AR/VR在現實中的應用

摘 要：概括陳述AR/VR的概念、區別，介紹了AR/VR的特征以及在醫學、教育、商業、軍事航天、娛樂等領域的應用，并且文章指出VR發展中需要解決的問題。

關鍵詞：VR/AR；特征；應用

1 AR/VR的概念與區別

1.1 VR的概念

VR技術是一種計算機仿真系統， 可以創建和體驗虛擬世界。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技術構造高仿真的虛擬環境，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境中的真實程度。理想的虛擬環境應達到使用戶難以分辨真假的程度。

交互性，指用戶對虛擬環境內物體的可操作度和從環境得到反饋的自然程度。

自主性，指虛擬環境中的物體依據現實世界運動的程度。

1.1.2 VR的類型

沉浸式虛擬現實（可“穿戴”的VR系統），沉浸型虛擬現實系統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備，還有位置跟蹤器、數據手套、其它手控輸入設備等，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，使體驗者產生一種身臨其境、全心投入的感覺。

簡易型虛擬現實（桌面VR系統），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控制器使監視器或者鼠標、追蹤球、力矩球等輸入設備實現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實環境的干擾。

分布式虛擬現實，它是一種基于網絡連接的VR系統，它是多個用戶通過計算機網絡連接在一起，同時參與到一個虛擬空間，一起體驗虛擬經歷，把虛擬現實提升到了一個更高的境界。在分布式虛擬現實系統中，多個用戶可通過網絡觀察和操作同一虛擬世界，以達到協同工作的目的。如風靡全球的網絡游戲，實質就是共享型虛擬現實系統的應用。眾多玩家可以在同一個虛擬環境中交流、打斗、組織甚至生存，讓虛擬的情節持續發展。

1.2 AR的概念

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

1.2.1 AR的特征

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

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

1.2.2 AR/VR的區別

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

2 AR/VR的應用

AR/VR是多種技術的融合，由于它們比較強的交互體驗性，其應用前景非常好，在現實生活中，AR/VR應用在游戲、影視、工業、醫療、軍事航天、教育、商業等領域。

2.1 VR在醫學的應用

在醫學上，醫學院校有可用于醫學研究、培訓、實訓的虛擬現實系統，可降低培訓費用的支出，有不可估量的效果。對于復雜的手術經過多次模擬尋找最佳的手術方案并且提高醫生的熟練操作程度。

2.2 VR在娛樂方面的應用

在娛樂方面的應用，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在軍事航天的應用

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

將VR技術結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的問題，可以提高航天飛行的效率并且可以大大節省經費投入。VR技術已在美國宇航局有多種研究項目，包括空間站cupola訓練，微重力運動與工效學，VR在地球和空間科學中的應用等。但VR在我國航天仿真領域還沒有相關的應用研究，只有一些初步的VR系統模型。

2.4 VR在教育中的應用

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

2.5 VR在商業中的應用

將VR技術和計算機圖形系統結合應用于購物，可以模擬真實購物環境。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在各領域中的應用舉例（見下表）

3 VR目前存在的問題

3.1 內容匱乏，品質不佳

VR資源少，主流應用商店未對VR內容獨立分區，內容隱藏深，查詢難； 交互式元素少，視覺體驗效果差，畫面品質有待提升。

3.2 標準缺失

因為統一的標準，一些應用在適配上有難度，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需要配套的硬件設備，有時對設備性能要求較高，這樣不利于VR在現實中的普及，并且用戶在體驗時用的設備，由于自身生理結構特點，容易產生頭暈的現象。

3.4 亟待融合創新

目前為止，雖然VR應用在諸多領域，但應用領域還十分有限，需要探索適用于更多領域的方案。

作者簡介：王亞楠（1991-），女，漢族，河南新鄉人，廣西師范學院2014級軟件工程研究生，研究方向：虛擬現實。