淺談混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

陳瀟瀟 （南京藝術(shù)學(xué)院 傳媒學(xué)院 210000）

淺談混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

陳瀟瀟 （南京藝術(shù)學(xué)院 傳媒學(xué)院 210000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）日趨成熟，無(wú)論是軟件還是硬件都得到了快速發(fā)展?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)方面都有著非常廣闊的應(yīng)用前景，再往后的學(xué)習(xí)生活中，必將成為主流趨勢(shì)。

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；場(chǎng)景復(fù)原

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR），全稱(chēng)Virtual Reality，是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)以及人工智能技術(shù)等交叉與綜合的結(jié)果。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成一個(gè)逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)及味覺(jué)等的虛擬環(huán)境和感官世界，用戶通過(guò)多種傳感設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響、從而產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)。

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR），全稱(chēng)Mediated Reality，是由“智能硬件之父”多倫多大學(xué)教授Steve Mann提出的介導(dǎo)現(xiàn)實(shí)概念。混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的延伸，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，它通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和可視化技術(shù)產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不存在的虛擬對(duì)象，并通過(guò)傳感技術(shù)將虛擬對(duì)象疊加到真實(shí)環(huán)境中，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的對(duì)象實(shí)時(shí)地顯示在同一個(gè)畫(huà)面或空間，用戶利用顯示設(shè)備，便可以看到一個(gè)感官效果真實(shí)的新環(huán)境。

二、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

混合現(xiàn)實(shí)的定義讓人很容易增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的概念混淆，不過(guò)混合現(xiàn)實(shí)的交互程度要比增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)更高。比如微軟公司開(kāi)發(fā)的頭顯設(shè)備HoloLens，游戲玩家?guī)项^盔開(kāi)始游戲時(shí)，可以看見(jiàn)家中突然出現(xiàn)許多怪物，這時(shí)玩家可以射擊怪物，也可以躲避怪物的攻擊。

另一個(gè)在混合現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域比較突出的就是Magic Leap公司，目前公布的幾段演示視頻中巨大的鯨魚(yú)騰出地面，躍向體育館中的人群、兒童的雙手慢慢打開(kāi)，里面竟藏著一只微型大象、機(jī)器人躲在你的辦公桌下等。這種技術(shù)叫做 Dynamic Digitised Lightfield Signal（動(dòng)態(tài)數(shù)字化廣場(chǎng)信號(hào)），這種技術(shù)本質(zhì)上是將圖像直接投射到你的眼睛直達(dá)視網(wǎng)膜，通過(guò)這種方式，讓你的大腦認(rèn)為它的真的。雖然目前還Magic Leap公司還沒(méi)有公布任何設(shè)備的圖片，但在Magic Leap所展示出來(lái)的范例中都體現(xiàn)了現(xiàn)在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最新研究成果，而它所體現(xiàn)出來(lái)的流暢性和繼承性，也代表了目前計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域的最高工業(yè)水平。

從國(guó)內(nèi)目前混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，起步相對(duì)于國(guó)外比較晚，而且集中在系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)上，涉及面與研究的都比較單一不寬泛。雖然國(guó)內(nèi)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展起步晚，但是很多研究機(jī)構(gòu)，尤其是高校，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的一些算法與設(shè)計(jì)技術(shù)上已有建樹(shù)，例如攝像機(jī)校準(zhǔn)算法以及虛擬物體注冊(cè)算法等，這些算法的成功研究能夠幫助解決在混合現(xiàn)實(shí)中的遮擋問(wèn)題、顯示器設(shè)計(jì)等方面。北京理工大學(xué)光電技術(shù)與信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的“數(shù)字圓明園”，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）將圓明園廢墟和當(dāng)年未被破壞前的場(chǎng)景實(shí)時(shí)疊加結(jié)合，讓游客們可以觀覽當(dāng)年皇家園林原貌。

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于高科技技術(shù)，在國(guó)內(nèi)有很大的發(fā)展?jié)摿涂臻g，總體來(lái)講，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在中國(guó)處于起步階段，較多曾關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的企業(yè)逐步過(guò)渡到對(duì)“混合現(xiàn)實(shí)”的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究。

三、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域

作為新型的人機(jī)接口和仿真工具，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）的應(yīng)用領(lǐng)域極廣，包括教育、醫(yī)療、體育、軍事、藝術(shù)、文化、娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域。最近幾年，又在接近人類(lèi)生活的人工智能、圖形仿真、虛擬通訊、娛樂(lè)互動(dòng)、產(chǎn)品演示、模擬訓(xùn)練等更多領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變化。

在教育領(lǐng)域中，學(xué)生們看到的不再是乏味的文字及圖片展示，通過(guò)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成一種逼真的視、聽(tīng)、力、觸和動(dòng)等感覺(jué)的虛擬環(huán)境，可以更立體，直觀的的展示給學(xué)生們?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)增加了紙媒的娛樂(lè)性和互動(dòng)性，是對(duì)主流教學(xué)形式的豐富和補(bǔ)充，為教學(xué)形式的多樣化提供了更多可能。如淘米動(dòng)漫出品的《摩爾字母樂(lè)園》是國(guó)內(nèi)第一款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)玩具，針對(duì)幼兒的英語(yǔ)早教，使用移送設(shè)備掃描26個(gè)玩偶，不僅可以出現(xiàn)玩偶所代表的26個(gè)英語(yǔ)字母，還可以讓孩子們學(xué)習(xí)與玩偶對(duì)應(yīng)的單詞，進(jìn)行拼字游戲等等，在寓教于樂(lè)中加深學(xué)習(xí)印象。

在醫(yī)療領(lǐng)域中，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將發(fā)揮出巨大的潛力。比如與醫(yī)院里常用的CT融合，對(duì)原來(lái)拍出的黑灰色的二維照片，通過(guò)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維立體成像顯示，這樣一來(lái)，可以讓普通患者直接看到自己身體內(nèi)部器官的位置結(jié)構(gòu)以及病情的狀況，使原來(lái)不好解釋的二維圖一下子立體顯示起來(lái)，醫(yī)生能夠更容易、簡(jiǎn)單的說(shuō)明患者的病情。

在藝術(shù)與娛樂(lè)領(lǐng)域，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)也大有用武之地。 例如它可以復(fù)原文物古跡，重現(xiàn)古代的歷史建筑風(fēng)貌，也可以為各種人文景觀添加相應(yīng)的視頻、圖片、文本的注解，豐富旅游觀光的知識(shí)性、趣味性。

四、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著移動(dòng)設(shè)備的推廣，智能眼鏡甚至頭盔開(kāi)始邁入市場(chǎng)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的載體擁有越來(lái)越多選擇性。微軟表示，到2020年，全球VR相關(guān)設(shè)備將突破8000萬(wàn)臺(tái)，全球發(fā)布的高端VR設(shè)備就有Oculus Rift和HTC Vive等。VR設(shè)備的研發(fā)，這將必然推動(dòng)VR更快向AR、MR技術(shù)過(guò)渡。也許在未來(lái)的某一天，大家都能借助混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以不同的視野看到一個(gè)全新的世界。

Magic Leap的首席創(chuàng)意總監(jiān)Graeme Devine對(duì)未來(lái)混合現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，他認(rèn)為混合現(xiàn)實(shí)的到來(lái)將比想象中更快。他說(shuō)：“現(xiàn)在登陸市場(chǎng)的頭顯只是開(kāi)始而已，在2年內(nèi)混合現(xiàn)實(shí)將會(huì)成為人們生活中的一部分，人們可以在開(kāi)放的空間中與疊加在現(xiàn)實(shí)中的圖像進(jìn)行直接交互。在5年后的世界將會(huì)是50/50：一半是混合現(xiàn)實(shí)，一半是原子。10年后，混合現(xiàn)實(shí)將會(huì)無(wú)處不在。”

五、結(jié)語(yǔ)

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶之間搭起一個(gè)交互反饋的信息回路，增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)的真實(shí)感?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)在我們的生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，改變?nèi)藗児ぷ鳌贤?、學(xué)習(xí)與娛樂(lè)的方式，人們消費(fèi)媒介的方式也將會(huì)提升對(duì)世界的參與度，促進(jìn)個(gè)人與世界之間的交流，這本身就是對(duì)傳統(tǒng)生活方式的一次變革，會(huì)讓我們的生活越來(lái)越精彩。

陳瀟瀟，南京藝術(shù)學(xué)院 傳媒學(xué)院，數(shù)字媒體藝術(shù)專(zhuān)業(yè)方向碩士研究生。