虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)與數(shù)字出版

馬靜怡

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，黑龍江 哈爾濱 150001）

虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)與數(shù)字出版

馬靜怡

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，黑龍江 哈爾濱 150001）

當(dāng)你看到一個(gè)人戴著頭盔突然毫無征兆地左閃右避時(shí)，當(dāng)你看到一個(gè)人手里明明沒有東西，卻做揮舞狀，好像還因?yàn)榇蛑辛耸裁炊鴼g呼雀躍時(shí)，你可能會(huì)奇怪他們?cè)诟墒裁?。你相信嗎，一個(gè)普通的手機(jī)會(huì)因?yàn)橐粡埰胀ǖ募埗舫鲆粋€(gè)會(huì)和你說話的泰迪熊來，一面原本白花花的墻會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)移動(dòng)設(shè)備而變成聲像俱佳的海底世界。這一切都得益于VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）與MR（混合現(xiàn)實(shí)）。

虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；混合現(xiàn)實(shí)；數(shù)字出版

當(dāng)VR、AR、MR開始呈現(xiàn)在人們面前時(shí)，我們希望了解VR、AR、MR都分別代表什么呢？它們與數(shù)字出版又有什么樣的關(guān)系呢？

一、VR（Virtual Reality），虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。VR主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)各等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)，或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入做出實(shí)時(shí)響應(yīng)，分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

二、AR（Augmented Reality），增加現(xiàn)實(shí)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過科學(xué)技術(shù)模擬仿真，生成一種逼真的視、聽、力、觸和動(dòng)等感覺的虛擬環(huán)境，運(yùn)用各種傳感設(shè)備使用戶“沉浸”在該環(huán)境中，將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場(chǎng)景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實(shí)場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)用戶和環(huán)境直接進(jìn)行自然交互，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的信息與用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)的“增強(qiáng)”，是一種全新的人機(jī)交互技術(shù)，具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互的特點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)有數(shù)百種可能的應(yīng)用，其中游戲和娛樂是最顯而易見的應(yīng)用領(lǐng)域。

維修和建設(shè)——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以將標(biāo)記器連接到人們正在施工的特定物體上，然后增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以在它上面描繪出圖像。

軍事——軍隊(duì)數(shù)十年來一直在設(shè)計(jì)使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以為軍隊(duì)提供關(guān)于周邊環(huán)境的重要信息，如顯示建筑物另一側(cè)的入口，這有點(diǎn)像X射線視覺。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器還能突出顯示軍隊(duì)的移動(dòng)，讓士兵可以轉(zhuǎn)移到敵人看不到的地方。

即時(shí)信息——旅行者和學(xué)生可以使用這些系統(tǒng)了解有關(guān)特定歷史事件的更多信息。想象自己行走在美國(guó)內(nèi)戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)上，并且可以在頭戴式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器上看到重現(xiàn)的歷史事件。它將使您沉浸在歷史事件中，有身臨其境之感，而且視角將是全景的。

三、VR與AR的區(qū)別

由于動(dòng)畫渲染技術(shù)可以把人類的一切想象展現(xiàn)出來，所以在應(yīng)用方向上，VR更趨于虛幻和感性，更容易應(yīng)用于娛樂方向（為了更好地達(dá)到這一目的，VR強(qiáng)調(diào)存在感或稱臨場(chǎng)感）。而基于光學(xué)+3D重構(gòu)的技術(shù)主要是對(duì)真實(shí)世界的重現(xiàn)，所以AR更趨于現(xiàn)實(shí)和理性，更容易應(yīng)用于比較嚴(yán)肅的方向，如工作和培訓(xùn)（為了更好地達(dá)到這一目的，AR強(qiáng)調(diào)真實(shí)與虛擬的融合）。但這并不意味著VR不適用于培訓(xùn)。VR能夠給培訓(xùn)帶來更多元素，如對(duì)天災(zāi)人禍、重大事故的模擬，而AR則更多應(yīng)用于常規(guī)培訓(xùn)，戴上VR頭盔，更容易讓用戶進(jìn)入角色。

四、MR（Mix Reality），混合現(xiàn)實(shí)

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景信息，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，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感。本報(bào)告首先介紹混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵和存在的技術(shù)挑戰(zhàn)，然后介紹我們?cè)诨旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的研究進(jìn)展，包括虛擬環(huán)境的高效構(gòu)建、現(xiàn)實(shí)環(huán)境空間結(jié)構(gòu)的恢復(fù)、虛實(shí)環(huán)境的自然融合以及混合現(xiàn)實(shí)支撐軟件平臺(tái)等，最后展望下一步的工作。

五、VR、AR、MR應(yīng)用于出版

將VR與AR、MR應(yīng)用于教學(xué)類出版物，可以為讀者及學(xué)生創(chuàng)造一種體驗(yàn)和沉浸的學(xué)習(xí)環(huán)境，達(dá)到知識(shí)建構(gòu)的目的。它不僅可以表達(dá)紙質(zhì)平面難以表達(dá)的狀態(tài)（如立體與動(dòng)畫），還能增加紙媒的娛樂性和互動(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。大大減少紙媒的內(nèi)容，縮小篇幅，降低印刷成本，提高產(chǎn)品附加值。用戶將不再需要光盤這類載體，只需移動(dòng)終端即可實(shí)現(xiàn)跨媒體閱讀。將教育、科技類資源應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來出版，實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)互聯(lián)環(huán)境下，將云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、感知技術(shù)、流媒體等技術(shù)集大成，實(shí)現(xiàn)跨媒體閱讀。用戶只需用在移動(dòng)終端掃描紙質(zhì)圖書的圖片，即能在移動(dòng)終端上顯示紙書上沒有的3D影像、音頻、視頻等拓展內(nèi)容，這就大大減少了紙媒的內(nèi)容，縮小了篇幅，降低了印刷成本，也就提高了產(chǎn)品附加值。

將VR與AR、MR應(yīng)用于教學(xué)出版物，是推進(jìn)我國(guó)教育信息化的組成部分，對(duì)于促進(jìn)基礎(chǔ)教育課程改革，實(shí)現(xiàn)教育又好又快發(fā)展具有積極意義。VR與AR在教學(xué)上的應(yīng)用對(duì)于教育領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)技術(shù)開發(fā)與實(shí)踐都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于教育教學(xué)政策制定、政策實(shí)施具有重要的借鑒意義，也是落實(shí)《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》中提出的“逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動(dòng)方式的變革”的具體實(shí)踐。

［1］ 陳向東，蔣中望.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育游戲的應(yīng)用［J］.遠(yuǎn)程教育雜志，2012（10）：68-73.

［2］ 張帆.增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒童教育中的應(yīng)用［J］.藝術(shù)科技，2014（3）：331.

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1674-8883（2016）07-0303-01