林 蛟

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005）

混合現(xiàn)實(shí)（MR）是最新的數(shù)字化技術(shù)，它使虛擬世界融入現(xiàn)實(shí)世界?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)的目標(biāo)就是研究出能與人類的感知系統(tǒng)相一致的技術(shù)，以此干預(yù)人們的感知過程，觸發(fā)神經(jīng)元的碰撞，產(chǎn)生真實(shí)的感受[1]?；旌犀F(xiàn)實(shí)藝術(shù)設(shè)計(jì)中的很多元素都是為了烘托作品的氣氛，暗示和引導(dǎo)觀眾進(jìn)入作品營造的氛圍中。據(jù)人們的社會生活經(jīng)驗(yàn)，對事物的固有印象，利用虛擬技術(shù)在作品現(xiàn)場模擬相應(yīng)的元素，引起人們對這些元素的條件反射，模糊了觀眾對空間的感知，從而被引導(dǎo)進(jìn)入作品的情景，使藝術(shù)語言的表達(dá)變得更加多維。

1 MR 混合現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用方式與表達(dá)形式

1.1 淺識MR技術(shù)

MR 混合現(xiàn)實(shí)是VR與AR技術(shù)的結(jié)合體[2]。混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和可視化技術(shù)，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中可以產(chǎn)生不存在的虛擬對象，通過虛擬技術(shù)，還原或重組了一些時間和空間，激發(fā)觀眾的感知系統(tǒng)，調(diào)動出相應(yīng)的時間和空間的感覺，使觀眾在進(jìn)入作品觀賞的那一刻就被帶到藝術(shù)家所創(chuàng)造的時空里去。這種感知體驗(yàn)超越了觀眾當(dāng)下所處的時空，從而給人帶來一種全新的感知體驗(yàn)。混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)作品在時空的營造與呈現(xiàn)上是自由和靈活的，不受當(dāng)下時空的限制，在時空中任意跨度重組，不斷挑戰(zhàn)和刷新人們的感知體驗(yàn)。并通過傳感技術(shù)將虛擬對象準(zhǔn)確地“放置”與真實(shí)環(huán)境融為一體，用戶可以通過現(xiàn)實(shí)設(shè)備（如頭盔顯示器等），感知附加的虛擬信息，增強(qiáng)用戶對環(huán)境的信任度。

1.2 MR技術(shù)的發(fā)展及運(yùn)用

在 MR 技術(shù)與 CR 技術(shù)的未來發(fā)展中，應(yīng)該將前面所談到的技術(shù)問題逐步解決與完善[3]。并且做到既能夠讓用戶隨身攜帶，又能夠在其眼前展示非常真實(shí)、廣闊的視覺效果，將3D 效果的渲染做到以假亂真。MR 技術(shù)與 CR 技術(shù)在其他行業(yè)中，不僅是設(shè)計(jì)行業(yè)，如醫(yī)療、建筑、汽車等領(lǐng)域都展現(xiàn)出它獨(dú)一無二的魅力，可以說 MR 技術(shù)的應(yīng)用前景是非常廣泛的。尤其是在美術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，藝術(shù)家利用了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建出與人類的感知經(jīng)驗(yàn)一致的仿真作品，例如仿真三維模型、仿生的動植物模型等。在觀眾進(jìn)入作品周圍體驗(yàn)時，就會觸發(fā)相應(yīng)的感應(yīng)裝置，從而向受眾傳遞相應(yīng)模型的聲音、動態(tài)、重力等信息，而這些信息與現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)物體是相一致的。這些體驗(yàn)對人的感官體驗(yàn)來說，是真實(shí)的存在，但是這些物體又確實(shí)是虛構(gòu)的物體，從而模糊了虛擬與現(xiàn)實(shí)的界限。讓觀眾完全沉浸在虛擬空間中，由虛擬的空間引發(fā)出一些真實(shí)的感受，讓人重新思考“虛”與“實(shí)”之間的關(guān)系。

2 混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)的特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)原則

2.1 混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)的特點(diǎn)

2.1.1 虛擬性

混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)，就是將真實(shí)的事物與非真實(shí)（即虛擬）的事物混合在一起的藝術(shù)形式。結(jié)合技術(shù)需求，混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)能夠讓想象的事物在現(xiàn)實(shí)中虛擬出來，形成人眼所謂的“真實(shí)環(huán)境”，能夠促進(jìn)人對美術(shù)設(shè)計(jì)的理解，所以說混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)具有虛擬性。

2.1.2 暗示性

藝術(shù)作品是藝術(shù)家的情感表達(dá)，藝術(shù)家通過作品的形式向人們暗示一種狀態(tài)或者觀念，從而引發(fā)人們的思考?；旌犀F(xiàn)實(shí)藝術(shù)根據(jù)人們的社會生活經(jīng)驗(yàn)，對事物的固有印象，利用虛擬技術(shù)在作品現(xiàn)場模擬相應(yīng)的元素，引起人們對這些元素的條件反射，模糊了觀眾對空間的感知，從而被引導(dǎo)至作品情景。

2.1.3 跨時空性

穿越時空一直以來都是人類美好的幻想，科學(xué)和藝術(shù)也在這些方面不斷探索與研究，通過虛擬技術(shù)還原或重組了一些時間和空間，激發(fā)觀眾的感知系統(tǒng)，調(diào)動出相應(yīng)的時間和空間的感覺。傳統(tǒng)的藝術(shù)家是在表現(xiàn)或者記錄時間和空間，而混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)家則是再造或者重新排序時間和空間?；旌犀F(xiàn)實(shí)是觀眾通過觀賞作品進(jìn)入藝術(shù)家所創(chuàng)造的時空。

2.2 混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)設(shè)計(jì)原則

20世紀(jì)末的科技革命后，科技開始運(yùn)用到藝術(shù)創(chuàng)作中，藝術(shù)家除了探索視覺感知外，還加入了聽覺、觸覺、嗅覺等感知元素[4]。MR中使用多媒體技術(shù)的媒介，來替代了傳統(tǒng)的畫布和畫筆，提供了多個感官通道，讓更多的觀眾在觀看之余，還能體會和參與到藝術(shù)中來。其設(shè)計(jì)原則是基于人類的感知特征以及社會感知經(jīng)驗(yàn)，以提高人類生理上對音量音色的接受度，混合現(xiàn)實(shí)藝術(shù)家通過科技媒介在藝術(shù)作品中喚醒觀者更多的感官參與，通過多維度的感官體驗(yàn)沖擊，以展現(xiàn)作者想要渲染的情緒氛圍，使作品主題得到更加充分的傳達(dá)。

3 MR技術(shù)在美術(shù)設(shè)計(jì)中的編程以及應(yīng)用分析

3.1 MR技術(shù)在美術(shù)設(shè)計(jì)中的編程

3.1.1 配置環(huán)境

Map/Reduce是一個編程模型（programming model），是一個用于處理和生成大規(guī)模數(shù)據(jù)集（processing and generating large data sets）的相關(guān)的實(shí)現(xiàn)。用戶定義一個map函數(shù)來處理一個key/value對以生成一批中間的key/value對，再定義一個reduce函數(shù)將所有這些中間有相同key的values合并起來。很多現(xiàn)實(shí)世界中的任務(wù)都可用這個模型來表達(dá)。配置環(huán)境：Add Vuforia Engine to a Unity Project or upgrade to the latest version add-vuforia-package-8-6-7.unitypackage（2.30 kB）Download for HoloLens Development in Unity 2018.4 VuforiaSupportinstaller-Windows-8-6-7.zip（109.50 MB）

登陸 vuforia 的官網(wǎng)，點(diǎn)擊導(dǎo)航欄的 Downloads 選項(xiàng)卡，發(fā)現(xiàn) Vuforia Engine 最高只能適配到 Unity 2018.4 ，而 Unity 目前的最高版本是 2019的，這意味著Unity 2018.4 的版本才能夠有效使用，才能完美適配這套SDK 。在安裝時需要選擇 Unity 的安裝根目錄，否則會報找不到 unity.exe 的錯。

3.1.2 獲取License

在 Vuforia 官網(wǎng)上的導(dǎo)航欄選擇 Develop 選項(xiàng)卡，接著隨意輸入一個名字就獲得了一個 License Key ，這里使用 3D Course 作為名字，這樣就獲得了License Key，在剛剛安裝SDK 完成后，筆者發(fā)現(xiàn)在 Unity 里，編程人員可以在右側(cè)創(chuàng)建物體表單中發(fā)現(xiàn) Vuforia Engine ，接著編程人員就在里面選擇AR Camera ，接著在左側(cè) Inspector 中選擇 Open Vuforia Engine configuration。

獲取License：

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VuMark Templates： 1 Active VuMarks：100

By checking this box，l acknowledge that this license key is subject to

the terms and conditions of the Vuforia Developer Agreement.

3.1.3 創(chuàng)建Database

點(diǎn)擊下方的 Add Database 按鈕。瀏覽器將自動導(dǎo)航到

Vuforia 的 Target Manager。

創(chuàng)建Database：

Target Manager

Add Database

Use the Target Manager to create and manage databases and targets

接著點(diǎn)擊 Add Database 就會生成一個Database，我們點(diǎn)開3D_Course 這個 Database ，這里就是進(jìn)行圖像識別時需要用到的數(shù)據(jù)庫，接下來加入一個用于圖像識別的Target圖象識別的意思就是將一個圖片展示在AR Camera 時，它會識別這個圖片，并在其上做一系列動作。這里注意到的是，在 Add Target 時需要使用一張?zhí)卣鞅容^明顯的照片，即圖案鮮艷、輪廓分明、線條多的照片。添加完之后，并且選定要下載的Target并點(diǎn)擊右上角的 Download Database 進(jìn)行下載。下載完成后，就將包拉入Unity 中。

3.1.4 圖片識別

添加一個ImageTarget（在 Vuforia Engine 選項(xiàng)欄下可以找得到），接著設(shè)置其Image Target Behaviour （Script） ，設(shè)置為剛剛添加進(jìn)入得Target，這個時，我們將原先的Main Camera 刪除，并在AR Camera下添加一個Camera 。接著我們在從Asset Store里下載一個模型，并掛載在剛剛的ImageTarget下。點(diǎn)擊開始運(yùn)行按鈕。并將圖片展示在攝像頭下。

3.2 MR技術(shù)在美術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

MR技術(shù)作為一種通用性技術(shù)，在很多行業(yè)內(nèi)都能找到應(yīng)用場景的結(jié)合點(diǎn)。基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的全息展示和空間定位等特性，目前在工業(yè)、設(shè)計(jì)、展覽、建筑、醫(yī)療、教育等行業(yè)中都具有業(yè)務(wù)需求。在這些行業(yè)中，已經(jīng)涌現(xiàn)出了不少成功的混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用案例。

3.2.1 展覽中的美術(shù)設(shè)計(jì)

MR 技術(shù)在展覽和展示中應(yīng)用最多，在博物館和美術(shù)館展覽中應(yīng)用也十分廣泛，MR絕對是酷炫和黑科技的代名詞。用MR技術(shù)，就是利用黑科技來展示美術(shù)作品和博物館藏品，例如昌吉回族自治州博物館數(shù)字化發(fā)展，通過MR技術(shù)將展品呈現(xiàn)出來，包括環(huán)境在內(nèi)的設(shè)計(jì)都貼合博物館整體效應(yīng)，既美化了博物館，又保護(hù)了藏品。從功能上講，MR技術(shù)應(yīng)用于展覽行業(yè)，結(jié)合美術(shù)設(shè)計(jì)和編程，以交互式的全息可視化內(nèi)容呈現(xiàn)給大眾。所以說MR技術(shù)是結(jié)合美術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)編程、3D全息化等工藝形成的一種全息影像，非常適合展示精密昂貴的產(chǎn)品，并展示產(chǎn)品的細(xì)節(jié)。

3.2.2 教學(xué)中的美術(shù)設(shè)計(jì)

在教育行業(yè)，MR技術(shù)須開發(fā)全息教學(xué)內(nèi)容，把內(nèi)容通過交互式模型動畫形象地展示出來，這種教學(xué)還需要美術(shù)設(shè)計(jì)，既滿足教學(xué)內(nèi)容整體性，又加深學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的印象。MR技術(shù)可以將培訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容虛擬化，而美術(shù)設(shè)計(jì)可以使其更加美觀，例如在美術(shù)圖示鑒賞中，MR技術(shù)向?qū)W生展現(xiàn)的繪畫演示過程，并與教學(xué)現(xiàn)場的環(huán)境和實(shí)物疊加起來，輔助學(xué)生掌握期繪畫內(nèi)容。

3.2.3 建筑中的美術(shù)設(shè)計(jì)

MR技術(shù)，可通過2D文檔將建筑信息模型轉(zhuǎn)化為 3D模擬，結(jié)合美術(shù)設(shè)計(jì)，將建筑的3D模型呈現(xiàn)給用戶，以更為直觀的方式展現(xiàn)出來，可以根據(jù)模型，使用戶以更自然的方式去體驗(yàn)和理解設(shè)計(jì)方案，將MR與BIM完美地結(jié)合在一起，進(jìn)而提高建筑精度，加快建筑工程行業(yè)的智能化發(fā)展。

4 結(jié)論

隨著人類科技的迭代發(fā)展，MR技術(shù)作為可開發(fā)全息化技術(shù)，應(yīng)用范圍廣，尤其是在美術(shù)設(shè)計(jì)中具有明顯優(yōu)勢，所以該文在了解MR 技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對其美術(shù)設(shè)計(jì)和藝術(shù)兩方面進(jìn)行論述，闡述MR技術(shù)在藝術(shù)中的設(shè)計(jì)原則，并進(jìn)行編程，其中主要對美術(shù)設(shè)計(jì)中圖像處理進(jìn)行論述，從配置環(huán)境到圖像識別，進(jìn)行美術(shù)設(shè)計(jì)分析，并通過交互式模型動畫將其形象地展示出來，該技術(shù)可以結(jié)合美術(shù)設(shè)計(jì)將內(nèi)容虛擬化，使其更貼近環(huán)境，并能夠與實(shí)物疊加，進(jìn)而輔助大眾理解，所以說MR技術(shù)與美術(shù)設(shè)計(jì)是相輔相成的，MR技術(shù)可以通過美術(shù)設(shè)計(jì)得以更好的詮釋，而美術(shù)設(shè)計(jì)能夠使全息化影像更加完美。