VR技術的應用領域綜述及其發展前景分析

韓志宏+王上輝+常振國+黃飛+劉金芳+王曦成

摘 要：本文對各種VR技術的分類情況進行了比較說明，對未來的發展前景進行了分析；對VR技術在軍事、影視記錄、旅游、文化保護和文化教育等領域的應用特點進行了論述；介紹了VR技術應用普及的限制條件，并提出了VR技術與云平臺相結合是解決方案。

關鍵字：VR技術；應用領域；發展前景

0 引言

作為新一代的信息交互技術，虛擬現實（Virtual Reality， 簡稱VR）已經逐漸發展成熟并迅速在各行行業中實現了應用，改善并提升著人們的知覺體驗。VR技術的基本特征就是利用計算機仿真、智能傳感器與圖形顯示等多種科學技術的綜合運用，構建與人類真實世界感知方式完全相同的虛擬空間，從而給使用者以沉浸式的體驗。特別是隨著終端設備技術的不斷進步，應用門檻不斷降低，體驗效果更逼真、更舒適、更靈活，VR技術不僅在計算機圖像領域應用發展迅猛，更與網絡技術、分布計算技術相結合，更是在影視傳媒、工業設計、電子商務、教育、游戲、旅游等領域不斷拓展應用。特別是2015年，不少上市公司開始涉足VR行業，一年內涌現出上百個初創團隊，2015年也被認為是中國虛擬現實的“元年”。2016年8月26日印發的《關于請組織申報“互聯網+”領域創新能力建設專項的通知》中提出：未來2-3年，要建成一批“互聯網+”領域創新平臺，為“互聯網+”領域相關技術創新提供支撐和服務[1]。通知中特別提及虛擬現實、增強現實技術及應用為國家工程實驗室的專項建設內容。

1 VR技術的發展

VR技術的概念最早起源于上世紀50年代的美國，而且世界上第一個具有VR特征的原型機 “The Sword of Damocles”，是由被譽為計算機圖形學之父和虛擬現實之父的著名計算機科學家Ivan Sutherland設計的。VR技術的分類也主要是根據人機交互終端設備的發展和體驗效果來劃分的，見下表1。

在終端體驗產品的發展上，目前VR 眼鏡盒子已經在市面上大量銷售，特別是智能手機嵌合鏡片方式的推出，更是推動著VR應用的快速普及，相應地的移動開發環境已經非常成熟且活躍。雖然VR眼鏡的沉浸感較差、體驗適度并不是很好，但年輕人對該技術人熱情使得其迅速成為當前可穿載設備的主流形態；VR頭盔的出現，實現了體驗環境的較好封閉，特別是可感知手套的出現對觸感的補充，取代了傳統的鼠標和操控桿等方式，擁有更好的體驗感和舒服度，正受到了VR技術發燒友的擁泵。隨著頭盔的硬件價格和應用的開發成本的下降，未來將有望成為企業級市場的主流；VR一體機是為適應網絡分布式應用而推出的高端設備，目前正處于技術發展階段，由于開發與應用成本均較為巨大，需要未來VR消費級市場的形成以后才能得到普及。

當前制約VR技術普及的另一個因素就是內容資源的缺乏，現有的內容的質量也不高。市面上的VR體驗內容還主要集中在UGC、PGC的短片、風景和廣告，用于秀場、體育直播的VR錄像，與影院發展相配套的VR動漫、電影、電視劇，以及服務小眾需求的VR游戲等，由于技術開發周期較長、市場起步較晚，從量的豐富到質的提高都需要市場的不斷培育。

2 VR技術的領域應用

VR技術作為信息科學領域中的新興技術，其深厚的技術內涵和寬闊的應用前景，已經引起各個學科領域學者的高度關注，并不斷涌現出新的應用案例和成果，而且各類應用的溢出效應也極為明顯。

（1）軍事領域

VR技術的發展最早的推動力來自于航空航天和軍工部門的需求。VR系統由于具有良好的高效性、可控性、安全性、無破壞性、使用靈活性、易于修改、不受氣候影響、不受空間和場地的限制、可多次重復使用及系統運轉費用低等特點，已經成為21世紀軍事科技發展的重要依賴技術之一[2]。VR技術將為武器裝備從確定需求、產品設計、制作樣機、批量生產，到開展部隊的模擬訓練、開展戰備，到制定合成作戰條令和應急作戰計劃，為戰后評估及戰史分析等幾乎全部軍事活動提供一種一體化的模擬。VR技術以全息的顯示和超前的訓練方式使未來的部隊能在和平時期進行有效備戰和評估，在戰前進行實戰演練和科學預判，進而掌握戰爭的主動。VR技術對各種軍事活動的影響將是極為深遠的，有著極為廣泛的軍事應用前景。

（2）影像記錄領域

VR技術走進大眾的視野是從影視動漫等切入的，因為其最能直觀反映VR技術與傳統信息交互方式的不同。傳統影像記錄的目的就是最大限度地再現真實，而 VR紀錄片恰恰擴展了影像記錄中視覺、聽覺的范圍，讓觀看者更加直觀的是，再現了完整的場景，沒有了令人懷疑的景別變化和剪輯。最大限度地通過 VR 技術保證了現實場景的完整性，讓影像記錄與真實世界自然過渡，從而提升了臨場感、增強了真實感[3]。由于VR電影是360度無死角的呈現方式，且可以通過終端設備進行觀眾視野與感觀的場景植入，配合以感觀發生裝置（如味覺、嗅覺、聽覺等），如5D電影一樣，讓體驗身臨其境且印象深刻。甚至可以同劇情融合，通過聲音、手勢等手法引導觀眾與角色互動。VR技術已經在推動著電影電視行業的新發展，并推動了影視產業衍生產品（如電影場景體驗、同名游戲、電影角色扮演等）的不斷豐富。

（3）旅游產業

在地理信息系統的集成和融合之下，VR技術與GIS 技術相互融合和集成可達到真實化的數字旅游可視化效果。通過創設出虛擬的旅游場景，為旅游者提供虛擬的旅游體驗和實現，讓人們足不出戶感覺世界各地的旅游景點[4]。特別是對一些殘障人士和高端或極限的旅游者，而虛擬旅游可以最大程度上滿足這些特殊人群的旅游需求。對一些旅游業較發達的地區，像國家級的博物館、古民居、考古現場、大型博覽會等，可以通過開發虛擬旅游系統，提升旅游服務能力，提供浸入式先驗感受，提高品的形象和知名度。不僅方便與游客提前規劃旅游線路，明確相關服務資源，讓出行更安全、有序、順暢，同時也有利于以更便捷、寬渠道地宣傳旅游產品，吸引更多的游客。

（4）文物保護領域

將VR技術應用于文物的保護上，借由網絡，既有利于資源的共享，又有效拓寬了民眾的文物知識[5]。相關應用主要包括：一是考古現場的復現和文物的修復。考古挖掘不可避免會帶來一定程度上的文物破壞，通過全息錄像技術可以完整保留現場的所有圖像和挖掘的全過程。將考古現場制作成VR影像產品，通過附加的專業講解，讓觀眾近距離的感覺考古的魅力，而且這種觀眾的參與不會帶來任何的破壞。二是考古文物的真實復現。文物在展出時所需的保護措施，會對文物的欣賞帶來一定的不便，只有在虛擬空間中才能實現360度的真實展示，且支持實時的細節的放大觀察角度調整。三是文物的修復上。大量的易損文物，像秦兵馬俑、敦煌石窟、寺廟佛像、古籍殘片等，可利用 VR 技術，進行修復后的效果圖制作，便于檢驗修復計劃的可行性，提高修復的成功率，便于科研的開展。

（5）文化教育領域

VR技術是繼多媒體、計算機網絡之后，在教育領域內最具有應用前景的一項技，基于VR技術構建在線的實驗仿真系統已經在一些高校開始得到應用。通過VR進行學習和教育，不光可以減少現實空間中開展實驗與實訓時的困難和危險，硬件的建設成本更低且可方便支持二次升級和實驗內容的更新調整[6]。在虛擬的學習環境中，學生可以更清晰地觀察體驗實驗設備的工作的原理、操作過程和運行狀態等。通過網絡互聯，學校可以打破實驗室的地理和空間制約，選擇合適的時間段與課程進行學習，并借助網絡與指導老師進行溝通交流。老師也可以通過記錄回查，監督檢查學生的學習進度和效果。

3 云服務公共平臺建設是發展基礎

VR技術成長需要應用的不斷豐富，而市場培育的重點在于給用戶更便捷、更舒適的體驗和更多更豐富的VR內容。考慮到VR技術本身對計算機技術、傳感技術和成像技術的極高依賴性，實現VR應用的大眾普及的首要就是降低成本，包括終端設備的制造成本和使用成本。

終端設備價格的下降已經極為明顯，智能手機、PAD等電子產品的極大普及和穿戴設備價格的不斷下降已經解決了硬件門檻問題。而使用成本的居高不下，則主要來源于VR內容制作的巨大投入。云平臺的發展可為解決這一問題提供了解決方案。在云平臺上，產品投資方可以通過發布研發任務來吸引大量的VR發燒友參與到項目制作中來；大量具有VR技術研發能力的創客可以在參與中實現收益，這些創客將既是研發者，又是推廣者，更是未來的用戶；開發完的產品可以通過云端訪問的方式進行營銷，將整體的成本分擔到終端的計次可計時消費，從而降低了使用的門檻。在這一支持VR應用的云平臺上，蘊含著大量的電子商務機遇。

參考文獻

[1]陶夢頔，王甫.VR技術：虛擬現實帶來的真實挑戰.當代電視，2016年11月

[2]蔣慶全.國外VR技術發展綜述.飛航導彈，2002年第1期

[3]郝巍東.VR與影像記錄的融合研究.當代電影，2016年10期

[4]許紅云.VR技術在虛擬旅游的應用研究.電腦與電信， 2016年07期

[5]張毅.VR與文藝服務產業融合發展現狀分析.藝術科技， 2016年10期

[6]劉園.VR技術在教育領域的研究與應用.電腦知識與技術，2016年12期

作者簡介

韓志宏（1975-），男，副教授，就職于景德鎮陶瓷大學。

王上輝（1995-），男，本科生，就讀于景德鎮陶瓷大學。

常振國（1994-），男，本科生，就讀于景德鎮陶瓷大學。

黃飛（1994-），男，本科生，就讀于景德鎮陶瓷大學。

劉金芳（1996-），男，本科生，就讀于景德鎮陶瓷大學。

王曦成（1997-），男，本科生，就讀于景德鎮陶瓷大學。