從春晚舞臺(tái)看日臻成熟的XR技術(shù)

程醉

看過2021年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)（下文簡(jiǎn)稱“春晚”）的同學(xué)一定還記得，在《牛起來》這個(gè)節(jié)目里，劉德華與王一博、關(guān)曉彤互動(dòng)默契，同時(shí)伴隨靈活的機(jī)器牛寫“福”字、跳踢踏舞，科技感十足。然而，當(dāng)時(shí)劉德華并不在春晚現(xiàn)場(chǎng)，而是通過“云舞臺(tái)”的方式出現(xiàn)在春晚現(xiàn)場(chǎng)的。這一美輪美奐的舞臺(tái)互動(dòng)效果，都要?dú)w功于越來越成熟的XR技術(shù)。

炫酷的XR場(chǎng)景如何實(shí)現(xiàn)

所謂XR（擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）技術(shù)，實(shí)際上是VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）技術(shù)的合稱。

目前，人類的交互方式已經(jīng)由2D交互逐漸向更具有效率的3D交互轉(zhuǎn)變。而3D視覺交互系統(tǒng)能否讓人感覺到更為逼真，甚至猶如身臨其境，則取決于XR技術(shù)的發(fā)展。我們也可以將XR技術(shù)理解為由計(jì)算機(jī)圖形和可穿戴設(shè)備生成的所有真實(shí)和虛擬環(huán)境。

VR技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、航天、室內(nèi)設(shè)計(jì)、應(yīng)急推演、船舶制造、汽車仿真、軌道交通等方方面面。在春晚中，它主要是利用頭戴設(shè)備模擬真實(shí)世界的3D互動(dòng)環(huán)境。相對(duì)于普通的3D電影通過感官模擬一種沉浸感和臨場(chǎng)感來說，它更重要的是能夠讓演員與影像內(nèi)容進(jìn)行互動(dòng)。

AR技術(shù)是一種將真實(shí)世界的信息和虛擬世界的信息“無縫”集成的新技術(shù)。兩種信息相互補(bǔ)充、疊加，讓真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫面或空間里，真實(shí)與虛擬信息結(jié)合，并且兼具互動(dòng)性，可極大地提升展示效果。簡(jiǎn)而言之，AR技術(shù)就是把虛擬信息，如視頻、聲音等映射在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，也可以說就是人為制造“海市蜃樓”的技術(shù)。

MR技術(shù)是一組技術(shù)組合，不僅提供新的觀看方法，還提供新的輸入方法，而且所有方法相互結(jié)合。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。舉個(gè)例子，如果你戴上MR設(shè)備觀看《侏羅紀(jì)公園》，里面各種各樣的恐龍就會(huì)從屏幕里跳出來，在你面前嘶吼。不論你跑到哪個(gè)地方，恐龍都針對(duì)你進(jìn)行演出。

正是在XR技術(shù)的支持下，春晚通過異地同步拍攝，為演員的表演營造出多個(gè)空間感極強(qiáng)的虛擬建模場(chǎng)景，再配合北京現(xiàn)場(chǎng)和XR演播廳的真實(shí)及虛擬場(chǎng)景，才給全國觀眾帶來了一場(chǎng)前所未有的視聽盛宴。

XR技術(shù)在博物館里的應(yīng)用

穿越古今或者遨游蒼穹，可能是很多人心中的夢(mèng)想。XR技術(shù)的逐漸成熟，使這種異想天開的奇幻之旅大致上已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。

世界各地的博物館面臨的主要問題是參觀人數(shù)少和參觀者參與度不高。為了解決這些問題，XR技術(shù)的組成部分VR和AR技術(shù)已經(jīng)在有些博物館大量使用。

2018年，首都博物館舉辦了“王后·母親·女將——紀(jì)念殷墟婦好墓考古發(fā)掘四十周年特展”。在婦好墓復(fù)原沙盤前，11副VR眼鏡每天可以幫助近千位參觀者“一眼看穿”婦好墓穴內(nèi)上下6層、深達(dá)7.5米的虛擬挖掘現(xiàn)場(chǎng)。與眾不同的是，當(dāng)參觀者戴上VR眼鏡之后，看到的是一個(gè)360度的世界，上可觀天，下可見地，環(huán)顧四周，看到婦好墓周遭的全部景物。

完全使用5G+XR技術(shù)的博物館還會(huì)給參觀者帶來意想不到的體驗(yàn)感和更為強(qiáng)烈的震撼感。

2019年，全球首個(gè)5GXR博物館在長(zhǎng)沙精彩亮相。傳統(tǒng)博物館的接待人數(shù)和規(guī)模是有限的，但在這里，參觀者只要穿戴上XR設(shè)備，就可以在虛擬的空間中欣賞博物館的館藏，近距離地感受歷史。

在5GXR博物館中，參觀者可以“飛”回到歷史長(zhǎng)河之中，扮演自己心儀的歷史角色，也可以打開展柜與文物進(jìn)行“親密接觸”，還能穿上古代的服飾在沙場(chǎng)“征戰(zhàn)”，一切都可由自己來主導(dǎo)。相對(duì)于傳統(tǒng)博物館來說，在這里，參觀者將不再只是一個(gè)旁觀者，而轉(zhuǎn)變成為一個(gè)歷史“參與者”，能夠“親身經(jīng)歷”種種歷史事件。

XR技術(shù)在軍事上的應(yīng)用

2020年11月10日，我國“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器成功坐底馬里亞納海溝。中央廣播電視總臺(tái)央視新聞?lì)l道、央視新聞新媒體通過XR虛擬演播廳對(duì)這一重要時(shí)刻進(jìn)行了同步科普講解，將視覺效果的傳遞提升到一個(gè)新的維度，與全國觀眾全景體驗(yàn)大洋10909米處的至深之藍(lán)。

眾所周知，未來戰(zhàn)場(chǎng)是陸、海、空、天、電多維一體的數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)。XR技術(shù)具有的虛實(shí)融合、人機(jī)交互的特點(diǎn)，在軍事應(yīng)用方面，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

軍用的XR頭戴設(shè)備在戰(zhàn)場(chǎng)上使用之后，士兵不但能看到戰(zhàn)場(chǎng)的真實(shí)環(huán)境信息，還能看到諸多戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。比如說，美軍采購的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備不僅能顯示地圖和羅盤，即時(shí)提供夜視熱成像，還能顯示武器所瞄準(zhǔn)的目標(biāo)。士兵戴上XR頭戴設(shè)備后，還能靠手勢(shì)或聲控交互。毋庸置疑，XR技術(shù)可以幫助作戰(zhàn)人員及時(shí)調(diào)整作戰(zhàn)策略，積極應(yīng)對(duì)快速變化的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，以達(dá)到先敵一步的作用。

另外，XR技術(shù)還可以用于構(gòu)建虛擬戰(zhàn)場(chǎng)，并對(duì)現(xiàn)實(shí)中的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行模擬增強(qiáng)，能夠大幅提高軍事訓(xùn)練效率，降低訓(xùn)練成本。

目前，XR技術(shù)大致實(shí)現(xiàn)了觀眾視覺感官上的體驗(yàn)，未來可能還會(huì)實(shí)現(xiàn)聽覺、觸覺、嗅覺、味覺體驗(yàn)，其終極目標(biāo)就是仿制完全以假亂真的虛擬場(chǎng)景。隨著XR技術(shù)的日趨成熟，它的應(yīng)用前景實(shí)際上充滿了無限可能性。

（責(zé)任編輯：陸艷）