淺析 XR 的幾大應(yīng)用場景
Labs 導(dǎo)讀
前兩期我們分析了XR的概念，XR關(guān)鍵技術(shù)了解到XR實際是一個概括性術(shù)語，囊括了增強現(xiàn)實(AR)，虛擬現(xiàn)實(VR)，混合現(xiàn)實(MR)以及介于它們之間的所有內(nèi)容。這一期我們就XR的應(yīng)用場景展開討論。
XR業(yè)務(wù)形態(tài)豐富，產(chǎn)業(yè)潛力大、社會效益強，以虛擬現(xiàn)實為代表的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢待發(fā)，虛擬經(jīng)濟與實體經(jīng)濟的結(jié)合，將給人們的生產(chǎn)方式和生活方式帶來革命性變化。XR應(yīng)用可分為行業(yè)應(yīng)用和大眾應(yīng)用，行業(yè)應(yīng)用主要包括工業(yè)、醫(yī)療、教育、軍事、電子商務(wù)等，大眾應(yīng)用包括游戲、社交、影視、直播等。XR應(yīng)用正在加速向生產(chǎn)與生活領(lǐng)域滲透，“VR/AR/MR”的時代已開啟，據(jù)高盛公司預(yù)測 2025 年全球虛擬現(xiàn)實軟件應(yīng)用規(guī)模將達到 450億美元。
1、工業(yè)、軍事方面
虛擬/增強現(xiàn)實成為在智能制造領(lǐng)域的發(fā)展重點。在《中國制造2025》重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖重大政策文件中，虛擬現(xiàn)實被列為智能制造核心信息設(shè)備領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過智能制造各個環(huán)節(jié)的信息獲取、實時通信，以實現(xiàn)動態(tài)交互、智能決策分析和智能控制。
以汽車產(chǎn)業(yè)為例，虛擬、增強現(xiàn)實在需求分析、總體設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)制造、測試實驗、使用維護等環(huán)節(jié)的應(yīng)用，實現(xiàn)了汽車設(shè)計制造測試的一體化。汽車廠商憑借虛擬/增強現(xiàn)實可視化、可交互的技術(shù)特點，在與真實汽車同比例的虛擬空間中，動態(tài)調(diào)整設(shè)計細節(jié)與總體原型，同時進行各類路試、碰撞、風(fēng)洞測試，通過虛擬設(shè)計、生產(chǎn)模擬、工藝分析與虛擬試驗，大幅縮短了新車研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。目前，美國車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛試驗基地MCity計劃通過虛擬現(xiàn)實方式將虛擬試驗中的信息發(fā)送給真實場景下的車輛決策控制系統(tǒng)，以進行不同交通情景下的用例測試。此外，奧迪、福特、寶馬、克萊斯勒、豐田、沃爾沃等主流車企積極引入 VR 技術(shù)用于汽車研發(fā)。奧迪推出了基于VR的虛擬裝配線校驗，使流水線工人在三維虛擬空間內(nèi)完成對實際產(chǎn)品裝配工作的預(yù)估和校準(zhǔn)，顯著提升了生產(chǎn)與組裝效率。福特使用VR技術(shù)檢查汽車的整個外觀與內(nèi)飾設(shè)計，并查看特定細節(jié)，深入優(yōu)化人體工程學(xué)設(shè)計。寶馬計劃把VR技術(shù)引入汽車研發(fā)的早期工作中，在汽車設(shè)計環(huán)節(jié)，身處不同地區(qū)的開發(fā)設(shè)計團隊通過VR實現(xiàn)遠程協(xié)作，并針對模擬的試駕場景，幫助工程師快速修正設(shè)計草案。
基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)平臺，虛擬/增強現(xiàn)實成為實現(xiàn)數(shù)字孿生(Digital Twins)的核心技術(shù)之一。以工業(yè)軟件巨頭PTC為例，PTC將其在產(chǎn)品設(shè)計、PLM領(lǐng)域積累的核心優(yōu)勢整合至Thingworx平臺，并推出以數(shù)字化映射為基礎(chǔ)的整體框架和整套解決方案。依托 Creo、Windchill、Axeda 等平臺軟件，在虛擬空間中構(gòu)建出與物理世界完全對等的數(shù)字鏡像，成為將產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、商業(yè)推廣三個維度的數(shù)據(jù)全部匯集的基礎(chǔ)，其虛擬現(xiàn)實解決方案 Vuforia 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息與真實物理環(huán)境間的互動，成為進行階段性數(shù)據(jù)驗證、業(yè)務(wù)流程參考的重要支撐。
在軍事方面，AR的使用也越來越多，據(jù)報道美國陸軍于2021年3月31日和微軟簽署了一份價值219億美元的合同。根據(jù)這份訂單，微軟主要將在未來十年總共為美軍提供12萬套HoloLens AR增強現(xiàn)實頭盔和相關(guān)的技術(shù)支持。
這款A(yù)R頭盔以微軟Azure的云計算和人工智能為基礎(chǔ)，將圖像通過AR頭盔疊加到佩戴者的現(xiàn)實視野中，提供3D地圖顯示，即時熱成像夜間視野等信息，增強佩戴者的感知能力。這些信息和士兵的視野還可以被共享給其他士兵和長官，輔助士兵在復(fù)雜環(huán)境中做出更正確的決策。此外，這款A(yù)R頭盔還能模擬出敵人的全息影像，可在模擬演練中提供更逼真的作戰(zhàn)環(huán)境。美軍很早就開始接觸AR設(shè)備，1962年就在美國空軍飛行員的頭盔上裝配了類似車用抬頭顯示的裝備，能將重要信息投射到頭盔玻璃上。并在70年代應(yīng)用于飛行員對熱成像導(dǎo)彈的追蹤。
2、醫(yī)療、教育方面
在醫(yī)療健康領(lǐng)域，虛擬/增強現(xiàn)實是傳統(tǒng)醫(yī)療手段的有效補充。
首先針對醫(yī)生短缺、醫(yī)療資源分布不均、診療方式單一等看病難的問題，虛擬/增強現(xiàn)實遠程醫(yī)療，臨場感極強的遠程診療的感受，有助于豐富教學(xué)和診療手段、降低治療風(fēng)險、提高設(shè)備利用率、平衡醫(yī)療資源，為醫(yī)患雙方創(chuàng)造便利條件。雖然無法完全取代真實診療過程，但現(xiàn)已作為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)手段的有效補充。
此外可用于模擬醫(yī)學(xué)、醫(yī)療工具、診療方案方面，主要涉及醫(yī)學(xué)教育培訓(xùn)、心理/精神疾病治療、強化臨床診治、醫(yī)學(xué)康復(fù)護理和遠程醫(yī)療指導(dǎo)等業(yè)務(wù)場景。基于虛擬現(xiàn)實的醫(yī)學(xué)教育培訓(xùn)便于醫(yī)學(xué)用戶以更加直觀、高效、安全的方式學(xué)習(xí)專業(yè)知識，實踐專業(yè)技能。同時有助于節(jié)省醫(yī)學(xué)教育成本，緩解了解剖醫(yī)學(xué)解剖樣品供應(yīng)嚴重短缺，幫助醫(yī)學(xué)生在虛擬手術(shù)臺上反復(fù)練習(xí)，加快對解剖結(jié)構(gòu)的理解，解決了醫(yī)生職業(yè)的準(zhǔn)入門檻高、需要大量解剖練習(xí)掌握實戰(zhàn)技巧等問題。此外，外科醫(yī)生可在重大手術(shù)前開展模擬和訓(xùn)練，進而對手術(shù)過程中可能出現(xiàn)的問題提前預(yù)知。例如Level Ex通過對人體組織動力學(xué)、內(nèi)窺鏡設(shè)備光學(xué)和運動流體的現(xiàn)實模擬，針對外科手術(shù)醫(yī)生提供了一種避免對人產(chǎn)生傷害的手術(shù)訓(xùn)練方式。心理/精神類疾病診治中采用虛擬現(xiàn)實療法可免于創(chuàng)建真實治療環(huán)境，通過為患者模擬不同的環(huán)境場所，提供認知行為刺激或進行暴露療法，刺激病患大腦中相關(guān)的感應(yīng)區(qū)，提供了一種治療心理精神類疾病的無藥物方法，且患者可居家治療。例如凡聚科技構(gòu)建出可誘發(fā)心理障礙患者恐懼和焦慮等情緒的虛擬場景，通過暴露療法治療恐高癥、幽閉恐懼癥患者。Relax VR 模擬海灘、海洋、海風(fēng)、海浪等場景，對用戶進行放松，緩解其壓力、焦慮和抑郁。此外還有臨床診療強化、醫(yī)學(xué)康復(fù)護理等多個場景，在此不再細述。
此外在教育方面應(yīng)用場景也很多。一方面是培訓(xùn)類，如前面醫(yī)療方面提到過的醫(yī)療培訓(xùn)，還有飛行員、駕駛員，宇航員仿真訓(xùn)練等。NASA 一直熱衷于嘗試各種 VR 技術(shù)。在它的噴氣推進實驗室里，你可以看到各個 VR 廠商最新款甚至是未發(fā)行的頭顯設(shè)備，包括 Valve、HTC、微軟、索尼、Oculus、三星等。
在學(xué)生教育方面也有很多嘗試，如西安某教育機構(gòu)推出將K12教育中各個學(xué)科抽象的知識概念具體化;將宏觀的、微觀的、難點的知識點變得可視化，從而增強學(xué)生對知識點的理解，讓學(xué)習(xí)變得簡單高效，從而為老師減壓，為學(xué)生減負。方案包括中小學(xué)VR K12學(xué)科教育、XR人工智能編程教育、VR校園安全教育等。并設(shè)計了VR未來教室，讓孩子突破現(xiàn)實的束縛，迸射創(chuàng)造的火花。
3、游戲、社交方面
虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實在游戲方面的應(yīng)用將成為當(dāng)前拉動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動力。尤其是VR視頻游戲，為用戶帶來更為真實而強烈的感官刺激，而龐大的用戶基數(shù)以及核心玩家對于新技術(shù)的開放性態(tài)度使得VR游戲成為最先發(fā)展起來的 VR大眾市場。AR游戲還在起步階段。基于Valve和Steam的官方數(shù)據(jù)，Steam平臺頭顯每月的連接數(shù)保持上升趨勢，且增長幅度不斷加大。據(jù)Steam平臺，2021年2月頭顯連接數(shù)量再次創(chuàng)新記錄：280萬臺，此前1月的新記錄為260萬。
受歡迎的VR游戲有射擊類游戲、冒險類游戲、體育類游戲、解密類游戲、養(yǎng)成類、場景體驗。最受歡迎的就是射擊類游戲，如《Beat Saber》，一款VR和音樂結(jié)合的游戲，俗稱“光劍”，玩家根據(jù)音樂節(jié)拍揮舞手中的光劍劈砍節(jié)奏方塊，并且閃避障礙。截止到2021年2月售出400萬份，營收超1.8億美元創(chuàng)VR獨占游戲銷量最高紀錄。還有《半條命：艾利克斯》，獲得了媒體和玩家的一致認可，被稱為“真正意義上的VR 3A大作”。
中國VR游戲也在逐漸崛起，由國內(nèi)團隊Caveman Studio研發(fā)的VR游戲《Contractors VR》于2020年12月4日上線Oculus Quest頭顯平臺，上線后該游戲即登陸2020年Steam暢銷VR游戲榜單。據(jù)了解，該版本上線1個多月，收入已超100萬美元。國內(nèi)2021年1月，賽博朋克風(fēng)+情感懸疑《A.D. 2047》VR原生互動電影式游戲已經(jīng)發(fā)布，標(biāo)志著中國VR游戲的崛起。游戲以重慶為創(chuàng)作藍本，虛構(gòu)了一個30年后的賽博朋克科幻世界。通過UE4高逼真的游戲特效，豐富的QTE輕度交互，例如情景對話、射擊、搏斗、解密、裝置藝術(shù)等，讓玩家身處其中，推動故事發(fā)展。
2021年2月Steam游戲節(jié)正式舉辦，超500款游戲?qū)⒃谟螒蚬?jié)展出。其宣傳視頻有很多酷炫的交互和特效。
在社交方面也有很多應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實開啟社交網(wǎng)絡(luò) 2.0 時代。XR社交突破了傳統(tǒng)社交的空間限制，通過虛擬化身、表情識別等更加精細豐富的交互方式，深化網(wǎng)絡(luò)社交體驗。目前 VR 社交代表性產(chǎn)品如 High Fidelity、Facebook等。High Fidelity 產(chǎn)品延續(xù)了《Second Life》的理念，旨在打造一個多元化的小型VR虛擬社會，人們可以在里面體驗類似現(xiàn)實生活卻又超于現(xiàn)實的社交體驗;Facebook的VR社交平臺Horizon在2020年8月開放注冊，可以在VR中與朋友一起探索，游玩和創(chuàng)作的社交體驗。
下圖為2021年3月初微軟在IT盛會Ignite 2021上與任天堂合作展示的HoloLens版本《Pokemon Go》。這個版本與此前的移動端版本有所不同，玩家可與寵物小精靈進行直接的互動，而且兩位玩家在現(xiàn)實中相遇，能夠看到彼此的寵物小精靈，來一場寵物小精靈Battle。
微軟的MR云平臺Mesh在這次大會被推出，可以通過其宣傳片展望一下未來的生活。
4、影視、直播方面
虛擬現(xiàn)實/增強成為影視的一種全新表現(xiàn)形式。米開朗琪羅認為在藝術(shù)的境界里，細節(jié)就是上帝。虛擬現(xiàn)實作為一種全新的表現(xiàn)形式，細節(jié)呈現(xiàn)更加豐富。AR特效已經(jīng)成為電影制作的重要環(huán)節(jié)，大片中震撼的特效很多都是通過AR技術(shù)將虛擬場景或者虛擬物品融入到情節(jié)中的。VR影視賦予了觀眾身臨其境的沉浸體驗，一方面表現(xiàn)為對分辨率、刷新率、色深、視場角、3D、低時延等更高畫質(zhì)的持續(xù)追求。另一方面，凸顯出虛擬現(xiàn)實人機交互這一核心特質(zhì)，影視游戲化趨勢顯現(xiàn)，即觀眾能夠自主選擇觀影視角，甚至影響情節(jié)走向，實現(xiàn)“一千個人眼中，有一千個哈姆雷特”的多結(jié)局電影。
而直播，VR、AR當(dāng)前已經(jīng)成為必要元素。尤其是在晚會/節(jié)目直播中大放異彩。VR直播可以讓用戶更自由的角度去觀看表演，如《舞蹈風(fēng)暴2&時空凝結(jié)》8K VR直播，可以體驗在舞臺中央更近距離，更自由的欣賞舞蹈細節(jié)。而晚會的AR特效則是非現(xiàn)場用戶的獨享體驗。最近比較火爆的晚會或都少不了吸睛的AR特效。如央視春晚牛起來節(jié)目，還有燈火里的中國的場景渲染，都是AR/MR特效的典型應(yīng)用。
目前國外活動行業(yè)依然受到限制，許多人開始尋求新的方式來舉辦活動，而這其中XR技術(shù)無疑是最佳的選擇。美國著名歌手、詞曲創(chuàng)作者Bryson Tiller，為了回饋粉絲與The 92 Group合作，在2021年3月18日創(chuàng)造了“Trapsoul Series”系列虛擬直播演唱會，有著非常精美的XR特效。演唱會為觀眾呈現(xiàn)了六個不同元素的世界，其中兩個為現(xiàn)實場景，剩下四個為XR虛擬場景，由Xite Labs打造。
國內(nèi)也有很多線上大型演唱會，如愛奇藝在2021年3月26日推出的THE9“虛實之城”沉浸式虛擬演唱會，參見下面的視頻，效果媲美好萊塢大片質(zhì)感的酷炫。
5、黨建、文旅方面
2021年 5月10日，“2021世界沉浸式產(chǎn)業(yè)大會”中，圍繞AR/VR、數(shù)字經(jīng)濟、文旅時代等開展的一系列論壇活動以及各大企業(yè)進行的展覽展示，數(shù)字文旅、VR黨建成重要趨勢。今年是建黨100周年，黨建教育、宣傳相關(guān)內(nèi)容被各行各業(yè)的企業(yè)納入計劃，VR行業(yè)也不例外。
相比于單一提供VR硬件，這些VR內(nèi)容解決方案商并非純粹做內(nèi)容，而是連著系統(tǒng)、設(shè)備組合成套提供，設(shè)備也并非單一的VR設(shè)備，互動屏、沙盤等等都能供客戶自由選擇。
旅游業(yè)也迎來新的契機，2020年11月30日，文化和旅游部、國家發(fā)展改革委等十部門30日聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+旅游”推動旅游業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，提出優(yōu)化“互聯(lián)網(wǎng)+旅游”營商環(huán)境，以數(shù)字賦能推進旅游業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。今年3月，發(fā)改委、文旅部等28個部門聯(lián)合印發(fā)《加快培育新型消費實施方案》也再次提及相關(guān)內(nèi)容。推動無人化、非接觸式設(shè)施的普及應(yīng)用，并鼓勵引導(dǎo)云旅游、云演藝、云娛樂、云直播、云展覽等新業(yè)態(tài)發(fā)展。首先就是VR云旅游，可以將其理解為實景地圖，主要起導(dǎo)覽的作用，谷歌地圖便是當(dāng)中最典型的代表。
此外AR走進博物館，讓文物古跡“活起來”!在國內(nèi)外有很多這種應(yīng)用案例。如華為的河圖為敦煌量身制作了感知影像，通過華為手機+華為河圖APP，在敦煌透過手機屏幕可以看到鮮活的歷史人物和場景。
此外還有很多領(lǐng)域，如生活輔助、地圖等很多場景有對應(yīng)的應(yīng)用。
以上是XR應(yīng)用場景的討論，僅供拋磚引玉之用，后續(xù)周刊中會對XR的產(chǎn)業(yè)情況以及未來趨勢繼續(xù)討論。
參考文獻
[1] AR陀螺月刊及年度分析報告及新聞資訊.
[2] 信通院《虛擬(增強)現(xiàn)實白皮書》.
[3] 知乎逐鹿VR專欄.
[4] 影像騎士公眾號XR云演藝的相關(guān)報道.
[5] 微軟官網(wǎng)相關(guān)文檔.
[6] cloud VR+產(chǎn)品白皮書.
【本文為51CTO專欄作者“移動Labs”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】
