虚拟现实、增强现实、混合现实与数字出版

马静怡

（哈尔滨工业大学出版社，黑龙江 哈尔滨 150001）

虚拟现实、增强现实、混合现实与数字出版

马静怡

（哈尔滨工业大学出版社，黑龙江 哈尔滨 150001）

当你看到一个人戴着头盔突然毫无征兆地左闪右避时，当你看到一个人手里明明没有东西，却做挥舞状，好像还因为打中了什么而欢呼雀跃时，你可能会奇怪他们在干什么。你相信吗，一个普通的手机会因为一张普通的纸而掉出一个会和你说话的泰迪熊来，一面原本白花花的墙会因为一个移动设备而变成声像俱佳的海底世界。这一切都得益于VR（虚拟现实）、AR（增强现实）与MR（混合现实）。

虚拟现实；增强现实；混合现实；数字出版

当VR、AR、MR开始呈现在人们面前时，我们希望了解VR、AR、MR都分别代表什么呢？它们与数字出版又有什么样的关系呢？

一、VR（Virtual Reality），虚拟现实

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。VR主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势，或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

二、AR（Augmented Reality），增加现实

增强现实技术是在虚拟现实技术的基础上发展起来的，通过科学技术模拟仿真，生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，运用各种传感设备使用户“沉浸”在该环境中，将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，实现用户和环境直接进行自然交互，使计算机系统提供的信息与用户对现实世界的感知结合起来，从而实现对现实的“增强”，是一种全新的人机交互技术，具有虚实结合、实时交互的特点。这项技术有数百种可能的应用，其中游戏和娱乐是最显而易见的应用领域。

维修和建设——增强现实可以将标记器连接到人们正在施工的特定物体上，然后增强现实系统可以在它上面描绘出图像。

军事——军队数十年来一直在设计使用增强现实，增强现实系统可以为军队提供关于周边环境的重要信息，如显示建筑物另一侧的入口，这有点像X射线视觉。增强现实显示器还能突出显示军队的移动，让士兵可以转移到敌人看不到的地方。

即时信息——旅行者和学生可以使用这些系统了解有关特定历史事件的更多信息。想象自己行走在美国内战的战场上，并且可以在头戴式增强现实显示器上看到重现的历史事件。它将使您沉浸在历史事件中，有身临其境之感，而且视角将是全景的。

三、VR与AR的区别

由于动画渲染技术可以把人类的一切想象展现出来，所以在应用方向上，VR更趋于虚幻和感性，更容易应用于娱乐方向（为了更好地达到这一目的，VR强调存在感或称临场感）。而基于光学+3D重构的技术主要是对真实世界的重现，所以AR更趋于现实和理性，更容易应用于比较严肃的方向，如工作和培训（为了更好地达到这一目的，AR强调真实与虚拟的融合）。但这并不意味着VR不适用于培训。VR能够给培训带来更多元素，如对天灾人祸、重大事故的模拟，而AR则更多应用于常规培训，戴上VR头盔，更容易让用户进入角色。

四、MR（Mix Reality），混合现实

混合现实技术（MR）是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。本报告首先介绍混合现实技术的内涵和存在的技术挑战，然后介绍我们在混合现实技术方面的研究进展，包括虚拟环境的高效构建、现实环境空间结构的恢复、虚实环境的自然融合以及混合现实支撑软件平台等，最后展望下一步的工作。

五、VR、AR、MR应用于出版

将VR与AR、MR应用于教学类出版物，可以为读者及学生创造一种体验和沉浸的学习环境，达到知识建构的目的。它不仅可以表达纸质平面难以表达的状态（如立体与动画），还能增加纸媒的娱乐性和互动性，是对主流教学形式的丰富和补充，为教学形式的多样化提供了更多可能。大大减少纸媒的内容，缩小篇幅，降低印刷成本，提高产品附加值。用户将不再需要光盘这类载体，只需移动终端即可实现跨媒体阅读。将教育、科技类资源应用增强现实技术来出版，实现在移动互联环境下，将云计算、物联网、感知技术、流媒体等技术集大成，实现跨媒体阅读。用户只需用在移动终端扫描纸质图书的图片，即能在移动终端上显示纸书上没有的3D影像、音频、视频等拓展内容，这就大大减少了纸媒的内容，缩小了篇幅，降低了印刷成本，也就提高了产品附加值。

将VR与AR、MR应用于教学出版物，是推进我国教育信息化的组成部分，对于促进基础教育课程改革，实现教育又好又快发展具有积极意义。VR与AR在教学上的应用对于教育领域中实现技术开发与实践都具有重要的现实意义，对于教育教学政策制定、政策实施具有重要的借鉴意义，也是落实《基础教育课程改革纲要》中提出的“逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革”的具体实践。

［1］ 陈向东，蒋中望.增强现实教育游戏的应用［J］.远程教育杂志，2012（10）：68-73.

［2］ 张帆.增强虚拟现实技术在儿童教育中的应用［J］.艺术科技，2014（3）：331.

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1674-8883（2016）07-0303-01