VR与AR关键技术应用与未来展望

孙婷

摘 要：随着计算机领域全方面发展，图像及视频解析技术持续向着更深入的层次推进。为了满足人们对于在虚拟世界中体会到现实世界，以及在现实世界将虚拟模型直观展现的需求，VR与AR技术近年来迅猛发展，从一个初生婴儿迅速成长为了懵懂少年。但是，与此同时也隐藏着巨大的信息安全和信息失真等风险和挑战。对此，本文重点分析和探讨 VR/AR 技术相关应用和未来展望。

关键词：VR；AR；关键技术；展望

1.VR与AR技术简介

1.1何谓VR技术。VR技术，即虚拟现实技术，是一种通过仿真模拟使人们能够体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中[1]。

1.2何谓AR技术。AR技术，又称增强现实技术，也被人们称为混合现实技术，是一种把现实社会各单位或要素，通过音频、视频技术，或定位数据等通过人类感官获得的要素形成计算机能够识别的数据，在通过AR发生器呈现于现实世界的技术。

2. VR与AR关键技术应用

2.1 VR技术应用领域

2.1.1 游戏产业。VR技术初出茅庐时就在游戏领域。作为一种电脑仿真系统，它通过将传感技术、显示技术应用于游戏的硬件、软件等方面，显著提高游戏3D效果，再通过交互性可穿戴设备， 使得人们在游戏世界中也能体会到身临其境的感受。以技术创新的 VR 游戏，真正吸引消费者和市场投资者的其实在于它的概念，因为三维空间的虚拟，能够帮玩家实现各种天马行空的场景，网络运营环境的革新也为 VR 技术的发展提供了广阔的空间，现阶段主流 VR 装置无法完全独立，其内部并没有足够的运算效能，主要的运算和绘图渲染是靠计算机完成，这就要求更高效的无线传输技术来降低缓存 [2]。

2.1.2智慧建筑产业。2018年以来，随着国内房地产市场持续低迷，部分建筑开发商通过多种方式提高房产的产品力。他们逐步将虚拟现实技术应用到产品设计、推广、监理等各环境，取得了不俗的成效。 比如在建筑工程设计过程中，在面对复杂性和精细度较高的建筑工程图纸方案时他们将 VR 技术与 BIM 技术结合，然后让建筑设计人员与施工方代表能够实时戴上“VR眼镜”查看，可以在任何时候对工程结构进行监察，这样能够减少不必要的施工流程，降低施工成本。

2.1.3 医疗产业。VR技术近年来在医疗领域的应用获得明显突破。 具体来说，利用VR技术能够生成视景图像来检查病人的具体病情，比如使用CAT扫描或者超声波产生的诊断图像来生成患者解剖结构的3D模型。此外，VR技术还可以用来对神经系统损伤的患者进行康复工作。在欧洲，许多地方都将沉浸式虚拟显示疗法用在患有中风和脑损伤的病人当中，以恢复他们的运动和认知能力。

2.2 AR技术应用领域

2.2.1领先医疗技术。医疗保健行业巨头 Cigna 今年刚推出一项名“Bio Ball”的项目。该项目使用了微软的 Holo Lens技术，以交互游戏的方式来测试患者的血压和身体质量指数。患者只需手持一个小球，在一分鐘时间内捕捉屏幕上闪过的画面。Bio Ball 以此感知患者的脉搏，并使用响应光线将游戏与患者的心跳连接起来。游戏结束后，患者便能在佩戴的耳机里收听到他们的健康指数，且相应的健康建议还会同步发送到相关的邮箱中。这项技术旨在鼓励人们通过了解自身的健康数据来管理身体，并使人们获得针对性的治疗。

2.2.2新一代互动教育。AR技术正为教育开启新方向。AR提供了各式各样新的教学方法，激发了孩子们的学习兴趣。某些情况下，AR 还可以帮助学习困难的孩子赶超其他同学。芬兰赫尔辛基大学的 AR项目，通过使孩子们与气体、重力、声波和风力等物理学中的分子运动进行互动，帮助他们学习科学知识。研究发现，对于表现不佳的孩子来说，AR 足以帮助他们缩小与其他学生之间的差距。同时，AR 还通过将“旧知识”转换成新格式，从而创建了新的学习方式。AR正不断使学习变得更有吸引力。它通过平板电脑或智能手机，通过交互式3D 内容，让孩子们了解历史、动物、遗迹、语言和艺术、天气和文化知识等。这些信息通过 AR 生成的 3D 模型和音频来提供，使学习者可以获得更身临其境的学习体验。

2.2.3增强型会议室。基于投影的增强现实技术正成为现实世界投射虚拟元素的新方式，笨重的头盔或眼镜将逐渐退出历史舞台。AR 日趋成为家居或办公环境 的热门选择。新 创 公 司 Lampix 和Lightform 正在开发基于投影的增强现实技术，用于在会议室、零售显示器、酒店、数字标识等领域使用。Lightform 的设备类似于一个 Go Pro，可以连接到任何投影仪，且可以立即生成增强现实元素。由于不需要手机或眼镜，这类设备可以在会议室使用，便于线上线下协同工作。AR技术可以无缝融入到人们的日常生活中。

3.VR与AR技术面临的挑战和未来展望

3.1当前VR技术面临的挑战和未来展望

之所以VR如此热门，主要原因是因为VR的实现成本较低，在用户体验前只需带上 VR 的眼镜，就可以立即感受虚拟现实的带来的强烈视觉冲击，发展相对完整的产业链也为虚拟现实提供了有效空间。大量的VR用户群体，导致了大批厂商蜂拥而入，渴求在这样的大环境中分一杯羹，利益驱使下的产品体验和 VR 受捧热度并不成正比，相反VR体验的弊端始终没有解决，例如 VR的头盔，从材质的选择到体积的大小，再到 VR 自身的渲染及画面的分辨率，这些问题在长时间的佩戴下都会给使用者带来负面的生理反应，如头晕、恶心等，这将是 VR 技术在往后阶段应继续改进的。从技术而言，影响体感操作最主要的因素是技术成本和精细度，目前市面的控制器，基本无法做到肢体细节的感知，而且误差也比较大，这就需要在未来发展中，解决肢体感测的问题，提高精确程度，以及如何在高成本与体感舒适、自然中达到平衡。

3.2当前AR技术面临的挑战和未来展望

AR媒介的选择、体验内容的更新换代、成本与用户需求之间的矛盾、产品的单调性等，都是 AR发展所面临的瓶颈，这将导致技术厂商和生产品牌能否留存和培养用户。首先，AR设备如何在未来的设计中降低成本、佩戴舒适、材质轻便，也需要解决以Google Glass为首的技术问题；其次增强现实技术，应更好的将现实融入情境中，减少因技术带来的不协调，避免在体验的过程中，在真实与虚拟的切换中打乱连续的思维；再者，人机交互时，要考虑硬件载体的种类和操作方式，在AR内容设计上，充分调动人机交互的灵活性和操作便捷性，最大程度的满足体验者的互动需求，在AR设备界面导航和功能布局上，升级体验者的五感体验了，让体验者深度沉浸在VR所营造的情境中。

4.结语

随着国家对高科技新兴产业愈加重视，VR/AR 技术的更新与完善也会愈加方便人们生活，也促使整个计算机产业不断涌现新鲜血液，笔者相信在未来发展中，VR技术与AR技术将相互作用，共同促进，引发产业变革，刺激市场需求，促进整个社会领域产业升级。

参考文献：

[1] 侯颖，许威威.增强现实技术综述[J].计算机测量与控制，2017，25（2）：1-7，22.

[2] 丁楠，汪亚珉.虚拟现实在教育中的应用：优势与挑战[J].现代教育技术，2017，27（2）：19-25.

作者简介：

孙 婷（1982.1-），女，辽宁辽阳市人，讲师，主要从事计算机教学方面研究。