新学年开启：AR和VR技术在教育领域的应用
过去几周内，世界各地的许多儿童和青少年已正式开启新学年。受全球新冠肺炎疫情的影响，并非所有学生都能重返校园，有些课程仍采取远程授课方式，而且有些学校正在尝试一种将课堂与远程相结合的混合教学模式。无论学生们在哪里以及以何种方式上课，增强现实、虚拟现实和混合现实（AR/VR/MR）应用开发人员都致力于支持和提升学生们的学习体验。
如今，教师和学生都发现了利用这些新技术的潜在价值。就虚拟现实技术而言，全球教育细分市场正在蓬勃发展，预计到2026年全球营收将超过130亿美元，复合年增长率达到42.9%。1本次全球疫情无疑推动了这些新技术的普及，在各地政府实施封锁政策和呼吁保持社交距离的情况下，教育工作者们正在努力研究新的学校教育模式。
AR/VR技术在学习领域的成功应用已使教育成为一个快速增长的细分市场。沉浸式、体验式和交互式的增强现实、虚拟现实和混合现实（AR/VR/MR）体验提供完美的媒介，帮助学生们加快和深化学习。学生们发现，虚拟设备有助于将各种想法变为现实，而不是被动地阅读或听取课堂上的内容。在本篇博客文章中，我们将聚焦这些技术在教育领域的一些出色应用。
AR/VR应用：教授科学
通过使用AR/VR/MR技术，学生们可以“去往前人未至之地”，探索细胞内部微观结构或广阔的宇宙空间。例如：
- 生物学专业的学生们现在可以使用Froggipedia AR app。
- 学生们还可以使用Ocean Rift视频游戏潜入海浪身处探索海洋世界，观看鲸鱼、海豚、海龟、鳗鱼和其他海洋生物，了解各种海洋生物的信息：
- 医学专业的学生们可以使用微软HoloLens全息透镜，结合该公司与凯斯西储大学合作开发的HoloAnatomy®混合现实（MR）应用程序，通过可视化方式学习人体解剖学。
- 月球和行星ARy应用程序使用户能够以交互方式游览小行星带、月球、火星、土星、冥王星和木卫二卫星，甚至可以观看阿波罗太空舱内部。SkyView®应用程序可以将iOS或Android手机变成一个迷你天文馆，标记头顶上方夜空中的星星、星座和其他天文现象。
通过虚拟眼睛了解历史
AR/VR系统不仅可以营造置身于不同时间和地点的感觉，还能提供通过他人的眼睛进行“观看”的体验。历史在教科书中可能显得枯燥乏味，分析AR/VR系统的研究人员们表示，“作为一种新型技术，增强现实有可能彻底改变某些科目的教学方式，同时还能够在博物馆、历史遗址和其他具有历史价值的区域带来新的经验，或者为旧体验注入新活力。”2
例如：
- 在学习第二次世界大战历史时，学生们可以像坐在战斗机驾驶舱内一样，亲眼目睹1943年柏林上空发生的夜间空袭。该应用程序使用基于档案镜头的图像。了解更多…
- 历史专业的学生们可以近距离研究古代文明，参观古罗马、古埃及、古希腊或古柬埔寨遗迹，站在中国的万里长城上，或者参观玛雅和阿兹特克遗址。了解更多…
- Anne Frank House VR 将历史与文学相结合，提供一种独特的沉浸式方式帮助参观者了解这位悲剧的年轻日记作者的世界。
- BBC推出了名为文明 的庞大纪录片系列，涵盖了数千年的历史、31个国家和5,000件文物。附带的AR应用程序使观众们能够以3D方式近距离观看30件重要文物。该应用程序包含“魔法聚光灯”功能，可提供文本注释、音频剪辑和其他特殊功能，观众们可用于深入探索文物。举例来说，X射线功能使用户能够透视物体或者看到物体内部，如埃及木乃伊石棺内部。
来自BBC和Nexus Studios的“文明（Civilisation）”AR应用程序截屏，其使用户能够了解人类历史中的重要文物。（图片© Nexus Studios）
AR/VR学习世界
此外，还有一些其他科目也受益于AR/VR学习工具，包括：
- 语言——虚拟现实将“沉浸式”语言学习概念提升到全新的水平，学生们无需前往其他国家学习当地语言。来自Mondly的AR和VR工具使学生们可以跟真人进行对话，就像在现实生活中可能遇到的情景一样。
- 地理——世界著名的美国国家地理学会为观众们提供使用Oculus VR设备探索自然世界奇观的机会，从南极洲（地球上最寒冷的地区）到死亡谷（最炎热之地）以及北极与南极之间的任何地方。了解更多…
- 艺术——来自Steam的VR美术博物馆等应用程序使人们能够像在博物馆中漫步一样观看艺术品。卢浮宫和HTC Vive进行了合作，以让参观者在虚拟体验中更深入地了解一件标志性艺术品：“蒙娜丽莎：越过玻璃屏障。”
AR/VR/MR显示器质量
这些新教育体验能够成为可能，除AR/VR/MR应用程序本身外，还有运行应用程序的硬件设备。有些应用程序是专为智能手机或简化设备（如Google Cardboard）而设计的，其他应用程序则使用最先进的头戴式设备，如HoloLens, Oculus，和HTC Vive。所有头戴式设备的共同点在于必须进行测试，以确保其性能符合产品规格。AR/VR/MR投影图像中的缺陷不仅会降低这些头戴式设备的价值，还会影响学习体验，甚至可能会引起头晕或头痛。
瑞淀的AR/VR测试解决方案复制人眼的视觉感知视角，可确保在用户的真实观看体验背景下对内置显示器进行测量。我们的AR/VR 镜头采用独特的光学设计，专为测量近眼显示器（NED）而开发，包括头戴式VR、AR和MR设备中内置的显示器。该镜头设计模拟人眼的大小、位置和视野，可准确采集和评估用户所看到的内容。
该AR/VR镜头与瑞淀的ProMetric®成像亮度计或色度计搭配使用，可以采集头戴式设备内置显示器的高分辨率图像，以检测可能影响视觉质量的缺陷和异常。瑞淀的TrueTest™ 软件和TT-ARVR™ 模块 提供行业领先的显示器测试算法，能够对测试进行排序，并通过单个图像在数秒钟内快速评估显示器的所有相关特性。TrueTest软件中的标准测试包括亮度、色度、对比度、均匀性、Mura缺陷、像素缺陷和线缺陷等，而TT-ARVR模块增添了专为评估头戴式显示器（HMD）特性而开发的测试，如调制传递函数（MTF）、失真和焦点一致性。
AR/VR镜头经过专门设计，可以模拟人眼瞳孔的大小及其在头戴式设备中的位置。如上图所示，ProMetric成像亮度计上配备的该镜头使您能够从人类用户观看的角度测量显示器。
确保AR/VR/MR设备具有良好的视觉质量意味着，这些设备可以在应用中实现预期的生动逼真和沉浸式体验。当前，市场上出现了众多涉及不同主题的先进AR/VR/MR学习工具，本篇博客文章中聚焦的各种教育应用只是其中的一小部分。最棒的是，除学生外，其他用户也能够使用其中的大部分应用程序，换言之，任何人都可以躺在舒适的沙发上进行探索。
引用文献：
- “Virtual Reality in Education Market to Reach USD 13,098.2 Million by 2026; Introduction of Vrituosi, an on-demand Educational Platform by Quality Executive Partners to Bolster Growth: states Fortune Business Insights™.” Fortune Business Insights, published on Intrado Global News, March 4, 2021.
- Challenor, J., and Ma, M., “A Review of Augmented Reality Application for History Education and Heritage Visualisation.” Multimodal Technologies and Interaction 3, 39, May 2019. doi:10.3390/mti3020039
