虚拟现实、增强现实研究的主要VR技术路径与应用领域

VR、AR的技术路径与应用领域VR /AR，是指借助近眼显示、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新一代信息通 信技术，构建身临其境与虚实融合沉浸体验所涉及的产品和服务，其涉及学科众多，应用领域 广泛，系统种类繁杂。

具体而言，虚拟现实(VR)，是指用户完全沉浸在计算机生成的虚拟环境中，并在很大程 度上隔离其物理环境的封闭式体验。其关键要素是沉浸感、交互性、假想性，需要设计并营造 出虚拟场景，并使用户与虚拟场景中的内容发生实时交互。增强显示(AR)则强调虚拟信息与 现实环境的融合，用户可直接或间接观察真实场景，数字元素叠加到现实世界的对象和背景上。 简单地说，就是对现实场景进行补充，但不完全取代现实场景，通过虚实融合来增强用户对真 实环境的理解和感受，以此来达到“增强”效果。其关键要素是现场感、增强性和相关性，即 直接显示真实世界现场，对显示内容增加图像、声音、视频等信息，并保证增加的内容和现场 在位置、内容、时间等方面具有相关度。而混合现实(MR)可以理解为是升级版的 AR，将真实 场景和虚拟场景非常自然地融合在一起，并使之发生实时交互，其关键要素是现场感、混合性、 逼真性。

资料来源:《虚拟现实及增强现实技术的发展现状及前景》、《增强现实(AR)、虚拟现实(VR)和混合现实(MR)技术》，民生证券研究院

技术路径方面，VR 涉及实时三维计算机图形、显示技术、声音技术、感觉反馈、语音系统 等。其技术特征包括沉浸性、交互性、多感知性、构想性、自主性。当前，虚拟现实技术仍存 在用户视觉体验问题、产品回报稳定性、缺乏统一标准等瓶颈。2016 年底，全球虚拟现实协 会首次确立了 VR 产品三大关键技术标准，分别是低于 20ms(毫秒;千分之一秒)延时、75Hz 以上的刷新率及 1kHz 以上的陀螺仪刷新率，而这三大关键技术正是为了解决 VR 带给使用者的晕眩感。而 AR 主要涉及跟踪注册技术、显示技术、虚拟物体生成技术、交互技术与合并技 术，主要强调虚实结合性、实时交互性、3D 定位性。

简单地说，VR/AR 均需要使用计算机绘制虚拟图像，但 VR 中的图像全部由计算机绘制， 往往需要更高性能的 GPU，而 AR 需要对场景进行理解，需要使用非常复杂的算法实时运行， 因此对 CPU 的性能要求很高。

应用场景方面，VR 以娱乐用途为主，更侧重于游戏、视频、直播、社交等 C 端领域，用 户基数较小。而 AR 可用于工业、军事、医药、教育等日常生活的各个方面，用途更加广泛， 在 C 端和 B 端皆有应用。

硬件方面，区分 VR 与 AR 最简单的方式是，VR 需要一个不透明的头戴设备完成在虚拟世 界中的体验，而 AR 需要清晰的头戴设备看清真实世界和重叠在上面的信息和图像。目前，VR 头显主要包括外接式、一体式、手机盒子头显三类，而 VR 头显主要包括基于光学原理的穿透 式头显，以及基于视频合成技术的穿透式头显两类。