AR/VR在现实中的应用

摘 要：概括陈述AR/VR的概念、区别，介绍了AR/VR的特征以及在医学、教育、商业、军事航天、娱乐等领域的应用，并且文章指出VR发展中需要解决的问题。

关键词：VR/AR；特征；应用

1 AR/VR的概念与区别

1.1 VR的概念

VR技术是一种计算机仿真系统， 可以创建和体验虚拟世界。它利用计算机生成一种逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界。通过VR技术构造高仿真的虚拟环境，用户可以在自身的听觉、触觉、视觉等体验和感受更多新的方面。

1.1.1 VR的基本特征

存在感，指用户作为主体感觉到的存在于模拟环境中的真实程度。理想的虚拟环境应达到使用户难以分辨真假的程度。

交互性，指用户对虚拟环境内物体的可操作度和从环境得到反馈的自然程度。

自主性，指虚拟环境中的物体依据现实世界运动的程度。

1.1.2 VR的类型

沉浸式虚拟现实（可“穿戴”的VR系统），沉浸型虚拟现实系统给用户提供完全沉浸的体验。它利用头盔式显示器或其它设备，还有位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备等，提供体验者一种将听觉、视觉和其他感觉封闭起来的虚拟的感觉空间，使体验者产生一种身临其境、全心投入的感觉。

简易型虚拟现实（桌面VR系统），桌面VR利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。通过立体眼镜、 3D控制器使监视器或者鼠标、追踪球、力矩球等输入设备实现与虚拟境界的充分交互。由于参与者没有完全的沉浸在虚拟的境界中，它仍然会受到周围现实环境的干扰。

分布式虚拟现实，它是一种基于网络连接的VR系统，它是多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参与到一个虚拟空间，一起体验虚拟经历，把虚拟现实提升到了一个更高的境界。在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络观察和操作同一虚拟世界，以达到协同工作的目的。如风靡全球的网络游戏，实质就是共享型虚拟现实系统的应用。众多玩家可以在同一个虚拟环境中交流、打斗、组织甚至生存，让虚拟的情节持续发展。

1.2 AR的概念

AR不仅是利用VR技术来模拟、仿真现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法或不方便的感受。AR也被称为混合现实。它通过计算机图形学和视觉技术，将虚拟的信息添加到真实世界，使得真实的环境和虚拟的物体实时地出现在同一个画面或空间。

1.2.1 AR的特征

现实世界和虚拟世界的信息集成，AR 的场景展现有别于VR建造的全场景，AR场景展现是借助于现实与现实相互交错的，即既有现实又有虚拟的。

具有实时交互性，AR技术可以让虚拟物体与现实物体实现互动，是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。

1.2.2 AR/VR的区别

VR的视觉呈现方式是阻断人眼与现实世界的连接，通过设备实时渲染出一个全新的世界，并且VR呈现出来的全是假的虚构的。AR的视觉呈现方式是在人眼与现实世界连接的情况下，叠加全息影像，加强其视觉呈现的方式，是实物与虚拟的结合。

2 AR/VR的应用

AR/VR是多种技术的融合，由于它们比较强的交互体验性，其应用前景非常好，在现实生活中，AR/VR应用在游戏、影视、工业、医疗、军事航天、教育、商业等领域。

2.1 VR在医学的应用

在医学上，医学院校有可用于医学研究、培训、实训的虚拟现实系统，可降低培训费用的支出，有不可估量的效果。对于复杂的手术经过多次模拟寻找最佳的手术方案并且提高医生的熟练操作程度。

2.2 VR在娱乐方面的应用

在娱乐方面的应用，VR具有临场参与感和交互感，大大增加娱乐的趣味性。有名的日本的虚拟歌姬——初音未来就是先例。

2.3 VR在军事航天的应用

VR在游戏中就有虚拟的枪战，其实这就是从真实的军事中虚拟出来的，那么现在的VR技术就可以虚拟出作战的场景、武器和人员，然后进行虚拟的演练，逼真地模拟战况，预测战场中出现的可能情况。

将VR技术结合仿真理论可以模拟航天飞行，用虚拟的航天飞行模拟航天飞行过程中出现的问题，可以提高航天飞行的效率并且可以大大节省经费投入。VR技术已在美国宇航局有多种研究项目，包括空间站cupola训练，微重力运动与工效学，VR在地球和空间科学中的应用等。但VR在我国航天仿真领域还没有相关的应用研究，只有一些初步的VR系统模型。

2.4 VR在教育中的应用

VR在教育方面的应用是首屈一指的。通过VR技术演示教学内容，将抽象的内容可视化，可以让学生更容易接受新知识新内容。建立各种虚拟实验室，可以节约成本，减少别的因素的限制，让学生在室内完成各种实验，获得与真实实验一样的体会。

2.5 VR在商业中的应用

将VR技术和计算机图形系统结合应用于购物，可以模拟真实购物环境。例如，阿里巴巴推出的Buy+，顾客戴上“VR眼镜”可以足不出户在家里坐着就能体验购物的乐趣。

2.6 VR/AR在各领域中的应用举例（见下表）

3 VR目前存在的问题

3.1 内容匮乏，品质不佳

VR资源少，主流应用商店未对VR内容独立分区，内容隐藏深，查询难； 交互式元素少，视觉体验效果差，画面品质有待提升。

3.2 标准缺失

因为统一的标准，一些应用在适配上有难度，并且容易干擾用户的体验。

3.3 硬件要求高，交互体验舒适度差

VR需要配套的硬件设备，有时对设备性能要求较高，这样不利于VR在现实中的普及，并且用户在体验时用的设备，由于自身生理结构特点，容易产生头晕的现象。

3.4 亟待融合创新

目前为止，虽然VR应用在诸多领域，但应用领域还十分有限，需要探索适用于更多领域的方案。

作者简介：王亚楠（1991-），女，汉族，河南新乡人，广西师范学院2014级软件工程研究生，研究方向：虚拟现实。