虛擬現實、增強現實研究的主要VR技術路徑與應用領域

VR、AR的技術路徑與應用領域VR /AR，是指借助近眼顯示、感知交互、渲染處理、網絡傳輸和內容制作等新一代信息通 信技術，構建身臨其境與虛實融合沉浸體驗所涉及的產品和服務，其涉及學科眾多，應用領域 廣泛，系統種類繁雜。

具體而言，虛擬現實(VR)，是指用戶完全沉浸在計算機生成的虛擬環境中，并在很大程 度上隔離其物理環境的封閉式體驗。其關鍵要素是沉浸感、交互性、假想性，需要設計并營造 出虛擬場景，并使用戶與虛擬場景中的內容發生實時交互。增強顯示(AR)則強調虛擬信息與 現實環境的融合，用戶可直接或間接觀察真實場景，數字元素疊加到現實世界的對象和背景上。 簡單地說，就是對現實場景進行補充，但不完全取代現實場景，通過虛實融合來增強用戶對真 實環境的理解和感受，以此來達到“增強”效果。其關鍵要素是現場感、增強性和相關性，即 直接顯示真實世界現場，對顯示內容增加圖像、聲音、視頻等信息，并保證增加的內容和現場 在位置、內容、時間等方面具有相關度。而混合現實(MR)可以理解為是升級版的 AR，將真實 場景和虛擬場景非常自然地融合在一起，并使之發生實時交互，其關鍵要素是現場感、混合性、 逼真性。

資料來源:《虛擬現實及增強現實技術的發展現狀及前景》、《增強現實(AR)、虛擬現實(VR)和混合現實(MR)技術》，民生證券研究院

技術路徑方面，VR 涉及實時三維計算機圖形、顯示技術、聲音技術、感覺反饋、語音系統 等。其技術特征包括沉浸性、交互性、多感知性、構想性、自主性。當前，虛擬現實技術仍存 在用戶視覺體驗問題、產品回報穩定性、缺乏統一標準等瓶頸。2016 年底，全球虛擬現實協 會首次確立了 VR 產品三大關鍵技術標準，分別是低于 20ms(毫秒;千分之一秒)延時、75Hz 以上的刷新率及 1kHz 以上的陀螺儀刷新率，而這三大關鍵技術正是為了解決 VR 帶給使用者的暈眩感。而 AR 主要涉及跟蹤注冊技術、顯示技術、虛擬物體生成技術、交互技術與合并技 術，主要強調虛實結合性、實時交互性、3D 定位性。

簡單地說，VR/AR 均需要使用計算機繪制虛擬圖像，但 VR 中的圖像全部由計算機繪制， 往往需要更高性能的 GPU，而 AR 需要對場景進行理解，需要使用非常復雜的算法實時運行， 因此對 CPU 的性能要求很高。

應用場景方面，VR 以娛樂用途為主，更側重于游戲、視頻、直播、社交等 C 端領域，用 戶基數較小。而 AR 可用于工業、軍事、醫藥、教育等日常生活的各個方面，用途更加廣泛， 在 C 端和 B 端皆有應用。

硬件方面，區分 VR 與 AR 最簡單的方式是，VR 需要一個不透明的頭戴設備完成在虛擬世 界中的體驗，而 AR 需要清晰的頭戴設備看清真實世界和重疊在上面的信息和圖像。目前，VR 頭顯主要包括外接式、一體式、手機盒子頭顯三類，而 VR 頭顯主要包括基于光學原理的穿透 式頭顯，以及基于視頻合成技術的穿透式頭顯兩類。