基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互式游戲應(yīng)用研究

周世明 石佩佩

（長(zhǎng)春建筑學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

1 概述

近年來(lái)，在各種新興技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能等在社會(huì)層面得到了快速的發(fā)展，并得到了廣泛的應(yīng)用。在此背景下，Mobile Augmented Reality技術(shù)逐漸的成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究方向。從其特點(diǎn)來(lái)看，該技術(shù)著重的強(qiáng)調(diào)虛擬場(chǎng)景在真實(shí)世界中的應(yīng)用。通過(guò)將虛擬世界的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的模擬，更好的增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)效果。

混合現(xiàn)實(shí)的概念最初是由Paul Milgram等人在1994年提出，主要設(shè)置為真實(shí)的環(huán)境和虛擬的環(huán)境兩個(gè)方面的內(nèi)容，將二者進(jìn)行交叉性的融合，形成虛擬現(xiàn)實(shí)連續(xù)體的概念。在傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，主要是在充分的發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)用戶對(duì)虛擬環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，并結(jié)合一定的外部設(shè)備和虛擬的環(huán)境進(jìn)行有效的結(jié)合，從而形成一種環(huán)境的模擬和構(gòu)建。在這種場(chǎng)景中，用戶所處的環(huán)境和構(gòu)建的場(chǎng)景是兩種完全獨(dú)立的。

在移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)中，用戶可以根據(jù)自身的需求，對(duì)于虛擬的環(huán)境和真實(shí)的環(huán)境進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和同步。從移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)來(lái)看，雖然其充分的結(jié)合了虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并不簡(jiǎn)單的是兩種技術(shù)的簡(jiǎn)單結(jié)合。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，需要依托一定的真實(shí)世界作為基礎(chǔ)，利用其他的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和圖像處理技術(shù)等，將一些虛擬性的事物和模型疊加到用戶的視覺(jué)域中，從而形成一個(gè)較為科學(xué)的空間，達(dá)到對(duì)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的效果。

2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互式教育類游戲應(yīng)用及對(duì)比

2.1 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的教育類游戲

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，需要充分的發(fā)揮和結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用其中的仿真系統(tǒng)達(dá)到構(gòu)建虛擬世界的目的。在該系統(tǒng)中，能夠?qū)Ω鞣N真實(shí)的場(chǎng)景進(jìn)行虛擬化的模式，實(shí)現(xiàn)多源信息的融合、交互式信息互動(dòng)的目的，從而更好的增強(qiáng)用戶的視覺(jué)體驗(yàn)效果。虛擬現(xiàn)實(shí)主要強(qiáng)調(diào)的是通過(guò)對(duì)環(huán)境、感知、自然技能等多方面的模擬和感知，構(gòu)建一個(gè)完善的三維場(chǎng)景。在該場(chǎng)景中，還包括了對(duì)人的知覺(jué)、嗅覺(jué)等多方面的感知情感的表達(dá)，在自然的技能方面主要包括了頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)、手部的動(dòng)作等內(nèi)容，從而更好的控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成相關(guān)的指示和操作任務(wù)，并在完成了最終的任務(wù)之后，將相關(guān)的信息傳輸和反饋給用戶。

在教育行業(yè)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用有效的促進(jìn)了教育質(zhì)量的提升，對(duì)于整個(gè)教育行業(yè)的發(fā)展也產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。從其積極作用來(lái)看，有效的改變了學(xué)生在課堂上的地位。在傳統(tǒng)的教育活動(dòng)中，學(xué)生多是進(jìn)行被動(dòng)性的學(xué)習(xí)，在教師的引導(dǎo)下開(kāi)展的一系列內(nèi)容的學(xué)習(xí)。然而，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用中，便可以通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)場(chǎng)景的模擬和構(gòu)建，達(dá)到“自主學(xué)習(xí)”的效果。學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)自身的需求，有效的調(diào)整和搜集相關(guān)的信息，更好的提高自身的能力。

根據(jù)相關(guān)的調(diào)查和研究發(fā)現(xiàn)：很多的高校加大了對(duì)虛擬技術(shù)在教育行業(yè)中的應(yīng)用的研究。并在此背景下，建立了一系列的科研實(shí)驗(yàn)室。目前在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的游戲開(kāi)發(fā)主要有兩大類，一類是在桌面游戲的基礎(chǔ)上形成的各種虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲開(kāi)發(fā)，另外一類是頭戴式設(shè)備所形成的一系列的虛擬游戲的開(kāi)發(fā)。

2.2 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的教育類游戲

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，主要強(qiáng)調(diào)的是通過(guò)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的完美結(jié)合，從而更好的提升用戶的視覺(jué)體驗(yàn)效果的一種技術(shù)。在該技術(shù)的研發(fā)和使用過(guò)程中，也同樣的需要充分的發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用其仿真模擬的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬世界的真實(shí)疊加，產(chǎn)生一種超現(xiàn)實(shí)的視覺(jué)體驗(yàn)。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用中，著重的強(qiáng)調(diào)是虛擬世界和真實(shí)世界的結(jié)合，并將兩種場(chǎng)景進(jìn)行疊加和補(bǔ)充。從其內(nèi)容來(lái)看，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，主要包括了三維建模、實(shí)時(shí)視頻、注冊(cè)、場(chǎng)景融合等多方面的內(nèi)容。因其互動(dòng)性強(qiáng)、真實(shí)感強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)被廣泛的應(yīng)用到了娛樂(lè)、銷售和教育行業(yè)中。在醫(yī)療行業(yè)中，該技術(shù)也得到了一定程度的應(yīng)用。比如：在中醫(yī)針灸的學(xué)習(xí)中。當(dāng)使用者帶上頭盔之后，便可以清楚的看到一些虛擬性的人體骨骼和其內(nèi)部的經(jīng)脈走向。另外，在結(jié)合人機(jī)互動(dòng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)之上，學(xué)生在練習(xí)的過(guò)程中，便可以感受到其中真實(shí)的情景，從而更好的提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育游戲中的應(yīng)用需要具備三個(gè)主要的特點(diǎn)，即虛實(shí)結(jié)合性、實(shí)時(shí)交互性和沉浸性。唯有此，才能夠更好的發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有效的提升游戲的體驗(yàn)效果。比如：在進(jìn)行物理中分子運(yùn)動(dòng)、引力、磁場(chǎng)等方面的內(nèi)容的講授中，充分的發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，便可以讓學(xué)生產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)。增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種知識(shí)的感知和認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)印象。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，通過(guò)教師講解的要點(diǎn)，快速的完成實(shí)驗(yàn)，有效的提升學(xué)生的成就感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.3 基于移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育類游戲

移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要強(qiáng)調(diào)的是充分的發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將一些虛擬性的信息有效的和現(xiàn)實(shí)的世界進(jìn)行融合的疊加，使得虛擬世界和真實(shí)的世界能夠在同個(gè)場(chǎng)景和空間的畫(huà)面中形成交流和互動(dòng)，構(gòu)建一個(gè)虛實(shí)共存的場(chǎng)景。從移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛擬信息和場(chǎng)景的特點(diǎn)來(lái)看，這主要是根據(jù)用戶的相關(guān)需求和真實(shí)場(chǎng)景的特點(diǎn)所進(jìn)行的虛擬和延伸。從其積極作用來(lái)看，能夠讓用戶對(duì)相關(guān)的內(nèi)容有著更加深刻的認(rèn)知和理解。

從移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)來(lái)看，主要包括虛實(shí)性、實(shí)時(shí)性、三維注冊(cè)的特點(diǎn)。在虛實(shí)性方面主要指的是通過(guò)對(duì)虛擬場(chǎng)景和真實(shí)場(chǎng)景的疊加和融合，有效的提升場(chǎng)景的真實(shí)性的特點(diǎn)。在為用戶構(gòu)建了一個(gè)更加真實(shí)的場(chǎng)景之后，更好的提升用戶的體驗(yàn)效果的一種特點(diǎn)。

在實(shí)時(shí)性方面，主要指的是各種信息交流和互動(dòng)的及時(shí)性。該技術(shù)的出現(xiàn)，有效的改變了在傳統(tǒng)的信息交互方式中過(guò)分的依賴于鼠標(biāo)和鍵盤的方式。在此過(guò)程中，數(shù)字化的信息不再是簡(jiǎn)答的呈現(xiàn)，更是在充分的融合了用戶的實(shí)時(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上所形成的信息交流方式。

總體來(lái)看，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，相關(guān)的工作人員需要充分的認(rèn)識(shí)到移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行合理的運(yùn)用。在教育行業(yè)中，發(fā)揮上述技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)橛脩魳?gòu)建一個(gè)虛擬性的信息交互世界，更好的提升用戶的游戲體驗(yàn)效果，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。在今后的工作中，相關(guān)的工作人員仍需要加強(qiáng)不斷的研究，根據(jù)教育的要求和相關(guān)的任務(wù)，充分的發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有效的提升教育的質(zhì)量和效果。