趙晉慧

摘要：VR和AR兩種技術是已使用的兩種較為前沿的顯示技術，對軍事訓練領域有極大的幫助，VR和AR同屬虛擬現(xiàn)實技術，但有明顯的區(qū)別，不存在單純的遞進和取代關系，在具體應用中根據(jù)自身特點，針對性使用這兩種技術可以達到最佳的投入產出比。

關鍵詞：VR;AR;軍事訓練

VR和AR在美國最早是應用于軍事領域的技術，主要體現(xiàn)在單兵模擬訓練、多軍種聯(lián)合虛擬仿真演習、高新武器研發(fā)與設計、信息網(wǎng)絡虛擬戰(zhàn)等。根據(jù)VR和AR不同的技術特點，結合不同的軍事訓練需求，有的放矢的使用新技術可以最大限度的發(fā)揮新技術的功能。

1 VR和AR

VR（Virtual Reality），虛擬現(xiàn)實技術是由計算機視覺、仿真技術、人機交互等多種信息技術演變發(fā)展而來的新型計算機技術。VR可分為非沉浸式虛擬現(xiàn)實和沉浸式虛擬現(xiàn)實的技術。非沉浸式虛擬現(xiàn)實也稱為桌面式虛擬現(xiàn)實，是借助于計算機和其鼠標、鍵盤、話筒等外圍設備，通過三維制圖軟件在屏幕生成的窗口式虛擬環(huán)境。沉浸式虛擬現(xiàn)實是利用圖形系統(tǒng)和各種控制接口設備，在計算機上生成可交互和具有沉浸感覺的現(xiàn)實世界的模擬仿真，其沉浸特征要求用戶戴上 VR 頭盔才能進入虛擬環(huán)境。

AR（Augmented Reality），增強現(xiàn)實技術是將原本在現(xiàn)實世界的一定時空范圍內難以體驗到的實體信息，通過技術手段進行模擬仿真后再疊加到現(xiàn)實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。AR系統(tǒng)是集成了真實和虛擬世界的信息，具有很強的實時交互性。在顯示技術方面，全息影像和智能眼鏡近眼屏為代表是未來AR硬件的發(fā)展方向之一。

2 VR和AR的主要區(qū)別

2.1 虛擬環(huán)境的立足點不同

VR技術的特點在于虛擬環(huán)境完全構建在虛擬的三維世界當中，所有的事物都通過三維模型來實現(xiàn)，例如《Special Force VR：Infinity War》，玩家需頭戴非透視式 HMD，完全沉浸在虛擬世界中，與現(xiàn)實世界環(huán)境完全脫離，可在幾平米范圍內實現(xiàn)游戲中數(shù)平方公里范圍的活動。AR技術的特點在于虛擬對象立足于現(xiàn)實世界當中，將部分虛擬對象與現(xiàn)實環(huán)境有機融合，例如AR游戲《Pokemon GO》，立足于現(xiàn)實世界，利用手機顯示端，將精靈角色與現(xiàn)實環(huán)境相融合，2016年9月18日下午，日本東京港區(qū)臺場街頭聚集數(shù)百人，導致交通癱瘓，人群聚集因玩家為捕捉虛擬精靈而導致，其中還有玩家從神奈川趕來。

2.2 顯示設備使用感受不同

VR將視覺與現(xiàn)實世界完全隔離開，借助頭戴式顯示設備，使人沉浸于一個完全的虛擬世界。VR的優(yōu)點是徹底改變了PC的交互形式，視覺的感受更近似于人眼，交互設備更豐富，手柄、重力感應、陀螺儀、眼動儀等極大豐富了VR的交互體驗。缺點是因VR顯示設備對人眼的全包裹，長時間使用VR會對眼睛造成較大負擔，容易導致眩暈，眼睛全包裹后使用者會擔心自己與周圍發(fā)生碰撞，一定程度上導致行動不自如的問題。

AR將虛擬對象與現(xiàn)實世界融合互動，以現(xiàn)實的環(huán)境為基礎，進行局部的重點關注對象的虛擬。顯示設備主要為透視式 HMD，鏡片上顯示的只是疊加的虛擬圖像和信息，這樣的顯示形式很好的改善了VR頭盔帶來的眩暈感、酸澀感等不良視覺感受，也不會有行動受限的問題。它的缺點是技術尚不成熟，虛擬對象與現(xiàn)實結合不自然，還不能得到廣泛的應用。

2.3 顯示技術重點側重不同

VR是完全的虛擬場景，因此它的技術重點為使用者與虛擬場景交互的領域，影響質量的關鍵因素有定位跟蹤器、動作捕捉系統(tǒng)、手柄控制器，除此之外就是大體量的三維模型數(shù)據(jù)和特效數(shù)據(jù)，對運行系統(tǒng)的主機有很高的要求。

AR是現(xiàn)實和虛擬結合的技術，它的技術重點在結合的部分。眼鏡式頭顯設備前端要增加獲取現(xiàn)實環(huán)境的數(shù)據(jù)采集設備，數(shù)據(jù)采集設備的質量高低也決定了虛擬對象與現(xiàn)實環(huán)境的融合程度。全息投影的顯示方式可以實現(xiàn)裸眼的AR體驗，但對顯示的環(huán)境要求較高，顯示范圍也會受到較大限制。

3 VR和AR在軍事訓練中的應用

非沉浸式VR技術基于計算機硬件設備，環(huán)境易實現(xiàn)且成本較低，但視野局限于顯示屏邊框，因此多應用于視野為窗口類的模擬訓練科目。例如飛機、車輛、船艇等駕駛操作技能訓練，因現(xiàn)實中駕駛艙的視野同樣受到觀察窗邊框的限制，因此使用非沉浸式VR技術是最合適的，不必使用沉浸式VR或者AR來訓練，可以最小的成本達到最大的訓練效果。

沉浸式VR技術最大的優(yōu)點就是在虛擬世界中視野最大程度還原人眼感受，可360度無死角的觀察，逼真的營造出現(xiàn)實中不易遇到的大場面，比較適用于側重環(huán)境感受的軍事訓練科目。例如戰(zhàn)場中隱蔽意識訓練就是一個需要解決的問題，在現(xiàn)實中營造對己方人員密集火力覆蓋的環(huán)境是較為困難的，容易造成人員傷亡，目前多采用的激光對抗訓練系統(tǒng)在一定程度上能解決訓練戰(zhàn)味不濃的問題，但是僅限于士兵間輕武器的對抗，對戰(zhàn)場的綜合環(huán)境表現(xiàn)方面還有較大差距，在訓練中受訓者往往表現(xiàn)出一種無所畏懼的輕視狀態(tài)，VR可以很好解決這一問題，全要素的模擬出一場戰(zhàn)斗，讓受訓者體驗到最接近真實的戰(zhàn)斗環(huán)境。

AR技術最大的優(yōu)點在于現(xiàn)實和虛擬兩部分真假參半，適合訓練對真實環(huán)境要求較高的科目。例如特戰(zhàn)訓練中的狙擊訓練，面對人形靶標，受訓者往往能表現(xiàn)出優(yōu)異的訓練成績，但是換成真人，特別是訓練中由隊員扮演的活人靶，對狙擊手的心理造成極大的沖擊，甚至導致開不了槍的狀況發(fā)生。這一問題用AR雖然也能解決環(huán)境的構建，但是它的虛擬性同樣會導致受訓者重視不起來的問題，高質量的AR人靶可以達到以假亂真的效果，一方面極大地貼近實戰(zhàn)，另一方面可以避免活人靶帶來的安全、倫理等一系列問題。

參考文獻：

[1] 徐碩.VR/AR應用場景及關鍵技術綜述[J].智能計算機與應用，2017（06）.

[2] 劉崇進.沉浸式虛擬現(xiàn)實的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢[J].計算機系統(tǒng)應用，2019（03）.

（作者單位：陸軍邊海防學院）