虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實對數(shù)字媒體教育的影響

謝昊文，李依璇，刁琴琴

（金肯職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 南京 211156）

1 VR與AR的概念

1.1 VR概念介紹

VR是虛擬現(xiàn)實技術(shù)，同時也被稱作靈境技術(shù)，是一種通過計算機圖像運算處理以及動作傳感捕捉技術(shù)的應用，創(chuàng)造出與人進行模擬互動的虛擬現(xiàn)實世界。虛擬現(xiàn)實技術(shù)所帶來的是人與智能設備的全新互動方式，通過虛擬現(xiàn)實設備觀察及使用虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的物品，模擬出的外部感覺。并通過真實的感官反饋，使人獲得VR技術(shù)帶來的現(xiàn)實與超現(xiàn)實感受。

1.2 AR概念介紹

AR是增強現(xiàn)實技術(shù)，是一種通過即時計算機運算現(xiàn)實影像數(shù)據(jù)與創(chuàng)造出的虛擬影像數(shù)據(jù)進行混合處理，使現(xiàn)實與虛擬世界產(chǎn)生無縫的鏈接。在虛擬與現(xiàn)實的碰撞下產(chǎn)生虛實的結(jié)合，現(xiàn)實影像與虛擬影像同時出現(xiàn)在人們的眼前，相輔相成，增強對現(xiàn)實世界的感知力，增加信息，為人們的日常生活提供即時信息。

2 VR與AR技術(shù)的差異

2.1 設備存在的差異

通過具有圖像運算能力、顯示功能的頭戴式設備，穿戴式運動捕捉設備，環(huán)繞式聲音模擬設備，感覺模擬元件實時同步，將人的意識導入虛擬現(xiàn)實的環(huán)境，目前主流的VR設備端口可分為三種，分別是移動端、PC端、一體機。

AR所創(chuàng)造的環(huán)境是虛實結(jié)合的，功能包含智能識別、現(xiàn)實地理定位。主流AR設備為裝載了AR軟件移動端設備與AR智能眼鏡（或頭盔）。移動端AR通過搭載軟件就可以進行AR技術(shù)的使用，其擁有著便攜、包容性與普及性，通過軟件就可實現(xiàn)AR技術(shù)的應用。目前VR技術(shù)在電商、社交、游戲方面都有著實際的應用。

2.2 應用環(huán)境的差異

現(xiàn)階段的VR相當于“影射”，這如同電影拍攝，影像可取自實景也可數(shù)字創(chuàng)作，在應用上主要關(guān)注虛擬場景是否有良好的體驗和交互[1]。根據(jù)應用需求、認識水平和技術(shù)條件，系統(tǒng)分別構(gòu)建合理、夸張或虛幻的VR環(huán)境。AR則相當于“鏡像”，這如同照鏡子。影像通常伴隨實物而變化。AR強調(diào)復原人類視覺的功能，自動去識別、跟蹤物體（系統(tǒng)可自動將物體分為2D、3D、GPS、體感、面部等），然后進行多維建模、場景融合，最后顯示在設備屏幕上，并可實時交互虛擬信息。AR的應用主要是為了提升現(xiàn)實工作、生活或?qū)W習的思維動力和實踐能力[1]。VR、AR的常見應用如表1所示。

表1 VR、AR常見應用舉例

3 以教育領域為例凸顯AR、VR優(yōu)勢

VR與AR技術(shù)應用于數(shù)字媒體教育分別具備了不同方面的優(yōu)勢，具體如下。

3.1 VR的多方面教育優(yōu)勢

3.1.1 浸沒方面，身臨其境

VR技術(shù)創(chuàng)造出的定制化虛擬空間使學習者擁有了身臨其境的感受，通過動作捕捉設備，體感設備的輔助反饋對物體進行操控與設計，學生沉浸在這樣的虛擬環(huán)境中使得原本乏味的學習變得更有趣味性，獲得專注且深層次的學習體驗。

3.1.2 構(gòu)想方面，引人入勝

在VR的虛擬世界里，VR擁有著廣闊的構(gòu)筑可能。在實際學習中，學生在VR技術(shù)的輔助下得到了對學習內(nèi)容客觀理性的認知，系統(tǒng)的學習項目課程將改變?yōu)轱L格不同、劇情不同的定制化事件，技術(shù)展現(xiàn)出來具體的抽象概念。學生會得到優(yōu)于普通教育的知識獲取模式，學習記憶得到了更好的優(yōu)化。

3.1.3 交互方面，提升效率

在VR環(huán)境中不再需要使用常用的PC外接設備如鼠標、鍵盤、數(shù)位板等。通過使用動作傳感器分析用戶動作行為數(shù)據(jù)，使得動作操作成為可視化操作，使得原本煩瑣的外設操作變得簡化與快捷，人機交互方面獲得巨大提升。幫助學生節(jié)約大量時間，提升了效率。

3.2 AR的教育適用方面

AR技術(shù)對教育領域的支持是十分突出的，能廣泛適應各種教育活動。例如在很多方面，AR技術(shù)的應用能使得知識的傳遞脫離枯燥的文字而變得更加生動形象。

3.2.1 興趣方面，樂在其中

寓教于樂是AR最大的特點。知識教授變得不再枯燥無味，通過AR讓學生在娛樂和游戲中獲得知識已變?yōu)榭赡?。AR技術(shù)不僅能使知識的傳遞變得更加有趣，還可以使得學生在虛擬世界中實現(xiàn)知識的應用，這種“真實”環(huán)境的學習體驗使得知識記憶變得更加持久和深刻。

3.2.2 智能方面，動人心弦

AR將成為新的人機交互的窗口。云計算、大數(shù)據(jù)等優(yōu)勢，使采用AR技術(shù)能更加全面地了解學習者的狀態(tài)，從而制訂最合適的學習計劃。

3.2.3 自主方面，改善效果

AR技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)人和計算機的交流，知識的傳遞可由被動變?yōu)橹鲃?。通過故事、移動APP、媒體等多種工具，學習者可以多途徑地學習知識。同時通過AR技術(shù)，能使實踐活動不再受場地、經(jīng)費、設備和時間等的限制，獲得更加真實的體驗，使學習者能更深刻地去理解和接受知識。因此，AR技術(shù)能夠使學習的途徑和方式變得更加具體，能夠優(yōu)化學習的過程，彌補知識傳遞的缺陷，提高了知識傳遞的效率。

4 VR、AR在數(shù)字媒體教育中的應用

4.1 未來數(shù)字媒體教育的發(fā)展面對著雙重的挑戰(zhàn)

環(huán)境上分析，學生學習的自由度變大，學習的環(huán)境不再限于現(xiàn)實課堂，因此，在學習方面需要保證學生的學習活躍度和對學習的積極態(tài)度，學生與教師的溝通，學生與學生之間的互動，是未來教育必要保證的條件。學習方法分析、線下的學習項目的專業(yè)隔閡較大，課程結(jié)構(gòu)過于死板，大部分內(nèi)容變得陳舊后無法立即更新，學生的創(chuàng)造力受到了限制，與線上學習的自由程度、豐富的學習資源產(chǎn)生了強烈的沖突。我們需要解決線上學習的信息零碎問題，就必須要用深透的學習方式進行，保證知識結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的完整性。VR、AR技術(shù)是具備長期發(fā)展及使用意義的全新科技。它拉近了對學習有需求人群與數(shù)字媒體教育的距離，改變了學生對時空間的思維概念。在未來的發(fā)展中，教育需要通過探尋深透的學習方式與學習空間，這將在VR與AR的支持下實現(xiàn)。

4.2 VR、AR的數(shù)字媒體教育應用的體現(xiàn)

4.2.1 硬件定制化

隨著科技的進步，電子設備的更新淘汰速度越來越快，人們對電子產(chǎn)品的要求也是越來越高。因此VR、AR技術(shù)實際應用需要硬件和軟件的不斷更新，以適應科技迅速發(fā)展的趨勢。在教育領域，VR、AR技術(shù)的實現(xiàn)需要硬件和軟件的同步開發(fā)，使得創(chuàng)意和實踐完美契合。

4.2.2 內(nèi)容可視化

VR、AR通過虛擬現(xiàn)實的互動和動畫的呈現(xiàn)將會使得學習的過程變得生動有趣起來。而如何將這些內(nèi)容進行生動化將是教材編寫的一個難點。

可視化的教學內(nèi)容，必須通過豐富的故事和場景將知識進行傳遞。而為了使知識的接受能夠循序漸進，故事必須具備較高的邏輯性。VR、AR的學習程序通過較強的邏輯性來一步一步引導學習者不斷獲得知識，取得進步。

VR或AR對于教育資源的開發(fā)有著更高的要求：不僅要對大量文字、圖片、視頻、情景等整合以及后期的渲染，還需要對大量的數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)場景和用戶的交互。其開發(fā)程度較傳統(tǒng)教學資源難度更高，但相對于整個行業(yè)的發(fā)展來看，VR、AR每年的行業(yè)增長率都保持在100%以上，技術(shù)的發(fā)展必將帶來更簡便的開發(fā)方式，以后VR、AR的開發(fā)難度將會逐步降低，VR、AR教學的實現(xiàn)將會更加容易。

4.2.3 環(huán)境虛擬化

在VR、AR及網(wǎng)絡等技術(shù)的支持下，自學將成為學生提取知識的途徑，在虛擬環(huán)境下，學生的學習方式將會變得豐富，通過自學自測的方式自行制訂學習方案，再配合新的教學方案，激發(fā)學生對于學習的興趣，提高學習的積極性，完成設計。

在VR、AR的空間內(nèi)所展現(xiàn)的不只是充足的視聽體驗，還擁有交流互動性，在遇到個人無法處理的問題時，就可以通過技術(shù)的發(fā)展得到解決的方案，如果有的學生較內(nèi)向、溝通困難，那么在虛擬環(huán)境中他們將獲得虛擬環(huán)境所帶來的幫助。

4.2.4 體驗真實化

VR與AR將學習有關(guān)的問題有效集中，將原本無趣且枯燥的內(nèi)容變成了全新的學習內(nèi)容，把需要記憶的知識進行理解運用，創(chuàng)造出新的學習規(guī)則，讓學生得到了真正的學習方法。

在VR與AR所帶來的數(shù)字媒體教育模式中教師也需要適應這種變化，靈活使用全新的設備工具。

5 不足與分析

硬件還遠未成熟，相應的軟件內(nèi)容也匱乏，雖然大批創(chuàng)業(yè)者涌入進來，不過實效還是不夠顯著，這是VR、AR的現(xiàn)狀。虛擬現(xiàn)實令人感到眩暈惡心，舒適度差。在早期虛擬現(xiàn)實設備中，也經(jīng)常出現(xiàn)“虛擬現(xiàn)實眩暈癥狀”。盡管延時滯后和應用設計都會大幅減少這種情況，但其依然時常出現(xiàn)，硬件依然需要改善。

用戶體驗成本相對較高，購買動力不足。相對而言，性能中等偏上的VR設備，其價格也普遍偏高。

隨著科技發(fā)展越來越先進，計算機模擬的虛擬世界也越來越真實，很容易讓人沉浸不能自拔，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會不會成為人們的一種精神鴉片，從而忽略了真實生活，也是需要人們思考的問題。