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XR 小传

过去二十年间,科技改变了人们生活的方方面面。其中,科技与教育的结合更迸发出无限可能。而近年来,随着 5G 商用进程不断推进,作为 5G 时代颠覆性应用的 XR 展现出强大的发展潜力,让许多原本停在概念中的想法成为现实。

所谓 XR,指通过计算机将真实与虚拟结合,打造一个人机交互的虚拟环境。XR 也是 VR(虚拟现实)、 AR(增强现实)、MR(混合现实)等多种技术的统称。

以 XR 为代表的数字化技术已经成为数字化转型的重要引擎,正在改变各个业态的生产生活方式。

(图源网络)

其中,VR 并非一个新鲜概念,相关描述早在 20 世纪 30 年代的科幻小说就已出现,直到近些年才开始高频出现在现实生活中。

(图源:多鲸)

市面上现有的 VR 分为两类,一种是基于 PC 运算平台的 PC VR,另一种则是移动 VR。PC VR 相对来说算力更强,能带来惊艳的色彩饱和度,在实际体验过程中,延迟低、刷新率高,用户体验更好,但价格昂贵,对硬件要求也更高。移动 VR 体验感明显不如 PC VR,但价格相对亲民,佩戴灵活,使用起来也更加方便。

常见的 VR 交互有头瞄、手柄、手势识别、眼球追踪、语音操纵和动作捕捉等。VR 内容制作方面,主要分为影视制作和动画制作,不同方向利用的设备和技术也有区别。比较熟悉的光场技术,是通过采集设备将光源、光的传播路径采集下来,然后通过计算机进行光场的重建和还原,理论上,这种技术能够最大限度的还原人眼所看到的景象,包括 3D 景深信息,这样重建的 VR 效果更加的逼真。

VR 逐渐照进现实,尤其作为大型商场的游娱「标配」,其体验设备随处可见。人们通过穿戴相关设备进入沉浸式的虚拟场景,视觉、听觉、触觉和味觉随之调动,完全沉浸其中。体验的真实感即「临场感」是否强烈,也成为判断 VR 好坏最核心的指标。

而近年来,随着设备算力与内容制作能力的提升,长久以来困扰人们的 VR 「晕动症」的问题得以解决。所谓「晕动症」,是视觉所见和前庭感觉系统体验不一致所导致的生理晕眩,常见于在晃动的车上读书、看手机,又或者是乘船航行。

除了 VR 之外,AR 在人们的日常生活中也越来越常见。如果说 VR 是让人进入数字世界,在一个 100% 的虚拟世界中工作和生活,那 AR(增强现实)则完全不同。AR 以真实的物理世界为主,在真实的物理世界上叠加虚拟的数字信息,使人们快速获得信息,方便在现实世界中工作和生活。

而 MR 作为 AR 的升级,通过在现实环境中引入虚拟场景信息,在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路,以增强用户体验的真实感,具有真实性、实时互动性以及构想性等特点。


新世界的大门打开。目前,XR 已经在游戏娱乐、影视直播、智能制造、教育培训甚至军事、航天等行业多点开花。

XR 最为熟悉的应用场景莫过于游戏。在游戏领域的应用,已经成为拉动 XR 产业发展最重要的动力之一。尤其 VR 视频游戏,能为用户带来更为真实的体验和强烈的感官刺激。基于游戏市场庞大的用户数以及核心玩家对于新技术的开放性态度,游戏成为 XR 最先发展起来的大众市场。

(图片源自网络)

影视直播方面,AR 特效已经成为电影制作的重要环节,影视大片中诸多震撼的特效都是通过 AR 技术将虚拟场景或者虚拟物品融入到电影情节中。同样,电商主播也经常利用 AR 技术将所售商品的虚拟形态植入直播场景中。而大型晚会直播运用到的 AR 特效,更是成为了非现场用户的独特体验。

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在智能制造领域,XR 也俨然重点。以汽车产业为例,XR 在需求分析、总体设计、工艺设计、测试、维护等环节的应用,实现了汽车设计制造测试的一体化。XR 将真实的比例搬到虚拟空间中,大幅缩短了新车研发周期,降低了研发成本。

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但如果说 XR 正在赋能甚至准备颠覆某个行业,那必定是教育行业。据 Statista 最近的一项研究显示,教育行业是投资虚拟现实的第四大行业。时至 2025 年,虚拟现实教育行业的市场规模有望达到 7 亿美元,未来五年将增长三倍多。此外,高达 97% 的学生对虚拟现实教育课程表现出了浓厚的兴趣。


XR 对教育的赋能,要从内容说起。目前,市场上主流的 XR 教育内容展现形式分为两种,一种是呈现 3D 模型,另一种是呈现由 3D 模型衍生的视频流

3D 模型主要在 K12 教学场景中被广泛应用,地理课的 3D 立体地球仪、化学实验、建筑建模等都是非常成熟和常见的应用。3D 模型可以帮助同学们更直观地看到一些日常生活中难以见到的场景与环境,身临其境地感受到课本中文字及平面图片难以表达的信息。比如当老师讲授太阳系行星时,显示 3D 立体行星运转画面,学生利用控制器点选,用以带出更详细的信息。

3D 模型衍生的视频流类似于「说明书」,常见的比如儿童早教科普读物,用 APP 扫描书本里的特定图形,就会弹出相关的动画视频。

随着入局 XR 的内容生产商越来越多,紧贴教学课标、激发学生好奇心、增强学生知识理解的 XR 产品,成为了学校选择时的基础标准。

与内容相结合,XR 在教育行业的应用场景,颇为丰富。一大场景是在课堂内的学生教育,包括学科教育和素质教育。当代教育工作者正在使用 XR 技术来帮助学生解决一系列的难题学习——从公开演讲课到建筑设计课,大部分课程都能够获得 XR 的赋能。而在大多数情况下,选择使用 XR 技术的教育工作者也会借助游戏化策略,利用其吸引人的特性让学生获得更加有趣的学习体验。

另一大场景则是模拟培训,比如飞行员、驾驶员、宇航员仿真训练等。XR 为学习者提供了一种适宜的学习环境。在这种环境中,学习者可以在零风险、零成本的前提下,通过完成复杂或有潜在风险的学习任务来获得宝贵的学习经验,同时也能消解教师与学生之间的距离,让师生更加自然地互动。

至于教学效果,借助 XR ,学生可以通过物理操作虚拟物体,从而在场景中探索、实验和互动,也能够观看自己的行动产生的直接影响,产生临场感。如此,原本抽象、枯燥的知识和内容变得直观且容易理解,有效提升了学生学习的积极主动性。

(图片源自网络)

总结来说,XR 作为教育信息化 2.0 中重要的一个板块,通过组合硬件、软件、控制系统、教材、教案和试卷等,围绕学科课程、地方课程以及校本课程,实现教学创新、学科融合和延伸,让学习更有趣、更安全、更生动。

此外,当下城乡差距、区域差距、阶层差距不断扩大,教育资源分配严重不平衡,国内教育的鸿沟很深,而 5G + XR 教育则有机会改变这种现状。只需要一个设备,大山里的孩子就可以享受与城市孩子相同的教育资源。一位名师在北京中学教室上课时,有千千万万大山里的孩子可以通过 VR 设备和教室里的孩子一同上课,身临其境地实时共享内容。从这个维度来说,XR 可推动实现教育公平。

目光放到更为长远的未来,教育信息化 2.0 时代,随着 5G、XR 和 AI 等应用的持续推进落地,新的硬件升级,覆盖于整个教学活动的软件服务以及 C 端用户的付费场景增加等,整个教育信息化市场将迎来一波新的高速增长。

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