混合現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字科技館中的應用前景分析

王華藝

摘要：科技館是具有綜合性和技術(shù)先進性的專業(yè)場館，對于科普工作的開展以及科普教育實踐活動的開展都具有非常重要的意義。在科技館的建設過程中，數(shù)字化技術(shù)及先進的混合現(xiàn)實技術(shù)的融入應用對于提升科技館的建設質(zhì)量、促使科技館建設在技術(shù)性和實效性上實現(xiàn)同步的提升有非常關(guān)鍵的作用?；旌犀F(xiàn)實技術(shù)作為一種具有先進性和獨立性的創(chuàng)新型技術(shù)，其在數(shù)字科技館中的應用應當更進一步的提升針對性與廣泛性，并且在技術(shù)應用的方式方法上，也應當結(jié)合科技館的實際需求進行不斷的完善和優(yōu)化。最終充分發(fā)揮出這一先進技術(shù)在數(shù)字科技館中的應用優(yōu)勢，提升數(shù)字科技館的整體運行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：混合現(xiàn)實技術(shù);數(shù)字科技館;應用分析

引言：

混合現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字科技館建設和實踐中的應用存在一定的現(xiàn)實困難。這不僅與科技館功能的豐富性有一定的關(guān)系，混合現(xiàn)實技術(shù)的先進性與針對性也是影響這一技術(shù)應用效果的主要原因。在數(shù)字科技館的建設中，混合現(xiàn)實技術(shù)的應用要結(jié)合科技館的整體規(guī)劃發(fā)展要求進行充分的分析和研究，以便確保這種技術(shù)在實際應用中能夠充分發(fā)揮提升數(shù)字科技館先進性和展示效果全面性的積極作用。

一、混合現(xiàn)實技術(shù)的總體概述

（一）基本概念闡述

混合現(xiàn)實技術(shù)是將現(xiàn)實環(huán)境與虛擬環(huán)境進行同步呈現(xiàn)的一種先進技術(shù)。另外，在混合現(xiàn)實技術(shù)的背景下，虛擬環(huán)境還可以被看作一個獨立的極點，而真實環(huán)境也可以被確立為一個與之相對的極點。兩個極點通過軸線的增強虛擬作用，形成一個完整的體系結(jié)構(gòu)。從這個角度上來說，混合現(xiàn)實技術(shù)支持下構(gòu)建出的體系具有典型的綜合性特征。從基本功能的角度上來說，混合現(xiàn)實技術(shù)的功能側(cè)重點在于能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實環(huán)境與虛擬環(huán)境的同步呈現(xiàn)。這意味著此技術(shù)的應用克服了傳統(tǒng)情況下虛擬環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境中存在的矛盾與沖突實，實現(xiàn)了兩者之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在數(shù)字科技館的應用背景下，這種技術(shù)能夠促使數(shù)據(jù)科技管的部分技術(shù)實施和現(xiàn)象呈現(xiàn)具有更高的混合性與有效性。

（二）基本特征分析

混合現(xiàn)實技術(shù)的先進性與其在實際應用中的功能性特征有非常直接的關(guān)系。從具體特征的角度上分析，混合現(xiàn)實技術(shù)具有典型真實性特征。傳統(tǒng)情況下，混合現(xiàn)實技術(shù)的前身是虛擬現(xiàn)實技術(shù)。這種技術(shù)的應用仍然具備一定的局限性，并未實現(xiàn)虛擬空間與真實空間的交互與統(tǒng)一。而混合現(xiàn)實技術(shù)能夠達到提升虛擬環(huán)境的仿真性和現(xiàn)場感的效果。從受眾的感官體驗角度上來說，這種真實性更強的虛擬場景呈現(xiàn)效果能夠給受眾帶來更加真實生動的感官體驗，這也是現(xiàn)代化建設中數(shù)字科技館引用這種技術(shù)的主要原因。在數(shù)字科技館的現(xiàn)代化發(fā)展中，受眾群體對科技館的要求也更加注重體驗性和真實性，只有混合現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字科技館中得到充分有效的應用，提升虛擬呈現(xiàn)效果真實性的終極目標才能夠順利實現(xiàn)。除了真實性特征外，混合現(xiàn)實技術(shù)還具有典型的構(gòu)想性特征。從性質(zhì)上來講，這種特征具有典型的創(chuàng)新性優(yōu)勢，構(gòu)想性則主要是指通過思想上的引導構(gòu)建形成一個模擬的真實環(huán)境。這從本質(zhì)上來說實現(xiàn)了將人們腦中的理想環(huán)境在現(xiàn)實中進行還原的目標。從目前的應用實際來看，混合現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代社會環(huán)境下的應用廣泛性正在不斷提升，且結(jié)合不同的應用環(huán)境和實際需求這種技術(shù)的應用也在不斷的改良和完善。基于此，可在一定程度上確定混合現(xiàn)實技術(shù)的實際應用具有非常廣闊的推進發(fā)展空間。最后，混合現(xiàn)實技術(shù)還具有典型的互動性特征。這一點主要強調(diào)在混合現(xiàn)實技術(shù)發(fā)揮作用的過程中，除了依托先進的技術(shù)對呈現(xiàn)的具體對象進行更加完整的修飾和完善外，在混合現(xiàn)實技術(shù)的支持下，場館內(nèi)的呈現(xiàn)對象還能夠與受眾達成一定的互動。盡管這種互動仍然是借助于虛擬的空間和相關(guān)技術(shù)作為支持的，但這種互動性質(zhì)的體現(xiàn)也是增強現(xiàn)代社會中數(shù)字科技館功能效果的有效路徑。

二、混合現(xiàn)實技術(shù)支持下的體系結(jié)構(gòu)闡述

（一）整體基本結(jié)構(gòu)

上文已經(jīng)提到，混合現(xiàn)實技術(shù)的作用發(fā)揮是基于虛擬和現(xiàn)實兩個空間內(nèi)的極點區(qū)域建立起的一個體系化的虛擬空間。這意味著技術(shù)支持下的具體功能發(fā)揮需要依托體系中的部分結(jié)構(gòu)和具體環(huán)節(jié)來完成。 在具體發(fā)揮作用時，混合現(xiàn)實技術(shù)的體系中包括了兩個基本層面，即虛擬層面和現(xiàn)實層面。兩方面體系具有的共同特征是在硬件部分的結(jié)構(gòu)和組成上基本保持了一致。從實踐應用的角度上來說，混合現(xiàn)實技術(shù)支持下的整個體系通過計算機平臺和系統(tǒng)作為基礎支持，將虛擬狀態(tài)下的實際物體以及部分圖文信息進行基礎構(gòu)建。隨后，再將上述信息通過模擬轉(zhuǎn)換的方式直接附著到消費者可以進行直觀觀察的實體上。這本身就是一個將虛擬環(huán)境與現(xiàn)實實體實現(xiàn)融合的過程。另外，在虛擬與現(xiàn)實初步結(jié)合的基礎上，混合現(xiàn)實系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)對一些綜合的周邊信息進行匹配呈現(xiàn)的目標。具體來說，混合顯示系統(tǒng)的硬件設備包括了方位追蹤器以及頭戴顯示儀。其中，方位追蹤器主要發(fā)揮對虛擬環(huán)境中的信息和實體進行捕捉的作用，而頭戴顯示儀則主要是為了方便受眾群體借助這一設備實現(xiàn)自身與虛擬環(huán)境的互動交流。也就是說，用戶在享受虛擬混合技術(shù)帶來的功能效果時，需要借助這兩方面關(guān)鍵的硬件設備作為技術(shù)上的支持。另外，虛擬環(huán)境的生成器設備以及相關(guān)的定位設備也是這一混合現(xiàn)實系統(tǒng)發(fā)揮作用過程中所需要具備的重點設備類型。

（二）不同結(jié)構(gòu)的作用過程闡述

從具體應用的角度上來說，虛擬環(huán)境的生成設備主要是發(fā)揮對虛擬環(huán)境的結(jié)構(gòu)進行模型構(gòu)建的作用，同時還可以實現(xiàn)對虛擬環(huán)境的靈活調(diào)整和有效管理，確保在實際應用中虛擬環(huán)境本身的穩(wěn)定性和作用發(fā)揮的靈敏性得到一定保證。從用戶的角度上來說，用戶所佩戴的觀察交互性設備需要在實際應用前進行合理的調(diào)整，且調(diào)整的過程中需要結(jié)合受眾自身對于視線效果的適應程度和實際應用需求，在保證舒適度和調(diào)整觀看適宜性的基礎上完成調(diào)整工作。從專業(yè)的調(diào)整效果分析角度上來講，只有保證受眾視角上的觀察坐標系與虛擬環(huán)境中的坐標系保持一致，達成兩者的對應關(guān)系，才能通過交互指令的輸出使得用戶體驗到更加真實有效的感官效果。

三、混合現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字科技館中的應用探索

（一）混合現(xiàn)實技術(shù)在地圖展示中的應用

在數(shù)字科技館中，地圖是最為常見的一種展示元素和指引途徑。在現(xiàn)代化的社會背景下，地圖的展示效果更加追求立體性和動態(tài)真實性，應用現(xiàn)實混合技術(shù)后可實現(xiàn)對地理信息體系的全方位模擬，相關(guān)信息的捕捉也能達到實時呈現(xiàn)的效果。另外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫的管理控制技術(shù)也是支持地圖展示功能更加多元化的重要途徑。在數(shù)字科技館內(nèi)三維的地圖，從本質(zhì)上可以帶領(lǐng)受眾直接進入到依托信息技術(shù)和現(xiàn)實混合技術(shù)模擬出的真實環(huán)境中，指引受眾結(jié)合自身的需求選取自己想要到達的具體區(qū)域。這種具有身臨其境感受的地圖觀看，實際上對受眾群體來說能夠獲得更加真實有效的感官體驗，除此之外，基于系統(tǒng)和技術(shù)的交互性特征，這種能夠自主選擇觀看進度和項目的過程也更加真實的體現(xiàn)出了在這種先進技術(shù)支持下數(shù)字化科技館的人性化特征。例如在地圖指引的范圍上，最遠可到達外太空區(qū)域，將其作為初始起點，通過地球的轉(zhuǎn)動將受眾帶到不同的真實場景中。受眾可通過進一步選擇自己想要觀察的地圖區(qū)域，進一步進入更加細致真實的城市位置場景中。這種交互式和實時性的互動交流狀態(tài)能夠使受眾感受到一個整體地圖的參觀體驗具有系統(tǒng)性和宏觀性的特征。一個相對固定的單一參觀過程就會演變?yōu)榫哂姓鎸嵏惺艿默F(xiàn)場體驗過程。從受眾自身的角度上來說，這也是在現(xiàn)代化背景下其參觀科技館的主要目標。

（二）混合現(xiàn)實技術(shù)在模擬飛行項目中的應用

科技館中模擬飛行項目是具有實踐性和內(nèi)容豐富性的一個典型項目。在模擬飛行的過程中，不同類型的元素和技術(shù)都需要同時融入，為取得綜合性的飛行展示效果提供幫助。例如，在模擬飛行時需要音響系統(tǒng)傳傳達出多種不同的聲音模擬空中飛行時的真實狀態(tài)，比較典型的代表是氣流顛簸的聲音。這種配合了聽覺感官的展示方式能夠使受眾感受到自己處在一個真實的飛行環(huán)境中，另外，飛機中系統(tǒng)的發(fā)動機聲音也需要經(jīng)過混合現(xiàn)實技術(shù)進行模擬，模擬后飛行的整個過程就更加真實全面的呈現(xiàn)了出來，能夠為受眾帶來更加全方位的感官體驗。從科技館的展示效果上來說，飛行模擬的展示項目能夠非常典型的突出科技館的基本特征，因此，在基于這一項目應用混合現(xiàn)實技術(shù)時，場館內(nèi)的管理人員和技術(shù)人員應當盡可能追求真實全面的呈現(xiàn)效果，體現(xiàn)出科技館的呈現(xiàn)展示特色。

（三）混合現(xiàn)實技術(shù)，在數(shù)字化劇場中的實際應用

數(shù)字化劇場是將宏觀的環(huán)境直接與受眾進行交互，構(gòu)成一個獨立的現(xiàn)實場景。在數(shù)字劇場中，主要通過數(shù)字影片以及一些具有互動性的游戲作為素材向受眾呈現(xiàn)一個真實的感官世界，影片的投射方式也更加具有真實性，通常會選擇投射在墻面上。這時空間內(nèi)部的墻面和頂面就會形成光影的折射效果，最終使得投射的影片效果更加具有立體感和生動性，對于部分具有互動性的游戲環(huán)節(jié)中，通過混合現(xiàn)實技術(shù)的融入，能夠提高受眾群體參與游戲過程中的感官真實性，這也使得數(shù)字科技館的展示效果在實踐性以及受眾參與性上得到了顯著的提升。在具體的技術(shù)應用中，管理人員和技術(shù)操作人員應當重視互動游戲類型的不斷更新和完善，通過引進具有多元化和先進性的游戲項目為吸引更多的科技館參觀者提供幫助。

四、數(shù)字科技館中混合顯示技術(shù)的應用前景

（一）技術(shù)效果需不斷進行完善

數(shù)字混合技術(shù)在實際應用中本身就應當本著不斷完善和優(yōu)化的原則開展相關(guān)工作。在技術(shù)應用的過程中，一方面相關(guān)技術(shù)人員應當針對混合現(xiàn)實技術(shù)的功能特點，結(jié)合科技場館不同展示項目的實際功能需求對混合現(xiàn)實技術(shù)的應用切入點和普及應用力度進行合理的控制。只有首先控制好應用的力度和方法，才能確保混合現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字科技館的各方面項目呈現(xiàn)中充分發(fā)揮出其積極作用。另外，從技術(shù)本身的角度上來講，管理人員應當積極收集來源于受眾群體的感官反饋，并且從專業(yè)技術(shù)的角度通過聘請專業(yè)的設計研究人員對混合現(xiàn)實技術(shù)的功能進行開發(fā)和定制。以便在科技館的參觀展覽效果上通過混合現(xiàn)實技術(shù)本身的不斷優(yōu)化和完善，為最終的參觀效果提升打下基礎。

（二）混合現(xiàn)實技術(shù)的應用功能應當不斷開發(fā)

除了滿足數(shù)字化科技場館的展示和建設要求外，混合現(xiàn)實技術(shù)本身也應當從技術(shù)類型的分枝角度出發(fā)進行不斷的研制和開發(fā)。相關(guān)技術(shù)人員應當借鑒混合現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字科技館中的實際應用效果，通過針對性的技術(shù)研發(fā)和分析以及多樣化的實驗操作，輔助為混合現(xiàn)實技術(shù)的功能開發(fā)欲窮定制提供依據(jù)。為了充分提升混合現(xiàn)實技術(shù)在實際應用中效果的精準性，相關(guān)技術(shù)人員還應當從基礎參數(shù)設置以及相關(guān)信息數(shù)據(jù)的計算確認角度出發(fā)，通過引用更加先進的計算服務技術(shù)，為相關(guān)參數(shù)的計算與設計提供更加有針對性的保障。

（三）混合現(xiàn)實技術(shù)的應用應當不斷提升人性化程度

所謂的人性化程度提升，是指這一技術(shù)在基于受眾群體感受改善的應用要求背景下，應當更加注重通過先進的科學技術(shù)手段為人們帶來更加具有個性化的感官體驗。從專業(yè)的技術(shù)研究角度上來說，這就需要相關(guān)的技術(shù)人員結(jié)合數(shù)字科技館的實際運行管理需求以及受眾群體的個人個性化需求。從技術(shù)層面出發(fā)進行新技術(shù)和新方法的研究與分析，力求通過提升混合現(xiàn)實技術(shù)應用的靈活性，為這一技術(shù)發(fā)揮作用過程中的人性化效果提升提供幫助。從本質(zhì)上來說，只有符合人性化特征的先進技術(shù)應用才是適應現(xiàn)代社會發(fā)展和人們需求的先進技術(shù)開發(fā)應用要求。

五、結(jié)束語

綜合本文的分析可知，混合現(xiàn)實技術(shù)具有典型的先進性和技術(shù)性特征。其是基于計算機系統(tǒng)和相關(guān)信息技術(shù)的融合形成的一種具有綜合性的虛擬模擬技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)。從實際應用的角度上來說，混合現(xiàn)實技術(shù)的應用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在提升受眾的感官體驗方面，基于此，在未來的研究和發(fā)展中，技術(shù)人員應當本著不斷優(yōu)化技術(shù)應用效果、提升受眾的感官感受有效性的原則開展相關(guān)的研究與開發(fā)，確?；旌犀F(xiàn)實技術(shù)在數(shù)字化科技館中的應用取得更加顯著的效果。

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