混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Mixed Reality,MR),是指將虛擬世界和真實(shí)世界合成創(chuàng)造一個(gè)新的三維世界,物理實(shí)體和數(shù)字對(duì)象并存實(shí)時(shí)相互作用的技術(shù),被認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)發(fā)展的高級(jí)階段?;旌犀F(xiàn)實(shí)更加注重虛擬世界、真實(shí)世界以及參與其中的人之間的真實(shí)互動(dòng),但目前虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景重建仍主要圍繞人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)感官展開(kāi),缺乏更高維度上的信息反饋和交互。觸覺(jué)反饋技術(shù)的發(fā)展,為虛擬對(duì)象與人之間的力學(xué)交互搭建了橋梁,可被應(yīng)用于力學(xué)敏感的混合現(xiàn)實(shí)輔助創(chuàng)建和遠(yuǎn)程操控實(shí)踐中,有望成為混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)突破口。
混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的高級(jí)階段
混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的高級(jí)階段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和三維顯示技術(shù)打造一個(gè)虛擬的世界。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體或真實(shí)物體的數(shù)字信息疊加到現(xiàn)實(shí)世界中?;旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)則是建立了一個(gè)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界融合的場(chǎng)景,人可以通過(guò)對(duì)虛實(shí)融合場(chǎng)景的觀察來(lái)理解世界,獲得計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)并根據(jù)反饋信息進(jìn)行操作,實(shí)現(xiàn)沉浸式的深度交互,虛中有實(shí),實(shí)中有虛。
混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過(guò)多個(gè)維度的信息反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)人和真實(shí)、虛擬世界的交互互動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵是顯示技術(shù),通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)、顯示技術(shù)給人高沉浸感,主要圍繞人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)感官展開(kāi),與虛擬世界的觸覺(jué)互動(dòng)十分有限,缺乏更高維度上的信息反饋和交互?;旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)更加注重虛擬世界、真實(shí)世界以及參與其中的人之間的真實(shí)互動(dòng),需要通過(guò)包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等多維度的感知技術(shù)提供多維度的信息反饋。因此,混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)是建立在人類多種直覺(jué)感知上的,通過(guò)人機(jī)交互,實(shí)現(xiàn)在虛擬世界控制真實(shí)世界或是在真實(shí)世界中進(jìn)行虛擬活動(dòng)。
觸覺(jué)反饋技術(shù)是混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵突破點(diǎn)
觸控反饋技術(shù)的研發(fā)不斷突破,觸覺(jué)感知從簡(jiǎn)單的振動(dòng)擴(kuò)展到對(duì)紋理、材質(zhì)的感知。觸覺(jué)是一種復(fù)合傳感,通過(guò)人體表面的溫度、力覺(jué)傳感器等提供的復(fù)合信息可以識(shí)別物體的冷熱、尺寸、柔軟度、表面形狀、表面紋理等特征,為人類感知世界提供了大量有用的信息。Haptics跨越的技術(shù)領(lǐng)域十分廣泛,包括機(jī)械學(xué)、電子工程、神經(jīng)學(xué)、心理學(xué)等方面的知識(shí)。常見(jiàn)的振動(dòng)反饋是觸覺(jué)反饋(Haptics)領(lǐng)域的基礎(chǔ)部分,隨著觸覺(jué)技術(shù)的迅速發(fā)展,可以識(shí)別物體的冷熱、柔軟度、表面形狀、表面紋理等特征的觸覺(jué)設(shè)備已被開(kāi)發(fā)出來(lái),這類設(shè)備使得觸摸虛擬物體變成可能。目前,虛擬現(xiàn)實(shí)的觸覺(jué)反饋技術(shù)還處于早期,現(xiàn)在還沒(méi)有成熟可用的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品。據(jù)MarketsandMarkets預(yù)測(cè),觸覺(jué)反饋技術(shù)產(chǎn)品的全球市場(chǎng)在2020年預(yù)計(jì)市場(chǎng)總值達(dá)298.4億美元。
觸覺(jué)反饋技術(shù)的發(fā)展為虛擬對(duì)象與人之間的力學(xué)相互作用搭建了一座橋梁,有望成為混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)突破口。觸覺(jué)反饋技術(shù)能通過(guò)作用力、振動(dòng)等一系列動(dòng)作為使用者再現(xiàn)觸感。這種力學(xué)刺激可被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)模擬中的虛擬場(chǎng)景或者虛擬對(duì)象的輔助創(chuàng)建和控制,以及加強(qiáng)對(duì)于機(jī)械和設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。借助觸覺(jué)反饋技術(shù),可以建立人與虛擬世界直覺(jué)的通道,讓人感知虛擬活動(dòng)的影響,也能讓機(jī)器感知人的操作影響,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、虛實(shí)交互,打破虛擬與現(xiàn)實(shí)的界限,實(shí)行混合現(xiàn)實(shí)。
虛擬現(xiàn)實(shí)的觸覺(jué)反饋技術(shù)還處在早期研發(fā)階段,成熟消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品亟待突破。目前,虛擬現(xiàn)實(shí)的觸覺(jué)反饋技術(shù)還處于觸覺(jué)感知里面的振動(dòng)反饋階段,對(duì)其他觸覺(jué)類型的感知還停留在實(shí)驗(yàn)室的原型機(jī)階段。觸覺(jué)反饋的核心技術(shù)掌握在國(guó)外公司中,國(guó)內(nèi)對(duì)觸覺(jué)反饋技術(shù)的研究還停留在實(shí)驗(yàn)室階段,技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用推廣仍任重而道遠(yuǎn)。