數字媒體未來發展趨勢——數字媒體與增強現實技術

摘要:數字反哺現實:增強現實的概念;列舉增強現實技術在科技方面的應用;增強現實的前沿技術成果;增強現實在藝術領域的應用;游戲:游戲領域基于增強現實技術的新發展。媒體融合的增強現實技術:增強現實技術與媒體融合成果的展望;增強現實技術已經發展到媒體融合階段

關鍵詞:數字媒體;增強現實技術;游戲

中圖分類號:TP37文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)11-2755-02

The Future of Digital Media

SHEN Jian

(Zhejiang University of Media Communications， School of Animation， Hangzhou 310018， China)

Abstract: Digit reflects the reality: the concept of Augmented Reality; enumerate the application of Augmented Reality technology in the science and technology; the forefront technological achievements of Augmented Reality; the applications of Augmented Reality in the arts; Games should set an example: the new developments based on Augmented Reality technology in game field.Augmented Reality technology mixed with media: the prospects of mixing media and Augmented Reality technology; Augmented Reality technology has developed to the stage of media mix.

Key words: digital media; augment reality; game

1 數字反哺現實

增強現實(Augment Reality，簡稱AR)，也被稱為混合現實，是一種同時包括虛擬世界和真實世界之要素的環境。增強現實技術通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。實現未來數字化的真實世界，非增強現實技術莫屬。

增強現實提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。它不僅展現了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充，疊加。在多模式下的增強現實中，用戶利用頭盔，3D眼鏡等特殊的輸出系統，可以將真實世界與電腦圖形重合在一起，形成數字信息對真實世界的反饋和豐富。這樣，用戶借助顯示設備將虛擬對象與真實環境融為一體，并體驗到一個感官效果真實的新環境，這種系統具有虛實結合，實時交互的新特點。

與虛擬現實技術(Virtual Reality，簡稱VR)相比，增強現實技術不僅在相類似的應用領域，諸如尖端武器，飛行器的研制與開發，數據模型的可視化，虛擬訓練，娛樂與藝術等領域具有廣泛的應用，而且由于其具有能夠對真實環境進行增強顯示輸出的特性，在醫療研究與解剖訓練，精密儀器制造和維修，軍用飛機導航，工程設計和遠程機器人控制等領域，具有比虛擬現實技術更加明顯的優勢。

在新興技術方面越來越多的增強現實技術發明和應用進入人們的視野，它預示著這方面的技術在未來的數字時代所扮演的角色將會更加重要。在今年的SIGGRAPH 2009大會新興技術展示部分，Multimodal Floor(多模式反饋地板)的出現讓人們更加深化了對這方面技術的認識。Multimodal Floor是一個精心設計的增強現實環境中的一個地面部分，由地面傳感器，數字處理中樞，投影儀和聲音系統幾大部分組成。當使用者踏上這個神奇的地面時，可以從視覺和聽覺上直觀感受到。試想，當你走進一片覆滿落葉的樹林里，每走一步，腳下都會沙沙作響，并且能夠清晰地看到樹葉被踏過的足跡。Multimodal Floor可以精確的探測到使用者腳下的壓力變化，并在投影儀上呈現出逼真度極高的圖像反饋，與聲音的反饋一起，營造一個讓人身臨其境的世界。

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。區別是這些對象也提供通向計算機網絡的鏈接。醫生可以觀察添加的醫藥圖像，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。它不是讓人們沉浸在人工創造的虛擬世界中，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。

增強現實技術已經被用于醫療、軍事、工業、通訊等多種領域。它可以通過圖像傳導使原先不可見的對象視覺化，讓醫生用圖像引導手術(美國麻省理工學院、新加坡南洋理工大學都致力于開發幫助外科醫生觀察病人體內情況的增強現實系統);可以研發和物理環境良好匹配、能由用戶合作修改的交互性三維地圖，供軍隊使用;可以為施工現場提供與特定地點相聯系、包含了工程信息與指令的虛擬圖景，供工人參考;可以舉辦有真人和虛擬人物同時參加的遠程會議……凡此種種，不一而足。此外，增強現實技術在旅游，展會乃至娛樂行業都有著非常廣泛的應用前景。在娛樂，游戲領域中，增強現實游戲可以讓位于全球不同地點的玩家，共同進入一個真實的自然場景，以虛擬替身的形式，進行網絡對戰。

在藝術與娛樂領域，增強現實也大有用武之地。例如，它可以用來建造主題公園，開發準全息虛擬屏幕、虛擬環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特殊三維眼鏡的用戶可以觀覽當年皇家園林原貌。在該校光電信息技術與顏色工程研究所等科研單位的協作下，中國軍事博物館利用增強現實技術以紅四方面軍一個真實故事為原型再現《雪山忠魂》這一感人場面，讓觀眾感受長征的震撼。它的藝術價值是不可低估的。

2 游戲，當身體力行

基于增強現實技術，游戲制作領域也是新概念新技術新產品百花齊放，驚喜不斷。“沉浸式游戲”將是將來的網絡游戲重要賣點，網絡游戲引擎將實時融合通過攝像頭獲取的玩家臉部信息，這樣玩家在游戲中扮演的是具有自己臉部表情的游戲角色，使游戲玩家獲得更加強烈的角色沉浸感。而體感游戲作為已經有產品開發出來的基于增強現實技術的游戲技術，更是引來了游戲制作領域，數字媒體等領域的廣泛關注。

西門子公司在德國世界杯開幕之前就曾推出過一款增強現實類型的足球手機游戲。這款名為\"Kick Real\"的罰點球游戲允許玩家通過手機上的攝像頭瞄準腳部，然后根據腳部的射門動作在手機屏幕上顯示出射門得分的結果。很難來形容這種游戲的玩法，但這款游戲所使用的增強現實技術是目前虛擬實境技術的兩種解決方案之一，其具體做法就是是在影像式虛擬實境中，在各場景加入幾何式虛擬實境的物件。

Wii是任天堂的新一代游戲機，也是體感游戲的先行者。其操作方式非常獨特，游戲可以感應出玩家所做出的各種動作，試圖帶給玩家一種全新的游戲概念。Wii的最大特色就是非同一般的操控體驗，其內置了特殊芯片的Wiimote可以感應不同幅度的坐標變化，轉化為可以控制游戲人物動作的信號。在運動類游戲的時候，這種操控體驗尤為吸引人，游戲者揮舞無線控制器，游戲里的人物也跟著揮動，效果非常不錯。這款體育游戲共收錄了網球、棒球、拳擊、高爾夫球和保齡球五大運動，利用Wii的感應手柄，玩家將可以很自然地作出揮拍、揮棒、揮拳、揮桿和擲球的動作。Wii Sports是Wii的必玩游戲，也是目前來說最好玩的Wii游戲之一，是一款體育題材的Wii主機首發游戲。

而在今年廣受游戲玩家矚目的E3大會上，最引人關注的項目來自微軟公司的Project Natal。曾經的Lionhead工作室知名游戲設計師展示了這個還處于開發階段的概念:人體即控制器。這款游戲和索尼的PS3游戲《審判之眼》讓之前Wii一家獨霸的體感游戲圈風起云涌。

相較傳統的游戲方式，體感游戲的最大特點是充分的交互功能。從運動游戲調動玩家的激情燃燒脂肪到與游戲程序進行復雜的交互甚至溝通，隨著軟硬件技術的不斷發展，人們可以通過游戲達到鍛煉身體的目的，達到溝通交流的目的，達到比傳統方式更深層次的游戲體驗。體感游戲是游戲領域的未來，毋庸置疑。

3 媒體融合的增強現實技術

不久的將來，隨著高清晰數字攝像設備大大普及，視頻信息的獲取將變得更為容易，人們可以更加簡潔輕松地使用DV、攝像頭和手機等獲得數字視頻。同時隨著數字媒體應用的深入，也將大大增加數字特效應用的需求，使得動畫和視頻交互處理的應用日益普及。這兩方面發展，將大大促進媒體融合的增強現實技術發展。

將來的電影將以數字電影為主，數字電影將實拍和電腦制作相結合，后期處理采用數字中間片技術。隨著數字電影快速發展，預計不久的將來使基于實時視頻融合技術的“沉浸式電影”成為可能情況。應用實時視頻合成技術的“沉浸式電影”，將觀眾身體的某個部位實時合成到某主角對應的身體部位，進而產生沉浸式的感覺，電影觀眾以“參與模式”就可以觀看到自己主演的電影。可以想象，某個周末，A先生去電影院觀看電影。A先生走到放映廳門口，一邊將電影票交給工作人員，一邊走過紅外線人體掃描儀。工作人員同時將票根上的編號和座位號碼，以及人體掃描資料輸入到放映設備中。此時電影院正在播放《功夫》。觀眾A坐到自己的位置在座位手把操控設備上點擊“參與模式”，A先生的五官被實時地貼到男主角周星馳的臉上。A先生在自己的座位上欣賞了自己擔任主角的電影。當電影結束時，A先生還深深地沉浸在電影的高潮跌宕的劇情中。A先生看完電影回到家里，打開電腦，拿出電影票的票根，輸入電影票的編號，便可以下載由自己主演的電影《功夫》。于是A先生將這部由自己主演的電影上傳到了電視博客上，供朋友在線觀看。

實時視頻融合技術可以類似應用于“沉浸式卡拉OK”，視頻融合系統將卡拉OK表演者的表情和動作實時融合到卡拉OK的舞臺場景中，這樣普通的卡拉OK愛好者將虛擬地實現在香港紅磡體育館表演的愿望。

隨著實時視頻融合技術發展，將來的網絡購物也將更加個性化。“三維真實感網絡購物”即網絡上產品的展示將是三維的立體商品，用戶可以通過鼠標的轉動，在360度方向上觀看產品的外觀。像類似于冰箱等允許查看內部結構的商品，用戶還可以通過鼠標查看三維商品的內部結構，使商品選擇更加直觀。

以上這些媒體融合增強現實技術在增強現實的基礎上又增加了視頻目標跟蹤和實時融合功能。此技術幫助使用者能鎖定在增強現實環境中的已經有的目標，并且將真實環境的物體影射到此目標上，替代其參與增強現實環境中的運動，同時根據真實環境物體的特點進行相應的調節。

又如，讓已故的明星再次參與新片的制作，與活生生的演員同時出場。韓國和日本曾計劃拍攝《紋龍斗士》，由數碼合成的“李小龍”擔當主角。通過媒體融合增強現實技術，就可以讓替身演員演完全部影片后，再由電腦將已故明星取代替身演員，免去完全數碼合成的過程。再如，在電視直播過程中的角色替代。在電視直播中，有時會出現突發事件，在目前的技術條件下，一般采用錄播或暫停直播的方式補救。而通過媒體融合增強現實技術，就可以通過將指定目標替代在真實場景和過程中需要替換的部分，繼續直播過程，這比錄播更具有真實性，此應用包含了視頻和音頻融合等多項媒體融合技術。

就國家發展趨勢來看，增強現實技術已經發展到媒體融合階段，但是未到成熟狀況。在將來數字媒體的某些應用中，例如，在數字影視和網絡游戲中，往往需要將真實拍攝的視頻和特定的數字場景實時、高效融合起來，以增強身臨其境的感受和娛樂體驗，基于實時視頻融合的增強現實技術將大量應用在日常生活中。因此，基于動態視頻合成與交互的增強現實研究已經成為計算機視覺和計算機圖形學等相關領域迫切需要進行的研究課題，也是數字媒體技術未來發展的趨勢所在。

大到軍用設備，小到游戲娛樂，增強現實技術之于今人仍像計算機和互聯網之于20年前的人一樣陌生。等到技術和概念獲得長足發展的那一天，增強現實也許會成為人們衣食住行不可或缺的一種生活方式——畢竟，更為集中，快捷而高效的信息流動是技術發展的重要趨勢，而增強現實則是當下一個神秘而奇妙的驕子。