AR/VR在現(xiàn)實中的應(yīng)用

摘 要：概括陳述AR/VR的概念、區(qū)別，介紹了AR/VR的特征以及在醫(yī)學(xué)、教育、商業(yè)、軍事航天、娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用，并且文章指出VR發(fā)展中需要解決的問題。

關(guān)鍵詞：VR/AR；特征；應(yīng)用

1 AR/VR的概念與區(qū)別

1.1 VR的概念

VR技術(shù)是一種計算機仿真系統(tǒng)， 可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界。它利用計算機生成一種逼真的三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等感覺世界。通過VR技術(shù)構(gòu)造高仿真的虛擬環(huán)境，用戶可以在自身的聽覺、觸覺、視覺等體驗和感受更多新的方面。

1.1.1 VR的基本特征

存在感，指用戶作為主體感覺到的存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)達到使用戶難以分辨真假的程度。

交互性，指用戶對虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。

自主性，指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實世界運動的程度。

1.1.2 VR的類型

沉浸式虛擬現(xiàn)實（可“穿戴”的VR系統(tǒng)），沉浸型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)給用戶提供完全沉浸的體驗。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，還有位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備等，提供體驗者一種將聽覺、視覺和其他感覺封閉起來的虛擬的感覺空間，使體驗者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入的感覺。

簡易型虛擬現(xiàn)實（桌面VR系統(tǒng)），桌面VR利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口。通過立體眼鏡、 3D控制器使監(jiān)視器或者鼠標、追蹤球、力矩球等輸入設(shè)備實現(xiàn)與虛擬境界的充分交互。由于參與者沒有完全的沉浸在虛擬的境界中，它仍然會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾。

分布式虛擬現(xiàn)實，它是一種基于網(wǎng)絡(luò)連接的VR系統(tǒng)，它是多個用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時參與到一個虛擬空間，一起體驗虛擬經(jīng)歷，把虛擬現(xiàn)實提升到了一個更高的境界。在分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，多個用戶可通過網(wǎng)絡(luò)觀察和操作同一虛擬世界，以達到協(xié)同工作的目的。如風(fēng)靡全球的網(wǎng)絡(luò)游戲，實質(zhì)就是共享型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應(yīng)用。眾多玩家可以在同一個虛擬環(huán)境中交流、打斗、組織甚至生存，讓虛擬的情節(jié)持續(xù)發(fā)展。

1.2 AR的概念

AR不僅是利用VR技術(shù)來模擬、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也就是增強現(xiàn)實中無法或不方便的感受。AR也被稱為混合現(xiàn)實。它通過計算機圖形學(xué)和視覺技術(shù)，將虛擬的信息添加到真實世界，使得真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地出現(xiàn)在同一個畫面或空間。

1.2.1 AR的特征

現(xiàn)實世界和虛擬世界的信息集成，AR 的場景展現(xiàn)有別于VR建造的全場景，AR場景展現(xiàn)是借助于現(xiàn)實與現(xiàn)實相互交錯的，即既有現(xiàn)實又有虛擬的。

具有實時交互性，AR技術(shù)可以讓虛擬物體與現(xiàn)實物體實現(xiàn)互動，是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。

1.2.2 AR/VR的區(qū)別

VR的視覺呈現(xiàn)方式是阻斷人眼與現(xiàn)實世界的連接，通過設(shè)備實時渲染出一個全新的世界，并且VR呈現(xiàn)出來的全是假的虛構(gòu)的。AR的視覺呈現(xiàn)方式是在人眼與現(xiàn)實世界連接的情況下，疊加全息影像，加強其視覺呈現(xiàn)的方式，是實物與虛擬的結(jié)合。

2 AR/VR的應(yīng)用

AR/VR是多種技術(shù)的融合，由于它們比較強的交互體驗性，其應(yīng)用前景非常好，在現(xiàn)實生活中，AR/VR應(yīng)用在游戲、影視、工業(yè)、醫(yī)療、軍事航天、教育、商業(yè)等領(lǐng)域。

2.1 VR在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)上，醫(yī)學(xué)院校有可用于醫(yī)學(xué)研究、培訓(xùn)、實訓(xùn)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可降低培訓(xùn)費用的支出，有不可估量的效果。對于復(fù)雜的手術(shù)經(jīng)過多次模擬尋找最佳的手術(shù)方案并且提高醫(yī)生的熟練操作程度。

2.2 VR在娛樂方面的應(yīng)用

在娛樂方面的應(yīng)用，VR具有臨場參與感和交互感，大大增加娛樂的趣味性。有名的日本的虛擬歌姬——初音未來就是先例。

2.3 VR在軍事航天的應(yīng)用

VR在游戲中就有虛擬的槍戰(zhàn)，其實這就是從真實的軍事中虛擬出來的，那么現(xiàn)在的VR技術(shù)就可以虛擬出作戰(zhàn)的場景、武器和人員，然后進行虛擬的演練，逼真地模擬戰(zhàn)況，預(yù)測戰(zhàn)場中出現(xiàn)的可能情況。

將VR技術(shù)結(jié)合仿真理論可以模擬航天飛行，用虛擬的航天飛行模擬航天飛行過程中出現(xiàn)的問題，可以提高航天飛行的效率并且可以大大節(jié)省經(jīng)費投入。VR技術(shù)已在美國宇航局有多種研究項目，包括空間站cupola訓(xùn)練，微重力運動與工效學(xué)，VR在地球和空間科學(xué)中的應(yīng)用等。但VR在我國航天仿真領(lǐng)域還沒有相關(guān)的應(yīng)用研究，只有一些初步的VR系統(tǒng)模型。

2.4 VR在教育中的應(yīng)用

VR在教育方面的應(yīng)用是首屈一指的。通過VR技術(shù)演示教學(xué)內(nèi)容，將抽象的內(nèi)容可視化，可以讓學(xué)生更容易接受新知識新內(nèi)容。建立各種虛擬實驗室，可以節(jié)約成本，減少別的因素的限制，讓學(xué)生在室內(nèi)完成各種實驗，獲得與真實實驗一樣的體會。

2.5 VR在商業(yè)中的應(yīng)用

將VR技術(shù)和計算機圖形系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用于購物，可以模擬真實購物環(huán)境。例如，阿里巴巴推出的Buy+，顧客戴上“VR眼鏡”可以足不出戶在家里坐著就能體驗購物的樂趣。

2.6 VR/AR在各領(lǐng)域中的應(yīng)用舉例（見下表）

3 VR目前存在的問題

3.1 內(nèi)容匱乏，品質(zhì)不佳

VR資源少，主流應(yīng)用商店未對VR內(nèi)容獨立分區(qū)，內(nèi)容隱藏深，查詢難； 交互式元素少，視覺體驗效果差，畫面品質(zhì)有待提升。

3.2 標準缺失

因為統(tǒng)一的標準，一些應(yīng)用在適配上有難度，并且容易干擾用戶的體驗。

3.3 硬件要求高，交互體驗舒適度差

VR需要配套的硬件設(shè)備，有時對設(shè)備性能要求較高，這樣不利于VR在現(xiàn)實中的普及，并且用戶在體驗時用的設(shè)備，由于自身生理結(jié)構(gòu)特點，容易產(chǎn)生頭暈的現(xiàn)象。

3.4 亟待融合創(chuàng)新

目前為止，雖然VR應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，但應(yīng)用領(lǐng)域還十分有限，需要探索適用于更多領(lǐng)域的方案。

作者簡介：王亞楠（1991-），女，漢族，河南新鄉(xiāng)人，廣西師范學(xué)院2014級軟件工程研究生，研究方向：虛擬現(xiàn)實。