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        物理與虛擬空間的數(shù)字交互

        2022-03-31 12:05:49若飴
        檢察風(fēng)云 2022年4期
        關(guān)鍵詞:交互技術(shù)虛擬空間虛擬現(xiàn)實(shí)

        若飴

        全息教育效果圖

        混合現(xiàn)實(shí)頭顯設(shè)備

        在5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、元宇宙集成等高新技術(shù)的加持下,人類世界正在開(kāi)啟物理與虛擬空間相互作用的大門,而混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)正是此扇大門鎖芯的鑰匙。2021年9月下旬,法國(guó)著名設(shè)備商 Lynx正式宣布,公司即將對(duì)正在研發(fā)的混合現(xiàn)實(shí)頭顯Lynx R-1進(jìn)行眾籌,價(jià)格為499美元起。Lynx R-1是一款多用途混合頭顯設(shè)備,它配備了高通公司的XR-2 VR/AR芯片,并搭載兩個(gè)定制款攝像頭用以識(shí)別真實(shí)空間,從而達(dá)到可以在“VR模式 ”和“AR模式 ”之間切換的目的,兩種模式的攝像頭會(huì)隨之切換。與此同時(shí),虛擬信息則被疊加在現(xiàn)實(shí)世界中。一時(shí)間,MR(混合現(xiàn)實(shí))技術(shù)成為科技新熱點(diǎn)。

        在人類第一部探討虛擬現(xiàn)實(shí)的科幻小說(shuō)《皮格馬利翁的眼鏡》中,主人公戴上一副特殊眼鏡后能看到、聽(tīng)到、聞到甚至觸摸虛擬世界中的一切。這種奇妙的沉浸式體驗(yàn)在高新技術(shù)深度發(fā)展的當(dāng)下,一切都變得可能。

        據(jù)2021年世界物理與虛擬產(chǎn)業(yè)大會(huì)發(fā)布的《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2021)》,“2021年1月至9月,全球僅VR(Virtual Reality縮寫,即虛擬現(xiàn)實(shí))產(chǎn)業(yè)累計(jì)投融資金額已經(jīng)高達(dá)207.09億美元,投融資事件數(shù)量和融資金額已經(jīng)超過(guò)以往歷年的總額”。另?yè)?jù)由中國(guó)信息通信研究院、華為和京東方聯(lián)合發(fā)布的《虛擬(增強(qiáng))現(xiàn)實(shí)白皮書》,“預(yù)計(jì)2020年至2024年5年期間,全球虛擬(增強(qiáng))現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增長(zhǎng)率約為54%。其中,VR增速約為45%;AR(Augmented Reality縮寫,即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))增速約為66%。2024年,兩者將合計(jì)達(dá)到4800億美元的產(chǎn)值”。再疊加MR(Mixed Reality縮寫,即混合現(xiàn)實(shí))、XR(Extended Reality縮寫,即擴(kuò)展現(xiàn)實(shí))的快速發(fā)展,物理與虛擬空間的數(shù)字交互這一新興產(chǎn)業(yè)正在孕育上萬(wàn)億美元的市場(chǎng)空間,或?qū)⒊蔀樾乱淮畔⒓夹g(shù)的戰(zhàn)略性行業(yè)。

        在物理與虛擬空間的數(shù)字交互技術(shù)攪動(dòng)下,未來(lái)科技行業(yè)涉及的VR與AR已經(jīng)觸及各行各業(yè):比如,教育培訓(xùn)行業(yè)中的全息影像;主題樂(lè)園游戲中的現(xiàn)實(shí)幻影;微軟Holoens的無(wú)人駕駛模擬體驗(yàn)。MR,還在醫(yī)療保健、房地產(chǎn)領(lǐng)域有了長(zhǎng)足的發(fā)展:比如,全球首例混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)引導(dǎo)下的脊柱畸形矯形手術(shù)在西安順利完成;歐洲已經(jīng)在房產(chǎn)中介領(lǐng)域全面推開(kāi)運(yùn)用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供客戶網(wǎng)上全景式看房服務(wù)。XR(擴(kuò)展現(xiàn)實(shí))囊括了上述三項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),展現(xiàn)出物理與虛擬結(jié)合、可供人機(jī)交互的環(huán)境,最典型的案例就是央視2021年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)上呈現(xiàn)的“云舞臺(tái)”。

        細(xì)細(xì)看來(lái),我們會(huì)發(fā)現(xiàn),從政府層面(智慧城市、科普等),到企業(yè)層面(建筑業(yè)、房地產(chǎn)、會(huì)議會(huì)展等),再到消費(fèi)層面(教育、醫(yī)療、游戲娛樂(lè)等),都存在物理與虛擬空間的數(shù)字交互技術(shù)運(yùn)用前景。

        實(shí)然,物理與虛擬空間的數(shù)字交互,嚴(yán)格意義上是一種綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能技術(shù)等,制造出逼真的人工模擬環(huán)境,并能有效地模擬人在自然環(huán)境中各種感知的人機(jī)交互技術(shù)。簡(jiǎn)言之,就是由計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的模擬環(huán)境創(chuàng)造出的一種現(xiàn)實(shí)模擬、實(shí)時(shí)交互的沉浸式體驗(yàn)。

        目前,廣泛被提及的虛擬與物理世界的作用原理有兩種。一種是將虛擬對(duì)象或者環(huán)境作用至現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,從而增強(qiáng)用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感受;另一種則是將現(xiàn)實(shí)世界中的信息實(shí)時(shí)作用于虛擬環(huán)境中,從而提高虛擬環(huán)境的仿真性。這兩種原理就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)與虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)的應(yīng)用基礎(chǔ)。

        物理與虛擬結(jié)合的四種主流技術(shù)

        以“超級(jí)英雄鋼鐵俠的頭盔面板”為例:在電影作品中,我們可以看到,鋼鐵俠通過(guò)頭盔面板預(yù)估周圍樓宇爆炸后造成的嚴(yán)重后果,這就是“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)”;也能夠看到,鋼鐵俠作出對(duì)應(yīng)救濟(jì)反應(yīng)后,周圍樓宇將會(huì)免遭毀壞,這便是“虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)”。

        當(dāng)前處在研究和開(kāi)發(fā)階段的物理與虛擬結(jié)合的主流技術(shù)有四種,即VR,AR,MR以及XR。上述四種技術(shù)存在共性,均在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等層面影響用戶,在物理世界、虛擬空間與用戶之間架設(shè)信息交互的橋梁與通道。四者的不同點(diǎn)在于信息交互的程度。仔細(xì)辨析,會(huì)發(fā)現(xiàn)四者存在階梯式的關(guān)系,即“虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)→混合現(xiàn)實(shí)→擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)”。

        從交互的質(zhì)量以及目前科研成果來(lái)看,VR(虛擬現(xiàn)實(shí))與AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)在產(chǎn)品應(yīng)用方面已經(jīng)趨向成熟。根據(jù)全球著名信息技術(shù)服務(wù)提供商IDC市場(chǎng)研究公司在《全球VR∕AR市場(chǎng)季度跟蹤報(bào)告》中預(yù)計(jì),“2021年全球VR∕AR頭顯出貨量將達(dá)到7670萬(wàn)臺(tái),復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到81.5%”。而MR(混合現(xiàn)實(shí))頭顯無(wú)疑集合VR與AR的優(yōu)勢(shì),更加側(cè)重于物理與虛擬空間進(jìn)行數(shù)字交互的質(zhì)量,既包括輸入數(shù)字交互,也包括輸出數(shù)字交互。頭戴設(shè)備已經(jīng)成為混合現(xiàn)實(shí)深度應(yīng)用的主載體。因此,法國(guó)著名設(shè)備商 Lynx才會(huì)將新款MR(混合現(xiàn)實(shí))頭顯作為下一個(gè)十年最重要的拳頭產(chǎn)品向公眾亮相??梢?jiàn),MR(混合現(xiàn)實(shí))技術(shù)將成為未來(lái)數(shù)字交互領(lǐng)域攻堅(jiān)的突破口!

        當(dāng)前數(shù)字交互正在經(jīng)歷從“由虛向?qū)崱钡健坝蓪?shí)至虛”再到“虛實(shí)結(jié)合”的發(fā)展路徑,即“VR盛行,AR崛起,MR融合,XR突破”。然而,不可否認(rèn)的是,除了頭顯設(shè)備這個(gè)重要路徑外,網(wǎng)絡(luò)游戲仍然是目前物理與虛擬空間的數(shù)字交互主戰(zhàn)場(chǎng)。全球游戲迷熱衷于把玩的“Pico neo3”“Qculus Quest2”“Half-Life:Alyx”等交互式游戲,就是集成運(yùn)用了VR與AR技術(shù),通過(guò)頭顯設(shè)備,將用戶置身于場(chǎng)景化、情境式的游戲氛圍中,帶給他們身臨其境的沉浸體驗(yàn)。國(guó)外主流的游戲平臺(tái)也在積極拓展上述技術(shù)的深度應(yīng)用,從而滿足用戶在物理與虛擬空間的相互切換體驗(yàn)。

        目前,物理與虛擬空間數(shù)字交互技術(shù)存在的最大問(wèn)題就是“數(shù)字交互的質(zhì)量問(wèn)題”。根據(jù)賽迪研究院發(fā)布的《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書2021》顯示,“當(dāng)前VR,AR,MR等終端設(shè)備的佩戴舒適度和視覺(jué)舒適度還有待提高,數(shù)字交互的質(zhì)效也有待提升”。

        不過(guò),由于物理與虛擬空間的數(shù)字交互技術(shù)具備應(yīng)用空間大、產(chǎn)業(yè)潛力大、技術(shù)跨度大等特性,因此世界各國(guó)均把該技術(shù)作為未來(lái)十年發(fā)展的重點(diǎn)攻堅(jiān)項(xiàng)目。韓國(guó)政府提出,到2025年創(chuàng)造高達(dá)30萬(wàn)億韓元的經(jīng)濟(jì)效益,并進(jìn)入全球5大擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)先導(dǎo)國(guó)家的行列。我國(guó)“十四五”規(guī)劃中,VR,AR,MR均被列為數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)發(fā)展的方向之一。

        未來(lái),沉浸式3D環(huán)境的數(shù)字化交互將在5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)支撐下,進(jìn)一步打破物理與虛擬環(huán)境的隔閡與界限,進(jìn)入人類全新的元宇宙時(shí)代,即通過(guò)數(shù)字化形態(tài)承載的與人類社會(huì)并行的平行宇宙。

        編輯:黃靈? yeshzhwu@foxmail.com

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