VR技术的应用领域综述及其发展前景分析

韩志宏+王上辉+常振国+黄飞+刘金芳+王曦成

摘 要：本文对各种VR技术的分类情况进行了比较说明，对未来的发展前景进行了分析；对VR技术在军事、影视记录、旅游、文化保护和文化教育等领域的应用特点进行了论述；介绍了VR技术应用普及的限制条件，并提出了VR技术与云平台相结合是解决方案。

关键字：VR技术；应用领域；发展前景

0 引言

作为新一代的信息交互技术，虚拟现实（Virtual Reality， 简称VR）已经逐渐发展成熟并迅速在各行行业中实现了应用，改善并提升着人们的知觉体验。VR技术的基本特征就是利用计算机仿真、智能传感器与图形显示等多种科学技术的综合运用，构建与人类真实世界感知方式完全相同的虚拟空间，从而给使用者以沉浸式的体验。特别是随着终端设备技术的不断进步，应用门槛不断降低，体验效果更逼真、更舒适、更灵活，VR技术不仅在计算机图像领域应用发展迅猛，更与网络技术、分布计算技术相结合，更是在影视传媒、工业设计、电子商务、教育、游戏、旅游等领域不断拓展应用。特别是2015年，不少上市公司开始涉足VR行业，一年内涌现出上百个初创团队，2015年也被认为是中国虚拟现实的“元年”。2016年8月26日印发的《关于请组织申报“互联网+”领域创新能力建设专项的通知》中提出：未来2-3年，要建成一批“互联网+”领域创新平台，为“互联网+”领域相关技术创新提供支撑和服务[1]。通知中特别提及虚拟现实、增强现实技术及应用为国家工程实验室的专项建设内容。

1 VR技术的发展

VR技术的概念最早起源于上世纪50年代的美国，而且世界上第一个具有VR特征的原型机 “The Sword of Damocles”，是由被誉为计算机图形学之父和虚拟现实之父的著名计算机科学家Ivan Sutherland设计的。VR技术的分类也主要是根据人机交互终端设备的发展和体验效果来划分的，见下表1。

在终端体验产品的发展上，目前VR 眼镜盒子已经在市面上大量销售，特别是智能手机嵌合镜片方式的推出，更是推动着VR应用的快速普及，相应地的移动开发环境已经非常成熟且活跃。虽然VR眼镜的沉浸感较差、体验适度并不是很好，但年轻人对该技术人热情使得其迅速成为当前可穿载设备的主流形态；VR头盔的出现，实现了体验环境的较好封闭，特别是可感知手套的出现对触感的补充，取代了传统的鼠标和操控杆等方式，拥有更好的体验感和舒服度，正受到了VR技术发烧友的拥泵。随着头盔的硬件价格和应用的开发成本的下降，未来将有望成为企业级市场的主流；VR一体机是为适应网络分布式应用而推出的高端设备，目前正处于技术发展阶段，由于開发与应用成本均较为巨大，需要未来VR消费级市场的形成以后才能得到普及。

当前制约VR技术普及的另一个因素就是内容资源的缺乏，现有的内容的质量也不高。市面上的VR体验内容还主要集中在UGC、PGC的短片、风景和广告，用于秀场、体育直播的VR录像，与影院发展相配套的VR动漫、电影、电视剧，以及服务小众需求的VR游戏等，由于技术开发周期较长、市场起步较晚，从量的丰富到质的提高都需要市场的不断培育。

2 VR技术的领域应用

VR技术作为信息科学领域中的新兴技术，其深厚的技术内涵和宽阔的应用前景，已经引起各个学科领域学者的高度关注，并不断涌现出新的应用案例和成果，而且各类应用的溢出效应也极为明显。

（1）军事领域

VR技术的发展最早的推动力来自于航空航天和军工部门的需求。VR系统由于具有良好的高效性、可控性、安全性、无破坏性、使用灵活性、易于修改、不受气候影响、不受空间和场地的限制、可多次重复使用及系统运转费用低等特点，已经成为21世纪军事科技发展的重要依赖技术之一[2]。VR技术将为武器装备从确定需求、产品设计、制作样机、批量生产，到开展部队的模拟训练、开展战备，到制定合成作战条令和应急作战计划，为战后评估及战史分析等几乎全部军事活动提供一种一体化的模拟。VR技术以全息的显示和超前的训练方式使未来的部队能在和平时期进行有效备战和评估，在战前进行实战演练和科学预判，进而掌握战争的主动。VR技术对各种军事活动的影响将是极为深远的，有着极为广泛的军事应用前景。

（2）影像记录领域

VR技术走进大众的视野是从影视动漫等切入的，因为其最能直观反映VR技术与传统信息交互方式的不同。传统影像记录的目的就是最大限度地再现真实，而 VR纪录片恰恰扩展了影像记录中视觉、听觉的范围，让观看者更加直观的是，再现了完整的场景，没有了令人怀疑的景别变化和剪辑。最大限度地通过 VR 技术保证了现实场景的完整性，让影像记录与真实世界自然过渡，从而提升了临场感、增强了真实感[3]。由于VR电影是360度无死角的呈现方式，且可以通过终端设备进行观众视野与感观的场景植入，配合以感观发生装置（如味觉、嗅觉、听觉等），如5D电影一样，让体验身临其境且印象深刻。甚至可以同剧情融合，通过声音、手势等手法引导观众与角色互动。VR技术已经在推动着电影电视行业的新发展，并推动了影视产业衍生产品（如电影场景体验、同名游戏、电影角色扮演等）的不断丰富。

（3）旅游产业

在地理信息系统的集成和融合之下，VR技术与GIS 技术相互融合和集成可达到真实化的数字旅游可视化效果。通过创设出虚拟的旅游场景，为旅游者提供虚拟的旅游体验和实现，让人们足不出户感觉世界各地的旅游景点[4]。特别是对一些残障人士和高端或极限的旅游者，而虚拟旅游可以最大程度上满足这些特殊人群的旅游需求。对一些旅游业较发达的地区，像国家级的博物馆、古民居、考古现场、大型博览会等，可以通过开发虚拟旅游系统，提升旅游服务能力，提供浸入式先验感受，提高品的形象和知名度。不仅方便与游客提前规划旅游线路，明确相关服务资源，让出行更安全、有序、顺畅，同时也有利于以更便捷、宽渠道地宣传旅游产品，吸引更多的游客。

（4）文物保护领域

将VR技术应用于文物的保护上，借由网络，既有利于资源的共享，又有效拓宽了民众的文物知识[5]。相关应用主要包括：一是考古现场的复现和文物的修复。考古挖掘不可避免会带来一定程度上的文物破坏，通过全息录像技术可以完整保留现场的所有图像和挖掘的全过程。将考古现场制作成VR影像产品，通过附加的专业讲解，让观众近距离的感觉考古的魅力，而且这种观众的参与不会带来任何的破坏。二是考古文物的真实复现。文物在展出时所需的保护措施，会对文物的欣赏带来一定的不便，只有在虚拟空间中才能实现360度的真实展示，且支持实时的细节的放大观察角度调整。三是文物的修复上。大量的易损文物，像秦兵马俑、敦煌石窟、寺庙佛像、古籍残片等，可利用 VR 技术，进行修复后的效果图制作，便于检验修复计划的可行性，提高修复的成功率，便于科研的开展。

（5）文化教育领域

VR技术是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的一项技，基于VR技术构建在线的实验仿真系统已经在一些高校开始得到应用。通过VR进行学习和教育，不光可以减少现实空间中开展实验与实训时的困难和危险，硬件的建设成本更低且可方便支持二次升级和实验内容的更新调整[6]。在虚拟的学习环境中，学生可以更清晰地观察体验实验设备的工作的原理、操作过程和运行状态等。通过网络互联，学校可以打破实验室的地理和空间制约，选择合适的时间段与课程进行学习，并借助网络与指导老师进行沟通交流。老师也可以通过记录回查，监督检查学生的学习进度和效果。

3 云服务公共平台建设是发展基础

VR技术成长需要应用的不断丰富，而市场培育的重点在于給用户更便捷、更舒适的体验和更多更丰富的VR内容。考虑到VR技术本身对计算机技术、传感技术和成像技术的极高依赖性，实现VR应用的大众普及的首要就是降低成本，包括终端设备的制造成本和使用成本。

终端设备价格的下降已经极为明显，智能手机、PAD等电子产品的极大普及和穿戴设备价格的不断下降已经解决了硬件门槛问题。而使用成本的居高不下，则主要来源于VR内容制作的巨大投入。云平台的发展可为解决这一问题提供了解决方案。在云平台上，产品投资方可以通过发布研发任务来吸引大量的VR发烧友参与到项目制作中来；大量具有VR技术研发能力的创客可以在参与中实现收益，这些创客将既是研发者，又是推广者，更是未来的用户；开发完的产品可以通过云端访问的方式进行营销，将整体的成本分担到终端的计次可计时消费，从而降低了使用的门槛。在这一支持VR应用的云平台上，蕴含着大量的电子商务机遇。

参考文献

[1]陶梦頔，王甫.VR技术：虚拟现实带来的真实挑战.当代电视，2016年11月

[2]蒋庆全.国外VR技术发展综述.飞航导弹，2002年第1期

[3]郝巍东.VR与影像记录的融合研究.当代电影，2016年10期

[4]许红云.VR技术在虚拟旅游的应用研究.电脑与电信， 2016年07期

[5]张毅.VR与文艺服务产业融合发展现状分析.艺术科技， 2016年10期

[6]刘园.VR技术在教育领域的研究与应用.电脑知识与技术，2016年12期

作者简介

韩志宏（1975-），男，副教授，就职于景德镇陶瓷大学。

王上辉（1995-），男，本科生，就读于景德镇陶瓷大学。

常振国（1994-），男，本科生，就读于景德镇陶瓷大学。

黄飞（1994-），男，本科生，就读于景德镇陶瓷大学。

刘金芳（1996-），男，本科生，就读于景德镇陶瓷大学。

王曦成（1997-），男，本科生，就读于景德镇陶瓷大学。