基于AR/VR 技术的分析模块开发和应用*

冯莉颖，马立尧，黄业荣

（1.海南科技职业大学，海南 海口 571126；2.海南大学，海南 海口 571126；3.沙巴大学，马来西亚 亚庇 88670）

随着数字化技术的不断发展，掀起了新一轮的数字革命。但是在实际应用的过程当中，新数字技术的应用还是会存在着一定的问题。需要结合实际应用的领域进行专门的调整。与此同时，互联网技术的快速发展和普及，让很多行业开始积极转变之前的发展模式，引入新技术以达到改革的目标，采用AR/VR 技术就是一种比较好的创新尝试。

1 AR/VR 技术理论基础

通常情况下大都会认为计算机技术是AR/VR 技术的核心，可以借助于三维图生成技术以及高分辨显示等相关技术，通过传感设备来构建起更加逼真的虚拟环境，让用户在听觉、视觉、触觉等全方位的感受下，产生身临其境的感觉，还可以给对象提供智能交互三维空间技术。如果从比较简单的方面去理解，可以认为AR/VR 技术是通过计算机技术来构建起虚拟环境，完成交互。

不管做出什么实体行为，在虚拟世界当中都可以同步匹配，而且VR 设备还有着很明显的不透光性，把外部的真实世界和用户真正隔离，让用户可以完全处于虚拟环境当中来。AR 技术则可以实现实时交互，对现实世界起到增强作用。把虚拟和显示世界当中的相关信息叠加起来，通过一个显示器呈现[1]。AR 技术可以将平面图像直接以立体的方式呈现，还可以检索到和看到的这个图像相关的各种信息。

2 AR/VR 技术分析模块设计流程

2.1 对象梳理过程

需要整理科技创新成果，成果包含：设备与应用方面的创新。

2.2 对象建模过程

（1）结构创新，需要完成对象外部、内部建模。

（2）材质创新：针对对象的材质光泽来进行建模。

（3）应用创新：需要针对对象的应用场景完成建模。

2.3 交互设计过程

（1）交互之前的设计：交互具有明显变化，侧重对比变化的征兆。交互若是缺少明显变化，则是侧重应用之前各项准备工作的开展。

（2）交互过程中：可以对成功的应用情况进行全面体现，要让成果的创新性得到突显。

（3）交互之后，需要体现出应用的相关成效。

2.4 体验设计过程

体验设计需要体现出以下几个方面的特点，分别是：

第一，沉浸性特点。给用户提供触觉、听觉以及视觉方面的模拟，让用户有身临其境的感觉。第二，多维性特点。能够对虚拟世界当中的设备看得更加立体，还可以看到一些设备的内部具体构成情况。第三，互动性特点。在虚拟现实当中可以反映用户显示当中的一系列活动，还可以及时对动作进行调整。

3 基于AR/VR 技术的实践应用分析

3.1 在服装设计教学中的应用情况

图1 试衣系统性能对比[2]

当前社会，人们追求更加个性化、特色化的服饰，为此时尚设计师的培养显得尤为重要。目前，高校在服装设计方面的师资力量比较匮乏，缺少良好的实践条件，这对于高校的服装设计教学必然产生直接的不利影响。服装设计专业教学本身属于实践性很强的课程，要求学生们具备更高的操作能力和实践能力，必须要在大量的实践活动当中积累丰富的经验。还要在日常教学当中提供更大的实践空间，具备相应的耗材、设备器材等。为此，在服装设计教学当中构建VR/AR 专业实训平台就是一种非常好的选择，通过运用VR、AR 技术沉浸感强、交互性好、虚拟构建的特征，建立服装设计素材库、构建人体三维模型、渲染各类面料材质效果，综合运用各种色彩，极大程度的满足学生对实践耗材的虚拟提供，并以最逼真的效果呈现，既达到学生实践培养目的，又可以实现节约设备、耗材采购成本及制作的时间成本，通过少量的投入获得更高的收获。

3.1.1 AR/VR 教学软件的应用

在服装设计专业中，CLO 3D 模拟服装软件是一款专业的三维服装设计演示软件，它拥有模拟设计功能，可以为服装添加饰品、纽扣，通过动态的人物模拟服装的展示效果，直观的设计体验方便对作品进行修改。这种技术就是VR/AR 技术的一种表现，指的是依靠软件技术和互联网技术所实现的AR/VR 效果等，也是一种能够实现实时交互目标的网络三维技术。当然想要开发这样的软件，必须要在特定的理论下开展，其中就包含了一些相关的学习理论基础，比如建构主义理论、行为主义理论等，另外还包含了虚拟体验、情感认知等相关理论等。

以CLO 3D 技术为基础来开发设计服装设计类教学软件，这是一种具有系统性的工程。选择教学内容是服装设计教学软件设计的初步阶段，也是最为关键的阶段。在训练学生操作技能的过程中，需要把虚拟实践操作技术与理论知识紧密结合起来，学习者在学习理论当中借助于虚拟实践技术来对相关理论提到指导的作用。比如在服装设计教学当中，结构设计是其中的一点重要内容。传统的教学手段是难以在短时间之内让学生对于这一知识形成全面有效的理解，更无法让其在实践中当中应用，还需要采用CLO 3D 技术，以动态方式展示出结构设计的相关因素，让学生们对于即将学习到的知识有更加全面的了解。

3.1.2 试衣系统的应用

虚拟试衣软件的应用逐年成熟，日前，中国、美国、日本、俄罗斯等国家均在不同层面参与这一项目的开发。在虚拟试衣软件中，除了准备好高质量的人体模型外，其次影响试衣效果的因素，如：服装是否具有逼真的面料仿真效果、观看视角的大小、是否用3D 模型展示服装，服装与人体模型定位点是否有较高的贴合度、服装是否可以根据不同的人体尺寸自动缩放。[2]图1 为目前已有的13种产品性能比对，供该领域研究者参考借鉴。

服装设计本就是属于事件性质很强的活动，借助虚拟试衣这一技术为基础构建起的虚拟实验平台，可以帮助缓解当前成衣制作设备短缺、成本过高等问题，还可以帮助弥补传统设计教学和实践中的难点问题，即由于学生掌握工艺成熟度不同，对面料特性的了解能力不足，制作效果难以把控，为此，采用虚拟试衣的效果渲染，可以充分体现作品设计效果，让教学的效果得到更大程度的巩固。我们在赞许VR/AR 技术所拥有的优点之外，还需要了解到这种技术的局限性。并不能完全解决高校教学当中遇到的所有问题，所以对于VR/AR 技术的应用必须要量力而行，同时还需要谨慎对待。

3.2 其他行业中的应用

VR/AR 技术已经成为了不少行业当中的新宠，其应用范围也变得越来越广泛。在医疗领域、制作领域等方面都是重点应用领域。当然今后这一技术还会更多的领域发挥重要作用，为更多人提供服务。

国外有公司发布了全球市场技术发展趋势是数据，医疗保健行业、制造行业都是MR 技术、AR 技术等应用的最前沿领域[4]。表明这些技术的应用是可以帮助克服一些行业当中存在的问题，提供更加实用和具有创造性的方案。报告当中显示，在AR/VR 技术的应用当中，医疗保健领域是主要的领导者。整个行业当中这一技术的应用都比较广泛，从急诊室的应用，到虚拟忽视以及发现药物等。全面改善患者的治疗体验，降低护理成本，所以借助于先进的技术让这一领域可以达到更高的水平。

随着VR/AR 技术在游戏行业当中的普遍应用，今后也会逐渐朝着娱乐行业发展。不过让人们感觉到比较好的效果是认为VR/AR 技术在工业的增长方面起到了很好的推动作用。当前已经有不少企业选择制定更加完整的VR/AR 技术，确保其可以在行业竞争当中占据更加显著的效果[5]。

4 VR/AR 技术遇到的问题及改善

当前VR/AR 技术的应用范围已经变得越来越广泛了，而且呈现出比较明显的重叠情况和交叉情况。在本次研究当中指出，随着AR 技术与VR 技术的不断发展，在今后会形成更加完整和协调的学习生态圈。但是VR/AR技术的应用也遭遇到了一定的问题。比如当人们的VR沉浸感不断提升，便会让用户对现实世界产生比较明显的隔绝感。因此AR 技术所提供的感受有一定的视觉局限性，也会让其具体的使用范围受到限制。在这一内容基础上，Mann 等学者试图将VR 技术和AR 技术有机结合起来，提出了介导现实理念，但是这一理念经常会被当做是虚拟画面加虚拟现实相互结合的技术。在实际应用当中，还是会面临着比较大的问题，比如运算器、控制器以及传感器等内容。一直到2016 年时才提出了融合技术，从全新的视角来提出新的解决方案，推动了VR/AR 技术的融合发展，也就是MR 技术的发展。和AR/VR 技术相比，MR 技术更加具有优越性。

第一，让AR 技术和VR 技术的转换变得更加自然。ALLoy 技术的硬件性能可以变得更加优越，搭载迷你一体机，配合软件能够实现当前主流AR 技术和VR 技术等提供的体验，所具有的更强大的计算能力，能够让场景的渲染能力变得更高，把真实世界带入到数字世界当中，重新塑造虚拟世界。借助于Replay 技术，让任何角度、位置都可以纳入VR 场景和AR 场景，具备实感摄像头，同时具备数字显示技术和裸眼功能，起到介导现实以及混合现实的重要作用。

第二，可以让VR 技术和AR 技术的场景运动变得更加自由，利用Inside-out 技术等，可以完成碰撞检验实践，即便是进行任何形式的移动，都可以具备躲避障碍的功能。不需要价格更加昂贵而且精良的整套传感器开展位置追踪，让环境配置的难度不断降低，同时让无缝感知体验不断提高。还可以让之前那种由于蒙上VR 设备让体验者和现实隔离之后产生的不确定感不断降低。

第三，让VR 技术与AR 技术的个人操作控制变得更加自由，MR 与拥有更加完善的一体化解决方法。也具备更好的便携式性能，可以让用户摆脱电缆的束缚，不受到空间的约束，能够在更大更广阔的空间当中无拘无束的体验。也支持自然手势交互，体验者也不需要再戴上指环、手套等，可以精确跟踪22 个关节点动作，基本上已经能够现在仍然还在用的比较复杂的手柄和控制器等，让体验者的双手得到解放，用更加敏捷的方式对VR/AR 世界进行操控。

5 结束语

基于互联网技术所产生的VR 技术与AR 技术已经得到了广泛应用，也为人们的生产与生活带去了很大的便利性。VR/AR 技术在很多具体领域当中都有所应用，其中比较具有代表性的是医学领域与制造业领域。在本次研究当中则是分析了这一技术在服装设计教学当中的应用情况，同时还明确了今后MR 技术对于AR、VR 技术融合所起到的作用，也确定这将是今后的主要发展方向。