有专家表示，商业领域推动的技术提升有望带来更先进的虚拟和增强现实头显，以解决当今与美军使用的头显相关的许多问题。
虚拟现实（VR）使用户沉浸在一个由计算机生成的环境中，例如VR游戏。增强现实（AR）可以将数据或其他用数字化手段创建的图像叠加到现实世界的视场上，例如电视观众在观看足球或棒球比赛时看到的黄色或橙色的区框。
美军的官员们指出，通过提供使用数字化手段创建的敌军或其他在实际战斗中可能遇到的环境因素，VR和AR头显可以改善军队为对抗先进的对手进行的高科技战争的训练方式。
市场分析公司Frost＆Sullivan的航空、国防和安全分析部门副总裁Michael Blades说：“商业领域也是所有游戏玩家都将使用这些设备的地方。他们将进行修改、更新和升级，以跟上该市场中的竞争对手的步伐，这将提升国防领域用户的能力。因此，国防领域将最终从商业市场的竞争中获胜，因为他们将获得更好的训练能力。”
美国空军的飞行员培训计划（Pilot Training Next）就是一个例子，该计划旨在提高飞行员培训的效率，并加快学员们的学习进度。虚拟现实头显的使用为学生们提供了更多磨练技能的机会。
美国空军教育与训练司令部（Air Force Education and Training Command，简称AETC）第24分部的运营官Robert Knapp中校说，在传统的飞行员训练结构中，学生都是从一些纸质出版物或带有培训文件的iPad开始。
“他们从那些培训手段起步，之后会使用一个极其昂贵的传统的模拟器，在那里他们可以进行全方位的飞行训练，”他说道。“那些昂贵的模拟器的问题在于，它们的数量太少了，而且学生进入模拟器的次数也很有限。”
现在，参加Pilot Training Next培训计划的学生可以坐在椅子上，戴上HTC Vive Pro等商业设备进行练习。
VR头显为美国空军的飞行员提供了更多接触模拟技术的机会。
“我们可以填补阅读书本或iPad上的内容与使用一些较便宜的市售设备进行高保真模拟训练之间的差距，”Knapp说。
但他指出，如今的头显有一些缺点。
“当你使用超高分辨率的头显时，视野会变窄，”他解释说。“要获得更大的视野，你需要使用较低分辨率的头显。”
“但是理想情况下，技术研发将会继续，我们将拥有超宽的视野、超高分辨率和非常高的帧率，因此不会出现抖动，”他补充说。“我们现在还没到这一步。”
但是，参考游戏行业技术的发展速度，美国空军可能会在不久的将来拥有它们所需的VR头显。
“我们对这些设备在接下来的几年中的发展趋势感到非常兴奋，因为我确实认为我们离极高保真度的头显并不遥远，到时候，任何人戴上头显都会沉浸在更像真实世界的虚拟环境中，”AETC的助理运营总监Maj.Eric Jones说。
CAE的防御和安全业务技术负责人Phil Perey说，新上市的头显比以前的系统具有更好的保真度。CAE将虚拟和增强现实头显整合到了它为军方客户（包括后勤机组人员）提供的培训解决方案中。
新的Varjo XR-1具有足够清晰的分辨率，用户可以清楚地读取仪表面板的信息，这是以前的头显所不具备的功能。他指出。
Perey预计VR和AR头显技术将继续发展。
“以后将有必要给这些头显做减重处理，”他说到。但是，这不是唯一的需求。
“他们可能会因为现有的视野而减小应用范围，但是当他们试图将视野扩展到更大时，他们的应用范围也将扩大，”他说道。“我们将看到设备重量的下降，可能会看到设备外形逐渐变大，以涵盖更大的水平视野。”
Perey说，他已经尝试了一些将于2020年上市的下一代头显，并且对它们的大体积和较轻的重量都印象深刻。他说，其中之一“几乎是羽毛般的轻盈”。
减轻系统重量可以减轻用户所承受的压力和不适感。
“有一些有前景的制造技术将使这些设备的重量减轻很多，”Perey说。“这将成为人们戴上这些设备，并持续佩戴数小时的重要因素。”
新的电池和更小的计算机也可以帮助减小头显的体积和重量。
微软公司服务美国陆军部门的主管Mark Valentine表示，重点是提升与头显相关的电池技术。他指出，材料科学的进步带来了更小的外形尺寸和更长的电池寿命。
“对电池电量的研究，以及提高电池效率是目前的关键技术之一，”他说道。
微软正在向美国陆军提供其HoloLens2增强现实头显的修改版，以用于集成视觉增强系统（Integrated Visual Augmentation System，简称IVAS）项目，该项目包括抬头显示器。美国陆军希望将这些设备用于训练目的，并向战场上的部队提供更好的态势感知和数据访问能力。
HoloLens系统具备透明的镜片，Valentine指出。
“我可以看到现实世界，同时还可以获取数据和信息，并以固定在环境中的3D全息图的形式显示出来，”他说道。“HoloLens本质上是戴在头上的Windows 10计算机，但并不是通过屏幕来显示的。现在，它是通往现实世界的混合现实传送门。”
Valentine拒绝具体讨论IVAS项目的细节，但他指出，微软认为HoloLens技术有多种潜在用途，包括用于战斗准备。
“现在，如果我是一名陆军士兵，并且要训练夺取一座建筑物，我会遇到一些敌方部队，会遇到一些突然出现的目标，诸如此类。然后我便冲入建筑物并用真正的武器射击，“他说。但是在混合现实世界中，可以用全息图来模拟敌军。
头显也可用于帮助设备维护人员。
“比如，我们可以看到工具箱，设备本身可以在智能边缘进行人工智能识别，打开工具箱，确定下一步维修所需的工具，然后就会为我突出显示这个工具，”他解释说。“我拿起工具，看着飞机，然后，维修清单中的下一步就会以全息图的形式显示出来。”
Valentine指出，与上一代HoloLens相比相比，HoloLens 2具有更小的外形尺寸和更大的视野。该公司还将计算部分从设备的正面移至后面的垫子上，以使佩戴者感到更舒适。
困扰VR和AR头显的另一个问题是用户的操作与模拟环境中相应的变化之间的延迟。美国国家训练与模拟协会（National Training and Simulation Association，简称NTSA）会长James Robb指出，这不仅降低了模拟训练的效率，而且还可能导致晕动症。NTSA是美国国防工业协会（National Defense Industrial Association）的附属机构。
然而，新兴的5G无线技术可能会改变这方面的游戏规则，Robb说。预计5G网络的速度将是4G的20倍。
“5G的延迟应该很小，”他说道。“每当你需要将模拟训练内容从服务器传输到头显时，传输过程中都会有所延迟。因此，只要你提高架构的效率，将无线架构合理地直接用于高速计算机上，就可以减少该问题。”
Blades说，这种技术是未来的潮流。
他说：“这项技术将朝着使一切无线化，并且眼镜本身具有大量计算能力的方向发展，”他说道。“我们已经有了5G。因此，我确定在任何头显与它们所连接的设备（无论是PC还是其他头显或其他设备）之间的延迟几乎可以忽略不计。”
五角大楼即将启动一项5G计划，其中包括将该技术整合到军事任务计划中，以及在训练领域的虚拟和真实环境中进行训练。
Robb还期望下一代头显在训练场景中能够具有更强的数据收集能力和更强的利用AI的能力。
“在这种情况下，机器将在确定你的工作方式并帮助提升表现方面进行很多工作。从帮助你提供决策选项，到提供信息，或者帮助你获得正确的可视化效果，它将无所不包，”他说道。“支持人员越聪明，用户从中获得的好处就越多。”
美国陆军作战能力发展司令部（Combat Capabilities Development Command）模拟和培训技术中心主任Matthew Clarke表示，他不太担心VR技术的改进。
他在最近一次与记者会面时说：“VR行业会采取行动，因为这与游戏行业有关，而游戏业务正在增长。”
他指出，增强现实是一个更大的问题。
“这是因为你正在尝试将真实世界与虚拟世界融合在一起，并且面临着巨大的挑战，”他解释说。“例如，如果你没有将这两个世界进行绝对的对齐，那么，当你在使用时会产生偏离，但我们不能有这种偏差。”
“因此，我在AR中要面临的具体挑战是对齐、跟踪、动态遮挡，”他补充道。
美国陆军希望有一个可以从AR过渡到VR的套件，因此军方可以“从中获得双重收益”，他指出。
同时，美国陆军还想要具备功能更强的被动型传感器的头显。
“美国陆军讨厌主动型传感器，因为敌人可以检测到它们，”他说道。“我们需要被动型传感器。如今，被动型传感器存在的问题是无法获得距离信息，无法获得范围能力，这是我们进行单元训练所需要的。”
Clarke还设想了一个AR技术看起来与今天完全不同的世界。
“我们将不用佩戴头显，而是佩戴增强现实隐形眼镜，”他说道。“对我来说，这就是未来，摆脱处理过程，将人体产生的能量转换为电源，你无需携带额外的电池。”
Blades表示，在未来，AR技术的进步可能不需要用户佩戴任何的头显设备。
“这些设备很多都是显示了某物的3D外观，”他指出。“如果这只是由某种视频产生的，你不需要眼镜就可以在面前显示一个3D物体呢？增强现实的有趣之处在于，其中一些应用程序，甚至可能不需要眼镜就能体验。”
最初发布于2020年1月8日
原文链接：https://www.nationaldefensemagazine.org/articles/2019/11/27/pentagon-eyeing-more-advanced-virtual-augmented-reality-headwear