增強現實技術對兒童玩具設計的影響分析

閆月明

摘要：增強現實（AR）技術發明于二十世紀九十年代，從該技術出現之初，人們就對增強現實在娛樂方面的未來和前景抱有極大的期望。其簡單直觀的邏輯，非常適合在兒童娛樂與教育方面的應用。通過即時3D模型的顯示，使兒童玩具在娛樂與教育的深度廣度有了極大提升。本文通過對現有增強現實兒童玩具的調查與分析，研究增強現實技術對傳統兒童玩具的設計產生了哪些方面影響。在現有兒童玩具的基礎上，嘗試探討未來增強現實玩具的發展方向。

關鍵詞：增強現實技術;兒童玩具設計

一、增強現實技術的簡介

增強現實，英文全稱為Augmented Reality，簡稱AR。通常使用科技手段，模擬視覺、聽覺、觸覺和嗅覺等多種感覺，通過感官信息的重疊，持續改變人們對現實環境世界的感知，達到以假亂真的效果。增強顯示技術發明于二十世紀九十年代早期，在之后的二十年間，陸續有工業和軍事上的產品面世。但受限于計算機性能和顯示技術，直到2014年才有第一款增強現實玩具面世。

增強現實玩具這個稱呼，其實不是太準確，因為增強現實只是一個技術而不是類別。嚴格來講，使用虛擬世界進行交互的玩具都可以統稱為增強現實玩具，它們的顯著特點是在與人的互動上因為科技的加入，有了突破性的進步。上面的三類玩具，不管是哪一類玩具都可以與增強現實交互結合，在游戲體驗上有極大的提升。

增強現實技術的實現離不開智能設備的配合，目前實現增強現實效果的方式大體上可以歸結為三種：（1）通過移動攝像頭采集實景，程序進行計算后識別平面、圖形和距離，在屏幕上即時顯示真實圖像和虛擬物體的技術。（2）頭戴半透明顯示器，通過傳感器對外部信息進行采集，在半透明顯示器上局部顯示虛擬內容的技術。（3）完全固定的顯示屏或背部投影。通常與現實物體或人物相同大小，營造出一種真實物體或人物來到顯示的感覺。受到現有技術水平的限制，幾乎所有兒童玩具的技術都是通過上文中第一種，即移動設備來實現的。

二、增強現實技術在兒童玩具設計中的應用現狀

1.傳統兒童玩具的設計分類

傳統兒童玩具在造型設計上大概可以分為三類：（1）仿真類。這類玩具通常是一體化，在外形上模仿成人世界的物體，或對真實物體進行進一步擬態化，基于兒童想象力去設計的。（2）拼裝類。這類玩具通常沒有固定形態或有重復的形態，一般強調主觀性。在模塊化的形態設計下，引導兒童思考和想象。（3）運動類。通常是為了讓兒童進行體力運動，鍛煉骨骼和肌肉設計的。這類玩具通常是條狀、圓形或環狀等組合形態，目的是為了適應玩具本身不斷的運動狀態。這三類玩具的形態隨著玩具的游戲模式或模仿對象的不同，形態通常會不斷的變化。

2.已有增強現實玩具的發展分析

2.1增強現實技術在兒童玩具上應用的初步階段

這個階段玩具的實體通常是以平面居多的形態出現。增強現實兒童玩具大多局限在單一終端操作的玩法，即玩具和智能設備之間沒有交叉互動。這類玩具通常使用平面或平面較多的形態為現實載體，在使用玩具游戲時，往往長時間把持屏幕或長時間固定屏幕來操控實物。（例圖1，圖2）

增強現實在初起步時期，大多數廠商仍在觀望或開發階段，所以出現商品良莠不齊的景象是在所難免的。在屏幕上顯示卡片的3D模型或單純以動態定位展示3D模型互動形式呈現圖像，是增強現實玩具的初步階段。

2.2增強現實技術在兒童玩具上應用的發展階段

發展階段的兒童玩具指的是近兩年來發布的互動性較強的玩具，具體體現在游戲模式和形態脫離了僅有增強現實識別玩法的定位和識別玩法，游戲模式上加入了許多與現實相關的元素，不再是單一的科普，而是變成了職業模擬（圖3）或創造類游戲。形態上的表現為，從單一的手機屏幕，變為了手持的槍械（圖4）或擬態類型。不難看出，在發展階段的增強現實玩具開發里，開發者都傾向于將一個可游戲化的行為模式中的感官替換成虛擬的（即電子屏幕的）。

三、增強現實技術對兒童玩具設計產生的影響

1.增強現實技術影響兒童玩具的因素

影響兒童玩具設計的技術因素有很多，材料強度、加工工藝、電池技術、傳感器和芯片的運算速度等這些都會成為影響設計的因素。材料強度和加工工藝的發展會使玩具的形態越來越“生態”、越來越人性化。傳感器的加入不僅會使玩具的游戲體驗變好，也會從根本上改變玩具的游戲方式，玩具的形態可能更傾向于握持，或傾向于模擬。

芯片的運算速度使得更多游戲內容得以實現，比如圖3中的玩具熊，在使用增強現實技術之前，它只具備玩偶的功能，它的延伸功能——比如過家家，都是兒童想象實現的。增強現實在這里起到的功能是，將想象力產生的東西搬到了現實中。所以在形態上，開發商可以做出更具體的物理形態，依靠圖形識別或其他傳感器功能，來對應更有交互性的玩法。增強現實技術的發展，影視或游戲衍生類科幻玩具獲益匪淺，通常影視和游戲有許多受限于成本和技術無法在玩具中實現的特殊效果，但是通過手機上的圖像識別技術，可以使角色的特殊效果和動態到現實中來，也可以使在現實中的模型到虛擬中去。不僅增加了衍生玩具的可互動性，也在無形中提升了衍生玩具的銷量和IP的影響力。

2.增強現實技術對兒童玩具形態的影響

增強現實技術對兒童玩具形態的影響可以從上文分的三個類型來說，這三個類型分別是：仿真類、拼裝類和運動類。

從仿真類玩具來說，玩具的主體形態具有承擔聯想的功能，所以增強現實技術在里面起的作用就是將聯想具現化。得益于聯想具現化，玩具和配件的結合更加緊密了。開發商在做需要用到圖像識別配件的時候通常傾向于扁平化，同時玩具主體也要考慮到用戶習慣，是把電子屏幕獨立在外，還是將電子屏幕設計為可組裝進玩具主體的配件，或者直接自帶顯示屏幕。仿真類玩具通常承載的是兒童的想象力，兒童的對玩具的所有感覺都會造成聯想，所以除了玩具的視覺效果之外，在聽覺、觸覺（振動反饋）、乃至重量，都會成為視覺效果的補充。所以在開發增強現實玩具時，不僅要在虛擬內容上下功夫，也要為玩具本身提供多種觸感和交互可能，模糊虛擬和現實的界限，在用戶離開屏幕之后，也要讓用戶在玩具的其他感覺上體會到虛擬的事物繼續存在在現實中。

對于拼裝類玩具來說，想象力顯得就不是那么重要了，這類玩具通常更注重“過程”，是拼裝勞動后獲得的成就感。在拼裝玩具的類別中，增強現實技術目前在兩個方面的應用廣泛。第一個方面是在拼裝過程中，系統通過安置在玩具中的傳感器，可以在不通過圖像識別的情況下，對游戲過程進行圖像、音效甚至氛圍的展示，比如拼裝正確或失誤有不同的顏色光、振動和聲音等，大大提升玩具的游戲體驗。第二個方面是在拼裝結束后，通過增強現實技術可以增加成就感，開發商可以結合游戲內容，添加畫面或模型，來與現實成品進行互動。

對于運動類玩具來說，增強現實技術的應用就顯得簡單了。如果將虛擬世界的復雜信息帶入到現實中來，依托玩具本身顯示即時信息的話——比如在籃球上通過顏色顯示籃球比賽兩隊得分的高低，顯示已運動時間，或者干脆顯示家長叫兒童回家吃飯的信息。這樣展示的信息既直觀，又增加趣味性，提升兒童運動游戲的參與感與積極性。

3.未來增強現實兒童玩具發展的前景

綜合以上觀點，筆者認為增強現實技術對兒童玩具設計的影響主要體現在游戲方式和形態上，使用增強現實技術的玩具在虛擬世界到現實世界的交互更加自然，讓兒童通過科學的方式與玩具產生更多的互動。在更多直觀的互動中，通過科技效果，使兒童玩具本身的玩法更豐富。通過主動觸發的方式，使兒童獲取信息的方式從被動變為了主動，以往很多限于成本或安全等原因無法出現的游戲效果，也能通過增強現實技術得以實現。所以增強現實玩具在科技不斷發展的未來，隨著技術水平不斷提升，兒童玩具也會與時俱進，增強現實玩具會是如何開發新玩具種類的重要思路。

參考文獻：

[1]《數字時代兒童產品設計》[美]Debra Levin Gelman著，華中科技大學出版社，2017.10