模型大小，及時(shí)地調(diào)整設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程無(wú)需重復(fù)制作和修改油泥模型，節(jié)省了油泥模型制作過(guò)程中的材料成本和人工成本，能夠縮短超過(guò)三分之二的項(xiàng)目周期。同時(shí)，借用VR平臺(tái)，能夠直觀而又真實(shí)地對(duì)外觀和造型的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行評(píng)審。

4.1.2 汽車零部件與總成設(shè)計(jì)的應(yīng)用

汽車總裝之前，必須解決零部件與零部件、總成與總成、總成與整車之間的矛盾問(wèn)題，保證整車性能滿足基本的目標(biāo)大綱要求。這就要求對(duì)整車進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，精確各零部件的尺寸和位置，細(xì)化總部署設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車身和電氣等四大組成部分，涉及不同學(xué)科、不同部門，設(shè)計(jì)之間緊密聯(lián)系，相互影響，牽一發(fā)而動(dòng)全身。引入VR技術(shù)，各總成工程師都可以共同參與汽車的設(shè)計(jì)，把控每一處設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，更加直觀快速地看到不同參數(shù)及結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的不同結(jié)果，從而可以及時(shí)調(diào)整車輛構(gòu)造參數(shù)，評(píng)估和優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，最大程度地降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和提高效率。

4.1.3 汽車性能試驗(yàn)的應(yīng)用

汽車投產(chǎn)前，樣車需要在不同的環(huán)境下進(jìn)行整車性能試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)，例如：碰撞試驗(yàn)、極限性能試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)等。某些試驗(yàn)場(chǎng)環(huán)境的搭建不僅花費(fèi)大量的時(shí)間成本，還需要一筆不菲的資金開(kāi)銷。利用VR技術(shù)構(gòu)建的虛擬環(huán)境，配合環(huán)境模擬數(shù)據(jù)，得到準(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)結(jié)果，不僅成本可以大大降低，分析也變得更為便捷，結(jié)果也更為直觀[4]。項(xiàng)目周期的縮短，保障了產(chǎn)品的快速發(fā)布與更新迭代。

4.1.4 汽車制造產(chǎn)線的應(yīng)用

在汽車制造產(chǎn)線上，往往需要大量工人進(jìn)行整車的裝配，流水線的生產(chǎn)效率受到多種因素的影響。通過(guò)捕獲工人進(jìn)行作業(yè)時(shí)的肢體動(dòng)作，利用VR技術(shù)對(duì)整車生產(chǎn)作業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)和各道工序的模擬，獲得整車生產(chǎn)作業(yè)時(shí)環(huán)境安全性和生產(chǎn)效率性的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而改善生產(chǎn)環(huán)境和優(yōu)化生產(chǎn)流程，降低事故率，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4.2 VR技術(shù)在汽車營(yíng)銷及服務(wù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的汽車營(yíng)銷服務(wù)過(guò)程中，通常受到時(shí)間、地點(diǎn)、天氣和人流等因素的影響。VR營(yíng)銷服務(wù)的應(yīng)用，將很好地解決這些營(yíng)銷痛點(diǎn)。消費(fèi)者只需戴上VR設(shè)備，就可以隨時(shí)隨地了解汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，快速切換外觀風(fēng)格和車型，對(duì)汽車有全面的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)。同時(shí)，通過(guò)VR虛擬駕駛的方式，可擺脫傳統(tǒng)試乘試駕對(duì)試駕路況的依賴，讓消費(fèi)者可以自由地選擇不同的路況環(huán)境進(jìn)行虛擬試駕和體驗(yàn)汽車駕駛感受。還可以針對(duì)汽車特點(diǎn)，推薦特定的試駕路況，突出汽車的賣點(diǎn)，比如四驅(qū)車型推薦雪地路況，越野車型推薦野外路況等，給消費(fèi)者留下深刻的汽車體驗(yàn)印象，助力營(yíng)銷。例如：奧迪聯(lián)合Oculus推出了一項(xiàng)基于線下PC端的虛擬現(xiàn)實(shí)選車服務(wù)，豐田和Oculus則聯(lián)手推出了虛擬現(xiàn)實(shí)駕駛模擬器“TeenDrive 365”。

4.3 VR技術(shù)在駕駛教學(xué)的應(yīng)用

在駕駛教學(xué)方面，一般由駕駛教練傳授技巧通過(guò)駕駛實(shí)操考核目標(biāo)，這種方式是極具不完全性和威脅性。應(yīng)用VR技術(shù)的駕駛教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景的切換，讓駕駛學(xué)員在多變的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)操，提高其駕駛水平和安全意識(shí)，以及應(yīng)急應(yīng)變能力[5]。VR駕駛教學(xué)是多層次、多形式的駕駛培訓(xùn)方式，實(shí)現(xiàn)了趣味性與現(xiàn)實(shí)性的有效統(tǒng)一。

4.4 VR技術(shù)在駕駛安全教育的應(yīng)用

與傳統(tǒng)的視頻教育、站崗教育不同，VR駕駛安全教育是通過(guò)交通標(biāo)志、交通規(guī)則的學(xué)習(xí)，以及違法駕駛行為、交通事故的虛擬再現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)教育。通過(guò)VR技術(shù)虛擬出各種場(chǎng)景的交通標(biāo)志，配合正確的駕駛行為，寓教于樂(lè)。同時(shí)，對(duì)醉駕等違法駕駛場(chǎng)景的模擬，交通事故過(guò)程的再現(xiàn)，讓駕駛員體驗(yàn)事故的危害，提高駕駛員的安全意識(shí)。

4.5 VR技術(shù)在車載娛樂(lè)的應(yīng)用

目前，VR在民用領(lǐng)域最為廣泛的應(yīng)用是影視與游戲行業(yè)，汽車制造商越來(lái)越重視VR技術(shù)在車載娛樂(lè)中的應(yīng)用，而VR車載娛樂(lè)的重要應(yīng)用之一便是VR游戲與汽車駕駛的結(jié)合，這可以給乘客帶來(lái)夢(mèng)幻般的旅途體驗(yàn)。例如：新寶駿與華為合作開(kāi)發(fā)的VR場(chǎng)景變化游戲，該實(shí)現(xiàn)方式是以車輛轉(zhuǎn)角、車速、油門、剎車等車輛數(shù)據(jù)作為游戲的在線輸入?yún)?shù)，通過(guò)CAN總線將這些在線輸入?yún)?shù)傳輸至嵌入Hicar系統(tǒng)的車機(jī)，車機(jī)與VR眼鏡的數(shù)據(jù)聯(lián)通，最終實(shí)現(xiàn)車輛與VR游戲的數(shù)據(jù)交互。在VR場(chǎng)景中，乘客乘坐新寶駿車輛時(shí)體驗(yàn)到的不再是平時(shí)乘車時(shí)枯燥乏味的公路場(chǎng)景，而是利用VR技術(shù)渲染后的海洋、天空、太空等諸多新奇場(chǎng)景，將車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)與乘客在VR游戲中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相匹配，實(shí)現(xiàn)了VR游戲與汽車的深度結(jié)合。同時(shí)，乘客也可與VR游戲進(jìn)行交互，有效降低乘客路途中的疲勞感，同時(shí)極大地提升了旅途趣味。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，VR產(chǎn)業(yè)應(yīng)用不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，帶動(dòng)了汽車領(lǐng)域的產(chǎn)品升級(jí)與創(chuàng)新，給汽車行業(yè)帶來(lái)了新的改變與發(fā)展。VR的成熟運(yùn)用期即將到來(lái)，汽車產(chǎn)業(yè)也會(huì)因此受益，這勢(shì)必會(huì)給汽車領(lǐng)域帶來(lái)新的顛覆。

基金項(xiàng)目：廣西創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展專項(xiàng)資助項(xiàng)目（桂科AA18242039）;柳州市科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2019AG10202）

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