VR與AR關鍵技術應用與未來展望

孫婷

摘 要：隨著計算機領域全方面發展，圖像及視頻解析技術持續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實世界，以及在現實世界將虛擬模型直觀展現的需求，VR與AR技術近年來迅猛發展，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險和挑戰。對此，本文重點分析和探討 VR/AR 技術相關應用和未來展望。

關鍵詞：VR；AR；關鍵技術；展望

1.VR與AR技術簡介

1.1何謂VR技術。VR技術，即虛擬現實技術，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，它利用計算機生成一種交互式的三維動態視景，其實體行為的仿真系統能夠使用戶沉浸到該環境中[1]。

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

2. VR與AR關鍵技術應用

2.1 VR技術應用領域

2.1.1 游戲產業。VR技術初出茅廬時就在游戲領域。作為一種電腦仿真系統，它通過將傳感技術、顯示技術應用于游戲的硬件、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。以技術創新的 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，能夠幫玩家實現各種天馬行空的場景，網絡運營環境的革新也為 VR 技術的發展提供了廣闊的空間，現階段主流 VR 裝置無法完全獨立，其內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來降低緩存 [2]。

2.1.2智慧建筑產業。2018年以來，隨著國內房地產市場持續低迷，部分建筑開發商通過多種方式提高房產的產品力。他們逐步將虛擬現實技術應用到產品設計、推廣、監理等各環境，取得了不俗的成效。 比如在建筑工程設計過程中，在面對復雜性和精細度較高的建筑工程圖紙方案時他們將 VR 技術與 BIM 技術結合，然后讓建筑設計人員與施工方代表能夠實時戴上“VR眼鏡”查看，可以在任何時候對工程結構進行監察，這樣能夠減少不必要的施工流程，降低施工成本。

2.1.3 醫療產業。VR技術近年來在醫療領域的應用獲得明顯突破。 具體來說，利用VR技術能夠生成視景圖像來檢查病人的具體病情，比如使用CAT掃描或者超聲波產生的診斷圖像來生成患者解剖結構的3D模型。此外，VR技術還可以用來對神經系統損傷的患者進行康復工作。在歐洲，許多地方都將沉浸式虛擬顯示療法用在患有中風和腦損傷的病人當中，以恢復他們的運動和認知能力。

2.2 AR技術應用領域

2.2.1領先醫療技術。醫療保健行業巨頭 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，以交互游戲的方式來測試患者的血壓和身體質量指數。患者只需手持一個小球，在一分鐘時間內捕捉屏幕上閃過的畫面。Bio Ball 以此感知患者的脈搏，并使用響應光線將游戲與患者的心跳連接起來。游戲結束后，患者便能在佩戴的耳機里收聽到他們的健康指數，且相應的健康建議還會同步發送到相關的郵箱中。這項技術旨在鼓勵人們通過了解自身的健康數據來管理身體，并使人們獲得針對性的治療。

2.2.2新一代互動教育。AR技術正為教育開啟新方向。AR提供了各式各樣新的教學方法，激發了孩子們的學習興趣。某些情況下，AR 還可以幫助學習困難的孩子趕超其他同學。芬蘭赫爾辛基大學的 AR項目，通過使孩子們與氣體、重力、聲波和風力等物理學中的分子運動進行互動，幫助他們學習科學知識。研究發現，對于表現不佳的孩子來說，AR 足以幫助他們縮小與其他學生之間的差距。同時，AR 還通過將“舊知識”轉換成新格式，從而創建了新的學習方式。AR正不斷使學習變得更有吸引力。它通過平板電腦或智能手機，通過交互式3D 內容，讓孩子們了解歷史、動物、遺跡、語言和藝術、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，使學習者可以獲得更身臨其境的學習體驗。

2.2.3增強型會議室。基于投影的增強現實技術正成為現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境 的熱門選擇。新 創 公 司 Lampix 和Lightform 正在開發基于投影的增強現實技術，用于在會議室、零售顯示器、酒店、數字標識等領域使用。Lightform 的設備類似于一個 Go Pro，可以連接到任何投影儀，且可以立即生成增強現實元素。由于不需要手機或眼鏡，這類設備可以在會議室使用，便于線上線下協同工作。AR技術可以無縫融入到人們的日常生活中。

3.VR與AR技術面臨的挑戰和未來展望

3.1當前VR技術面臨的挑戰和未來展望

之所以VR如此熱門，主要原因是因為VR的實現成本較低，在用戶體驗前只需帶上 VR 的眼鏡，就可以立即感受虛擬現實的帶來的強烈視覺沖擊，發展相對完整的產業鏈也為虛擬現實提供了有效空間。大量的VR用戶群體，導致了大批廠商蜂擁而入，渴求在這樣的大環境中分一杯羹，利益驅使下的產品體驗和 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面的生理反應，如頭暈、惡心等，這將是 VR 技術在往后階段應繼續改進的。從技術而言，影響體感操作最主要的因素是技術成本和精細度，目前市面的控制器，基本無法做到肢體細節的感知，而且誤差也比較大，這就需要在未來發展中，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當前AR技術面臨的挑戰和未來展望

AR媒介的選擇、體驗內容的更新換代、成本與用戶需求之間的矛盾、產品的單調性等，都是 AR發展所面臨的瓶頸，這將導致技術廠商和生產品牌能否留存和培養用戶。首先，AR設備如何在未來的設計中降低成本、佩戴舒適、材質輕便，也需要解決以Google Glass為首的技術問題；其次增強現實技術，應更好的將現實融入情境中，減少因技術帶來的不協調，避免在體驗的過程中，在真實與虛擬的切換中打亂連續的思維；再者，人機交互時，要考慮硬件載體的種類和操作方式，在AR內容設計上，充分調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設備界面導航和功能布局上，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.結語

隨著國家對高科技新興產業愈加重視，VR/AR 技術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業不斷涌現新鮮血液，筆者相信在未來發展中，VR技術與AR技術將相互作用，共同促進，引發產業變革，刺激市場需求，促進整個社會領域產業升級。

參考文獻：

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

[2] 丁楠，汪亞珉.虛擬現實在教育中的應用：優勢與挑戰[J].現代教育技術，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方面研究。