從增強現實到混合現實介紹24(編輯修改稿)
2025-03-11 14:38 本頁面
【文章內容簡介】 圖像與可視化技術產生虛擬對象，并通過傳感技術將它們準確地 “放置 ”于真實環(huán)境中，使之借助顯示設備與真實環(huán)境融為一體。增強現實具有以下特點：一是虛實結合。它可以將顯示器屏幕擴展到真實環(huán)境，使計算機窗口與圖標疊映于現實對象，由眼睛凝視或手勢指點進行操作；讓三維物體在用戶的全景視野中根據當前任務或需要交互地改變其形狀和外觀；對于現實目標通過疊加虛擬景象產生類似于 X光透視的增強效果；將地圖信息直接插入現實景觀以引導駕駛員的行動；通過虛擬窗口調看室外景象、使墻壁仿佛變得透明。二是實時交互。它使交互從精確的位置擴展到整個環(huán)境，從簡單的人面對屏幕交流發(fā)展到將自己融合于周圍的空間與對象中。運用信息系統不再是自覺而有意的獨立行動，而是和人們的當前活動自然而然地成為一體。交互性系統不再是具備明確的位置，而是擴展到整個環(huán)境。三是三維注冊，即根據用戶在三維空間的運動調整計算機產生的增強信息。增強現實可根據所應用的范圍分為戶內型與戶外型。戶內型增強現實從廣義上說包括各種將數據層覆蓋于建筑物內部物理空間的實踐，為建筑師、壁畫師、展覽設計師和新媒體藝術家所關心。例如，德國建筑師利貝斯坎得（Daniel Liberskind）在設計柏林猶太博物館時，將顯示二次大戰(zhàn)前該館現址附近猶太人居住點的地圖投射到建筑表面上，使數據空間物質化，變成重新塑造物理空間的力量。又如，加拿大藝術家加迪夫（ Ja Cardiff）引導觀眾在物理空間中遵循她由便攜式 CD播放器或攝像機所傳達的指令（如 “下樓梯 ”、 “看窗口 ”等）而行動，變成她所設計的故事的參與者（ 1995）。在這一過程中，觀眾所處的物理空間為信息空間所增強，具備了平常所沒有、為故事所賦予的含義。這一作品以 “音響散步 ”（ audio walk）著稱。相對而言，狹義的戶內型增強現實是在計算機技術支持下發(fā)展起來的。它允許用戶在現實環(huán)境中與虛擬物體交互，例如，韓國開發(fā)的增強現實游戲 ARPushPush運用追蹤器檢測用戶的運動，并通過頭盔顯示器為用戶提供包含了虛擬景觀的視野。北京理工大學開發(fā)的增強現實海底漫游系統讓用戶得以使用交互體驗設備和虛擬場景中的海洋生物互動、嬉戲。戶外型增強現實運用 GPS與定位傳感器，以背包攜帶計算機系統，將增強現實帶到戶外。哥倫比亞大學開發(fā)的移動增強現實系統（ Mobile Augmented Reality Systems， MARS， 1996）是早期例證。它運用了三維顯示系統、移動計算、無線網絡等技術。其后出現的系統有南澳大學可穿戴計算機實驗室開發(fā)的 Id Software公司 《 地震 》 游戲的增強現實版 ARQuake（ 2023）等。 ARQuake提供了第一人稱射手，允許用戶在現實世界中四處運動，同時在計算機生成的世界中玩游戲。它使用了 GPS、定向傳感器、肩背電腦等設備。奧地利格拉茲技術大學、維也納技術大學等單位也在開發(fā)戶外型增強現實系統。正如巴黎大學麥凱（ Wendy E. Mackay） 《 增強現實：連接現實世界與虛擬世界。與計算機交互的新模式 》 （ 1993）一文所指出的，增強現實讓人們能以普通方式運用自己所熟悉的日常對象，而不是鍵盤輸入、凝神屏幕。區(qū)別是這些對象也提供通向計算機網絡的鏈接。醫(yī)生可以觀察添加的醫(yī)藥圖像，兒童可以為壘高（LEGO）玩具編程，建筑工程師可以運用普通的紙面工程畫和遠方同事交流。不是讓人們沉浸在人工創(chuàng)造的虛擬世界中，而是通過以豐富的數碼信息與交流能力來增強物理世界中的對象。 [9]在藝術與娛樂領域，增強現實大有用武之地。例如，它可以用來建造主題公園，開發(fā)準全息虛擬屏幕、虛擬環(huán)繞電影和各種虛實結合的娛樂項目，讓計算機生成的全息形象與實況娛樂者及觀眾互動；為人們的生活空間添加虛擬掛鐘、虛擬裝飾之類新產品；開發(fā)作為參與性新媒體平臺的地面互動投影、讓玩家猶如置身于游戲世界的新型娛樂手柄；為各種人文景觀添加相應的標簽或作為注解的文本，豐富旅游觀光的知識性、趣味性，等等。例如，哥倫比亞大學開發(fā)的移動增強現實系統（ MARS）為校園景觀提供附加的多媒體信息，以便人們了解它們的歷史。西班牙馬德里interactivos工作室開發(fā)的增強現實魔術系統（ AR Magic System）可讓用戶與其身邊的人交換頭部影像，讓自己的腦袋仿佛長在另一個人的肩膀上，同時也獲得了新的面孔。 Sony公司 PS3游戲 《 審判之眼 》 （ Eye of Judgement）利用增強現實技術在玩家身邊的真實環(huán)境中逼真地渲染出 3D怪獸等游戲角色。北京理工大學王涌天教授致力于通過增強現實技術完成對于圓明園的虛擬重建，讓在園中散步時戴上
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