VR與AR技術(shù)及應(yīng)用許中堂摘要：自2014年初Facebook公司以20億美元收購Oculus（虛擬現(xiàn)實(shí)頭帶設(shè)備設(shè)計(jì)與研發(fā)公司）之后，大家的目光都聚焦到這一領(lǐng)域，許多大企業(yè)紛紛加入到硬件開發(fā)及軟件制作的行列里。不到兩年的時(shí)間里，從全景視頻制作、虛擬現(xiàn)實(shí)游戲設(shè)計(jì)、球型攝像機(jī)的研發(fā)、可穿戴式交互產(chǎn)品設(shè)計(jì)等基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)而生的產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)步發(fā)展。VR與AR技術(shù)的發(fā)展，使人們實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界相互融合與互動(dòng)的夢(mèng)想。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生，對(duì)傳統(tǒng)的媒體方式進(jìn)行了天翻地覆的改變。文章的主旨是為了解VR與AR技術(shù)并且對(duì)其發(fā)展歷程進(jìn)行分析，從而展開對(duì)其未來發(fā)展前景的推測(cè)。關(guān)鍵詞：VR與AR技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；應(yīng)用前景1定義VR是英文VirtualReality的簡(jiǎn)稱，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)阻擋現(xiàn)實(shí)世界，為使用者創(chuàng)建一個(gè)全數(shù)字化、身臨其境的體驗(yàn)。20世紀(jì)60年代由著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家、圖靈獎(jiǎng)獲得者伊萬薩瑟蘭美國(guó)提出。VR是一種計(jì)算機(jī)生成的可交互的三維動(dòng)態(tài)效果，將它作為虛擬的背景或環(huán)境，與參與者的實(shí)體行為產(chǎn)生實(shí)時(shí)互動(dòng)的技術(shù)。參與者通過VR設(shè)備，讓虛擬世界的視角與真實(shí)的搖擺、旋轉(zhuǎn)、行走等行為動(dòng)作完全匹配。簡(jiǎn)單的說，就是讓參與者帶上虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備、仿真交互手套（手部跟蹤器）、眼睛視向跟蹤器等硬件設(shè)備，通過實(shí)時(shí)性運(yùn)動(dòng)追蹤，同時(shí)在虛擬場(chǎng)景中產(chǎn)生互動(dòng)的行為，從而達(dá)到沉浸式仿真效果。VR一般使用不透光的顯示設(shè)備，用戶不能看到外部世界，完全沉浸于虛擬世界中。AR是英文AugmentedReality的簡(jiǎn)稱，即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在使用者的現(xiàn)實(shí)世界疊加數(shù)字創(chuàng)建的內(nèi)容。這種技術(shù)是1990年提出的，其目的為了將真實(shí)的信息與虛擬世界的信息同時(shí)顯示出來。這兩種信息相互補(bǔ)充、疊加在顯示器里把虛擬世界堆疊在現(xiàn)實(shí)世界中，并進(jìn)行實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度，使虛擬影像與真實(shí)世界產(chǎn)生完全匹配并且實(shí)時(shí)互動(dòng)。AR一般采用透明的設(shè)備或者通過帶有攝像頭的顯示屏。通過這些設(shè)備，用戶可以看到虛擬信息和圖像加載到現(xiàn)實(shí)世界的景象。MR（MixedReality），即混合現(xiàn)實(shí)：在使用者的現(xiàn)實(shí)世界疊加您可以與之互動(dòng)的數(shù)字創(chuàng)建內(nèi)容。2應(yīng)用2.1醫(yī)療AR/VR/MR在醫(yī)界（醫(yī)院及醫(yī)學(xué)院）越來越受到重視，其最大的兩個(gè)原因是節(jié)省時(shí)間/降低成本（E/T/PS）。目前已經(jīng)有很多醫(yī)學(xué)院/醫(yī)院使用AR/VR/MR來進(jìn)行教學(xué)或外科手術(shù)訓(xùn)練。在教學(xué)上，學(xué)生戴上AR/VR眼鏡觀看3D立體的人體結(jié)構(gòu)及器官，甚至可以"取出"某一器官來做更仔細(xì)的觀察。在外科手術(shù)訓(xùn)練上，學(xué)生或?qū)嵙?xí)醫(yī)生戴上AR/VR眼鏡，通過3D全息解剖（HolographicAnatomy）程序來對(duì)著虛擬尸體進(jìn)行手術(shù)練習(xí)。這可以讓學(xué)生節(jié)省十個(gè)小時(shí)在傳統(tǒng)尸體實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，更實(shí)際的【點(diǎn)是，大體并不容易取得，因此手術(shù)仿真可以減輕醫(yī)院或?qū)W校在這方面的負(fù)擔(dān)。2.2學(xué)校教育使用AR/VR可以為各級(jí)學(xué)校的學(xué)生提供身臨其境的多感官的體驗(yàn)，比起傳統(tǒng)的講課、字卡圖卡、或教科書等方法更有效。下面提出幾個(gè)例子提供參考：教到太陽系行星時(shí)，以AR/MR/VR來顯示3D立體行星運(yùn)轉(zhuǎn)畫面，學(xué)生利用控制器可點(diǎn)選某個(gè)星球，用以帶出更詳細(xì)的信息。地理課以AR/MR/VR顯示3D立體地球儀，學(xué)生可以由各個(gè)角度來觀看，點(diǎn)選某個(gè)國(guó)家可以來帶出該國(guó)家的詳細(xì)信息。化學(xué)課以VR先讓學(xué)生仿真實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生熟悉步驟以及可能發(fā)生爆炸或起火的錯(cuò)誤操作，這樣在真正實(shí)驗(yàn)時(shí)就可以有效避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。教科書或課外書都可搭配行動(dòng)裝置或AR眼鏡，在特定頁面顯示3D立體畫面及相關(guān)信息，增加學(xué)生印象，讓學(xué)生更容易理解，并提升上課或?qū)W習(xí)興趣。2.3藝術(shù)和才藝戴VR去參觀著名的動(dòng)物園、博物館或是課本上提到的歷史景點(diǎn)、地標(biāo)或是建筑，以你自己的速度來欣賞它們，甚至還可以配合動(dòng)畫顯示，來加深印象與了解。應(yīng)用程序會(huì)根據(jù)你目前正在觀看的事物在熒幕上提供詳細(xì)介紹資訊。在才藝學(xué)習(xí)方面，AR眼鏡可以協(xié)助指導(dǎo)您按照步驟學(xué)習(xí)樂器、繪畫、雕刻、編織等才藝。尤其對(duì)于開始學(xué)習(xí)樂器的學(xué)生，搭配AR眼鏡及相關(guān)應(yīng)用程序，可以顯示各種樂器的指法及樂譜，陪練、糾錯(cuò)并記錄過程，讓生手可以輕松上手。2.4健身/運(yùn)動(dòng)當(dāng)你在戶外或野外騎車、跑步或健走時(shí)，AR眼鏡可以即時(shí)顯示心跳、疲勞、卡路里消耗、目標(biāo)及更多其它更多顯示的資訊，例如地圖及GPS定位等。未來在健身房，不再只能無聊的看著眼前掛著的電視熒幕跑步、騎腳踏車、或是做重量訓(xùn)練，你可以透過VR（或MR）頭戴式裝置，選擇在塞納河畔，或是其它你想經(jīng)歷的路段，騎腳踏車、滑雪、劃船、或是跑步。腳踏車、跑步機(jī)等健身器材會(huì)根據(jù)你經(jīng)歷的虛擬所在位置，調(diào)整上坡或下坡角度、阻力、甚至可以感受地面或河面的震動(dòng)，同時(shí)，所有相關(guān)資訊也會(huì)顯示在裝置熒幕上。學(xué)校當(dāng)然也能享受到這樣的應(yīng)用所帶來的好處，例如以VR搭配相關(guān)應(yīng)用程序及感測(cè)元件，來訓(xùn)練足球守門員防守、棒球打擊練習(xí)、或是網(wǎng)球揮拍等的訓(xùn)練，如此不但不受天候影響，同時(shí)也只需一點(diǎn)點(diǎn)室內(nèi)場(chǎng)地就可以進(jìn)行訓(xùn)練。除了教育訓(xùn)練外，AR/VR/MR在生活上的應(yīng)用更是無限寬廣，充滿想像空間的。筆者認(rèn)為AR/MR會(huì)是將來的主流，因?yàn)樗鼈儾⑽刺摤F(xiàn)實(shí)世界，因此比較容易融入現(xiàn)實(shí)生活、教育及工作上；AR可以在行動(dòng)裝置（特別是手機(jī)）上靈活運(yùn)用，AR眼鏡可以做到很輕巧，價(jià)格也持續(xù)下降，因此AR應(yīng)該會(huì)成為未來生活不可或缺的【項(xiàng)隨身工具，若搭配AI（ArtificialIntelligence）更像是配備了貼身智能助理。而VR主要應(yīng)用會(huì)在創(chuàng)造虛擬的沉浸體驗(yàn)，以成本高、危險(xiǎn)、或現(xiàn)實(shí)世界不容易取得的經(jīng)驗(yàn)為主要應(yīng)用需求。6月17日-18日，在浙江嘉興召開的2017國(guó)際VR/AR技術(shù)與產(chǎn)業(yè)大會(huì)，來自VR/AR領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外知名專家學(xué)者，以及VR/AR研究機(jī)構(gòu)、行業(yè)龍頭企業(yè)、資本機(jī)構(gòu)、政府有關(guān)部門等嘉賓齊聚，共同探討VR/AR技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。會(huì)上，中國(guó)電子學(xué)會(huì)發(fā)布了《2017VR/AR技術(shù)與產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》。經(jīng)過多年的發(fā)展，VR在軍事、航空、智慧城市等許多行業(yè)取得了令人矚目的成果，成為行業(yè)發(fā)展的新信息技術(shù)支撐平臺(tái)。并預(yù)測(cè)，VR+將會(huì)成為未來發(fā)展趨勢(shì)，并將形成大眾消費(fèi)類VR產(chǎn)業(yè)，行業(yè)類VR產(chǎn)業(yè)，專業(yè)化VR產(chǎn)業(yè)三類新型產(chǎn)業(yè)。十年之內(nèi)，將會(huì)形成一批有顛覆性影響的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)及軟硬件支撐平臺(tái)。3結(jié)束語隨著VR與AR技術(shù)新的交互方式的研發(fā)：比如手勢(shì)識(shí)別、視網(wǎng)膜識(shí)別等。虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)更加完善，這些技術(shù)將會(huì)在不同應(yīng)用領(lǐng)域帶來全新的體驗(yàn)。從VR/AR的發(fā)展趨勢(shì)來看，行業(yè)的發(fā)展越來越趨向于輕量化、移動(dòng)化、開放化、快捷化、完善化、普及化。而裝備制造應(yīng)用是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，在此領(lǐng)域中，VR/A