5月11日～13日，國(guó)際消費(fèi)電子產(chǎn)品展覽會(huì)(CES)的唯一海外版CES Asia 在上海開展，在此次展覽上，VR/AR成為最出風(fēng)頭的技術(shù)之一，各種VR/AR展臺(tái)被擠得滿滿當(dāng)當(dāng)。

在此之前的5月6日，工業(yè)和信息化部中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院和新華網(wǎng)達(dá)成戰(zhàn)略合作，并聯(lián)合向社會(huì)征集虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。二者的合作將聚合行業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，推動(dòng)VR/AR技術(shù)與傳媒領(lǐng)域的深度融合。

作為科技界的新寵，近年來VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))這兩種連接真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境的技術(shù)吸引了不少眼球，其市場(chǎng)正在快速擴(kuò)展。有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)VR潛在用戶數(shù)量為2.86億人，購(gòu)買過各種VR設(shè)備的用戶已達(dá)96萬(wàn)人。但也有分析指出，與VR相比，未來AR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V闊。從長(zhǎng)期來看，VR、AR技術(shù)或許會(huì)將人們對(duì)智能手機(jī)的依賴轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)可穿戴設(shè)備的依賴。

兒童涂鴉墻

充滿沉浸感和交互性的虛擬世界

VR(Virtual Reality)，虛擬現(xiàn)實(shí)，即利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，再加上視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓人感覺身臨其境。簡(jiǎn)單來說，用一個(gè)頭盔或者一副眼鏡，就能打開新世界的大門，比如遨游在遙遠(yuǎn)的外太空。

一開始，我們接觸到的VR技術(shù)大多在游戲領(lǐng)域，但隨著VR技術(shù)的快速發(fā)展，它的應(yīng)用范圍也越來越廣，如室內(nèi)設(shè)計(jì)、古跡修復(fù)、旅游、電商等方面。VR是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾20世紀(jì)80年代初提出，直到Facebook對(duì)Oculus的收購(gòu)更激發(fā)了眾多資本、媒體和用戶的熱烈追逐。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征，即沉浸感、交互性和想像性，它強(qiáng)調(diào)虛擬系統(tǒng)中人的主導(dǎo)作用，在虛擬世界里通過位置追蹤、頭部追蹤、手勢(shì)動(dòng)作捕捉等進(jìn)行交互操作，并可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維。

AR，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，Augmented Reality的簡(jiǎn)稱。AR是通過電腦技術(shù)，將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間、空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息(視覺信息、聲音、味道、觸覺等)，通過電腦等科學(xué)技術(shù)仿真后再疊加，使真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)疊加到同一個(gè)空間并進(jìn)行互動(dòng)，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。簡(jiǎn)言之，用戶看到的場(chǎng)景和人物半真半假。其特點(diǎn)就是虛擬物與現(xiàn)實(shí)結(jié)合，以及即時(shí)互動(dòng)。

最終發(fā)展方向是可穿戴

與VR、AR相關(guān)的兩大技術(shù)包括可視化技術(shù)和傳感技術(shù)?？梢暬夹g(shù)涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺及人機(jī)交互技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。

傳感技術(shù)，即信息處理，包括信號(hào)的預(yù)處理、后置處理、特征提取與選擇等。識(shí)別的主要任務(wù)是對(duì)經(jīng)過處理信息進(jìn)行辨識(shí)與分類。

VR設(shè)備運(yùn)行的三大環(huán)節(jié)： 通過信息輸出設(shè)備將虛擬世界的內(nèi)容傳遞給用戶，用戶根據(jù)信息作出反饋動(dòng)作，信息輸入設(shè)備對(duì)接收到的反饋信息進(jìn)行分析并傳遞給信息處理中心。

一般認(rèn)為，AR技術(shù)源于VR技術(shù)，兩者都提供 3D 的場(chǎng)景，并且創(chuàng)建了非常逼真的體驗(yàn)。但也有人認(rèn)為，其實(shí)無論是技術(shù)核心還是場(chǎng)景上兩者都有很大差別。AR技術(shù)通常是以透過式頭盔顯示系統(tǒng)和注冊(cè)(AR系統(tǒng)中用戶觀察點(diǎn)和計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體的定位)系統(tǒng)相結(jié)合的形式來實(shí)現(xiàn)虛擬的，強(qiáng)調(diào)復(fù)原人類視覺的功能，如自動(dòng)去識(shí)別跟蹤物體，而不是手動(dòng)去指出。

AR需要攝像頭，在攝像頭拍攝畫面基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬畫面進(jìn)行展示和互動(dòng)。AR設(shè)備代表為HoloLens。

以微軟HoloLens、Meta 2等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡為例，人們可以在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中看到懸浮的內(nèi)容。如你正在做菜但忘記了步驟，完全可以撥打一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)電話，媽媽便出現(xiàn)在身邊指導(dǎo)你，聽上去與《星球大戰(zhàn)》中的全息電話非常相似，只是我們需要佩戴一個(gè)墨鏡一樣的東西。

而VR技術(shù)是通過佩戴硬件使體驗(yàn)者完全沉浸在虛擬世界中，因而多配合一些智能硬件來實(shí)現(xiàn)。

主流的VR設(shè)備包括位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、動(dòng)捕系統(tǒng)、數(shù)據(jù)頭盔等，其設(shè)備代表為Oculus。

其實(shí)就技術(shù)發(fā)展來看，時(shí)下的VR、AR還處于相當(dāng)初級(jí)的階段，更深層次的技術(shù)表現(xiàn)應(yīng)該是融合了計(jì)算機(jī)圖形(即CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)，并由計(jì)算機(jī)輔助生成的高級(jí)技術(shù)模擬系統(tǒng)。當(dāng)下的VR/AR更像是一部視野范圍很大的頭戴顯示器。

有專家認(rèn)為，AR 是 VR 的進(jìn)階。在移動(dòng)端發(fā)展方面，由于 VR 設(shè)備使用時(shí)將完全與現(xiàn)實(shí)世界隔絕，所以無法成為高頻次使用的移動(dòng)端設(shè)備，而 AR 設(shè)備則可以成為日常穿戴的新一代移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)。

在視覺體驗(yàn)方面，VR 當(dāng)前的眩暈問題以及日后隨著沉浸感不斷增強(qiáng)帶來的潛在致幻問題都將阻礙 VR 設(shè)備的使用時(shí)間，AR 在這兩類問題的解決上則會(huì)相較 VR 設(shè)備更加樂觀。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將擺脫現(xiàn)有 VR 頭盔笨重的眼罩形態(tài)，縮小至普通眼鏡大小，通過更先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸與手勢(shì)控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)更自然和方便交互。在此過程中，二者功能也將出現(xiàn)融合趨勢(shì)，成為 MR(混合現(xiàn)實(shí))新形態(tài)。

應(yīng)用：讓虛擬變成真實(shí)

伴隨大數(shù)據(jù)、可視計(jì)算、人機(jī)交互、數(shù)字感知、新一代顯示技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將在影視娛樂、游戲動(dòng)漫、多媒體、虛擬仿真、數(shù)字博物館、智慧城市、醫(yī)療可視化、遙感測(cè)繪、教學(xué)培訓(xùn)、工業(yè)測(cè)量、智能制造、探測(cè)識(shí)別、環(huán)保、旅游、地質(zhì)災(zāi)害，以及軍事、航空航天等很多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。

參與感強(qiáng)的游戲

VR游戲及影視領(lǐng)域是最早進(jìn)入大眾視野的應(yīng)用，對(duì)于用戶來講，這兩個(gè)領(lǐng)域接受度更高，無論身處何處都是真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)。高盛集團(tuán)一份報(bào)告稱，游戲、直播和視頻娛樂將占整體VR、AR營(yíng)收預(yù)期的60%。利用VR設(shè)備自帶的攝像頭捕捉周圍實(shí)時(shí)畫面，利用陀螺儀和重力感應(yīng)來判斷玩家的動(dòng)作、方向和位置變化，帶給玩家強(qiáng)烈的參與感。利用AR技術(shù)，那些喜歡蜘蛛俠的用戶甚至能夠在自家房間模擬出影視劇中的場(chǎng)景，變身成為“蜘蛛俠”，嘗試英雄救美。

開展高效培訓(xùn)

學(xué)習(xí)者佩戴AR智能眼鏡，工作所需的知識(shí)和每一個(gè)步驟都呈現(xiàn)在眼前，并且在現(xiàn)實(shí)世界的基礎(chǔ)上進(jìn)行指導(dǎo)。AR智能眼鏡，相當(dāng)于一位萬(wàn)能的教練，進(jìn)行一對(duì)一教導(dǎo)。同時(shí)，在大數(shù)據(jù)支持下，AR智能眼鏡收集并評(píng)估個(gè)人的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行完全個(gè)性化的定制培訓(xùn)。

完美購(gòu)物體驗(yàn)

購(gòu)買之前看效果，買定離手不后悔。有了AR技術(shù)，讓你提前看到裝飾物擺在家中的效果，或是觀看一段DVD的內(nèi)容剪輯，輕松購(gòu)買最適合的商品。另外，AR技術(shù)還可以模擬出試衣間，用戶在此挑選喜歡的衣服試穿，看看是否合身，風(fēng)格是否喜歡。

基于AR技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用

醫(yī)學(xué)是最早應(yīng)用領(lǐng)域之一。早在1994年，醫(yī)生就利用超聲掃描孕婦，然后在其腹部對(duì)應(yīng)部位繪制出三維胎兒，再通過頭盔顯示器了解胎兒。AR技術(shù)還可作為外科手術(shù)可視化的輔助手段，實(shí)時(shí)收集病人的三維數(shù)據(jù)，給予醫(yī)生更完善的信息，進(jìn)行手術(shù)部位的精確定位等。利用VR設(shè)備的沉浸感與多維度的交互特點(diǎn)，VR將在治療心理疾病等領(lǐng)域有所幫助。

旅游

VR 旅游視頻會(huì)讓游客對(duì)潛在旅游目的地有更深入了解，從而幫助用戶選擇心儀的目的地。未來，游客還可通過AR移動(dòng)設(shè)備了解更多關(guān)于各景點(diǎn)及周邊情況，分享和交流心得，此類信息分享平臺(tái)將會(huì)刺激旅游業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)尚需時(shí)日

由于產(chǎn)業(yè)鏈的配合不足、開發(fā)難度大、制作成本高等問題，使其在進(jìn)入大眾生活中還面臨很大困難。

產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟。智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，原因在于其擁有成熟的上下游產(chǎn)業(yè)鏈配合，有多價(jià)位可供選擇的處理器、攝像頭、屏幕及可以免費(fèi)使用的應(yīng)用軟件作支撐，當(dāng)下的AR/VR并不具備這樣的基礎(chǔ)。另外，AR/VR尚沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也沒有可供選擇的操作系統(tǒng)平臺(tái)，設(shè)備所需要的數(shù)量眾多的高級(jí)傳感器和當(dāng)下能夠滿足設(shè)備超高速運(yùn)算能力的芯片也屬于稀缺品，產(chǎn)業(yè)鏈的配合度處于嚴(yán)重不足階段。

應(yīng)用開發(fā)難度大。以虛擬現(xiàn)實(shí)游戲開發(fā)為例，需要開發(fā)者具備較強(qiáng)的沉浸式應(yīng)用開發(fā)技能，對(duì)游戲中各種設(shè)定精心調(diào)配。如對(duì)虛擬環(huán)境表示的準(zhǔn)確性、虛擬環(huán)境感知信息合成的真實(shí)性、人與虛擬環(huán)境交互的自然性、場(chǎng)景的實(shí)時(shí)顯示性，以及智能技術(shù)和涉及到的游戲的場(chǎng)景、視場(chǎng)角度、構(gòu)想性等都有相當(dāng)高要求。而這些對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)來說，開發(fā)難度則更大。

成本居高不下。不僅內(nèi)容制作成本，還有消費(fèi)者的獲取成本。以虛擬現(xiàn)實(shí)游戲開發(fā)為例，其制作時(shí)以場(chǎng)景或者說以規(guī)模計(jì)算，而不是以影片常用的時(shí)長(zhǎng)，投入是巨額的。面對(duì)高昂的制作成本，消費(fèi)者的獲取成本也可以想見。對(duì)于消費(fèi)者來說，想要獲取一款不錯(cuò)的AR、VR設(shè)備，需要支付的金錢也不菲，當(dāng)初GoogleGlass售價(jià)1500美元，微軟HoloLens開發(fā)者版本售價(jià)達(dá)3000美元。

焦點(diǎn)關(guān)注

“走進(jìn)”自然 關(guān)注生態(tài)

VR、AR技術(shù)的出現(xiàn)，可以使人們擺脫空間束縛，顛覆科技想像，更能 “走進(jìn)”自然感受自然，關(guān)注地球生態(tài)。同時(shí)，浸入式虛擬環(huán)境體驗(yàn)，可以呈現(xiàn)出生動(dòng)的信息，直觀地向人們展示什么才是有利于環(huán)境的行為，增強(qiáng)人們環(huán)境意識(shí)。

例如，索尼探夢(mèng)科技館曾利用AR技術(shù)讓小朋友身臨其境體驗(yàn)“叢林歷險(xiǎn)”。小朋友直接“置身”蘇門答臘島，探查島上的珍稀動(dòng)植物;“潛入”海洋深處，看到各種海底動(dòng)物。通過AR技術(shù)，地球上各類瀕危動(dòng)植物都如在眼前，讓人們感嘆自然的豐富和偉大，并生出親切之心。

另外，可借助AR技術(shù)，俯瞰未來智能城市的構(gòu)成要素，了解城市生物多樣性、城市中的節(jié)能環(huán)保等技術(shù)成果。孩子還可以親手建設(shè)一個(gè)虛擬的智能城市，了解通過高效利用能源盡可能減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)，使孩子在互動(dòng)體驗(yàn)中激發(fā)對(duì)科學(xué)的興趣和想像空間。

利用VR技術(shù)，親身感受氣候變暖造成的危害。對(duì)大多數(shù)人來說，氣候變化只是一個(gè)數(shù)據(jù)，現(xiàn)實(shí)常常被忽略。為使人們意識(shí)到并正視正在發(fā)生的全球氣候變暖帶來的冰川消融的現(xiàn)實(shí)，美國(guó)環(huán)保組織山巒協(xié)會(huì)、環(huán)境媒體組織等聯(lián)合制作了《阿拉斯加的冰川融化》的360度全景視頻。這個(gè)視頻將觀眾置身于阿拉斯加州安克雷奇附近的拜倫冰川的冰洞中，使人們擁有很強(qiáng)的沉浸感，真切感受到冰川正自下而上地融化，讓人立刻產(chǎn)生危機(jī)意識(shí)。

全程直播科考，關(guān)注地球生態(tài)。VR技術(shù)最容易實(shí)現(xiàn)的方式是對(duì)重大事件的直播。樂視近日聯(lián)手中科院、珠峰科考隊(duì)，在珠峰觀測(cè)站設(shè)立3個(gè)觀察點(diǎn)，首次采用VR技術(shù)全景展現(xiàn)科考隊(duì)員對(duì)冰川、水文、氣象等的觀察研究。珠峰考察對(duì)研究全球變暖背景下地球的氣候與環(huán)境變化有著極為重要的科學(xué)意義，如多維度考察珠峰地區(qū)的環(huán)境變化，特別是人類活動(dòng)對(duì)珠峰環(huán)境的影響;明確冰川變化對(duì)水資源的影響等。也就是說，通過VR直播，觀眾可坐在家中360度感受立體的珠峰，以科考隊(duì)員的專業(yè)視角體察珠峰生態(tài)。

虛擬技術(shù)未來如何服務(wù)環(huán)保?

科技暢想

可以想像，未來VR、AR技術(shù)在整個(gè)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域都將有極高的推廣價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，就如同今天的無人機(jī)、遙感衛(wèi)星等高科技手段應(yīng)用到環(huán)保領(lǐng)域一樣，屆時(shí)，借助VR、AR這些新興高科技，生態(tài)環(huán)境保護(hù)將會(huì)大大加強(qiáng)。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為環(huán)保服務(wù)，如可以通過電腦輸入有關(guān)項(xiàng)目污染物種類、排放濃度、排放量等因子，描繪出未來真實(shí)生動(dòng)的圖景，為某一個(gè)項(xiàng)目設(shè)施建設(shè)提供參考的依據(jù)，避免造成現(xiàn)實(shí)的環(huán)境危害。

對(duì)于一些不易體現(xiàn)的生態(tài)危害，也可根據(jù)虛擬空間時(shí)間的推移累積結(jié)果而產(chǎn)生的切換圖像、過程的疊積演化，反映出環(huán)境變化的經(jīng)歷和危害程度。這和氣象衛(wèi)星云圖指示出的未來天氣變化相似，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形象生動(dòng)地體驗(yàn)環(huán)境質(zhì)量變化狀況，為現(xiàn)實(shí)環(huán)境危害的消除提供借鑒。

有專家預(yù)言，把先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境規(guī)劃中，已成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)。在長(zhǎng)沙市全國(guó)生態(tài)示范市建設(shè)規(guī)劃中，VR就作為一種應(yīng)用嘗試，并顯示出強(qiáng)大的應(yīng)用前景。

通過對(duì)遙感影像的光譜分析，環(huán)境規(guī)劃人員可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地獲得所需的地形、地質(zhì)、水文和氣象等資料，建立起環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)。通過環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)提供的環(huán)境定量數(shù)據(jù)，分析區(qū)域環(huán)境的變化過程，再以環(huán)境數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，對(duì)海量環(huán)境信息進(jìn)行分析和處理，并給出決策級(jí)的輔助信息，使環(huán)境規(guī)劃的決策過程更加直觀和高效。

同時(shí)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境規(guī)劃時(shí)，規(guī)劃人員猶如走在街道上或乘坐直升飛機(jī)飛越在規(guī)劃區(qū)域上空，能產(chǎn)生身臨其境的感覺，從而獲得綠地位置設(shè)置、地勢(shì)坡度等諸方面的科學(xué)依據(jù)，以保證環(huán)境規(guī)劃與周圍的大環(huán)境相協(xié)調(diào)。

不僅如此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過提供逼真、具有可交互性的多維度可視環(huán)境，能夠更好地展示環(huán)境監(jiān)測(cè)、生態(tài)修復(fù)等過程，以方便人們對(duì)方案進(jìn)行選擇和評(píng)估。如在生態(tài)環(huán)境修復(fù)中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將我們的視野從二維平面上升到三維立體空間，采用已獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，針對(duì)工程項(xiàng)目建立三維的、動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的、可視的虛擬仿真環(huán)境，相關(guān)部門可以在決策階段或建設(shè)的前期就能預(yù)測(cè)工程項(xiàng)目存在的問題并及時(shí)加以糾正。

再如，在應(yīng)對(duì)洪澇災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害過程中，政府往往面臨著未來災(zāi)情預(yù)測(cè)及各種預(yù)案選擇問題。這時(shí)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)災(zāi)情演進(jìn)進(jìn)行分析，可以為決策者提供可視化的輔助參考，直觀展示災(zāi)害可能的進(jìn)展情況。

總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，可以為宏觀決策和微觀管理提供快速、系統(tǒng)、準(zhǔn)確的信息和技術(shù)支持，將大大提高環(huán)保各項(xiàng)工作的能力和水平。

來源：中國(guó)環(huán)境報(bào)