韓佳星

摘 要：混合現(xiàn)實（Mix Reality，簡稱MR）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。該技術(shù)通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實場景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗的真實感。MR與VR、AR同屬于現(xiàn)實增強(qiáng)技術(shù)，是由“智能硬件之父”——多倫多大學(xué)教授Steve Mann提出的介導(dǎo)現(xiàn)實。其與之前的VR、AR相比，可以說是站在前兩者肩膀上發(fā)展出來的混合技術(shù)形式，是一種既繼承了兩者的優(yōu)點，同時也摒除了兩者大部分缺點的新興技術(shù)。隨著工業(yè)智能化的發(fā)展，MR的應(yīng)用已經(jīng)可以滲透到各個行業(yè)，滿足各種用戶的需求。文章將對MR技術(shù)的市場背景以及應(yīng)用現(xiàn)狀作出調(diào)研，探討其可應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：混合現(xiàn)實;虛擬現(xiàn)實;技術(shù)應(yīng)用;MR

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 項目背景

混合現(xiàn)實（Mix reality，簡稱MR）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。該技術(shù)通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實場景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗的真實感。

MR技術(shù)作為一個新興的電子產(chǎn)品，將逐步的發(fā)展出更多的功能。MR作為一個新型的平臺，新型的硬件設(shè)備，可以發(fā)展出更多手機(jī)和電腦無法實現(xiàn)的軟件和功能。而隨著MR設(shè)備的發(fā)展和技術(shù)的成熟、量產(chǎn)，成本的降低，將逐步融入人們的生活，成為像智能手機(jī)一樣不可或缺的設(shè)備。

在MR技術(shù)剛剛出現(xiàn)時去開發(fā)其軟件技術(shù)，無疑能分到一杯美羹。而隨著時代的發(fā)展，人們的工作更加復(fù)雜和信息化，在工作中需要處理大量的信息。而此項目正滿足了這種需求，大大提升了工作效率。

2 MR技術(shù)原理

2016年和2018年的《地平線報告》中均提及MR技術(shù)，并預(yù)計其將會在未來四至五年中成為教育領(lǐng)域采取的重要技術(shù)。在最新的2019年《地平線報告》中，提出學(xué)習(xí)分析、移動學(xué)習(xí)、MR、人工智能、區(qū)塊鏈以及虛擬助手是推動高等教育變革的六大技術(shù)。其中，MR作為中期技術(shù)，預(yù)計未來兩至三年間在教育領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。目前，MR技術(shù)已運用于醫(yī)療、軍事、航空、娛樂等領(lǐng)域，其與商業(yè)的結(jié)合也在逐步加深。

20世紀(jì)60、70年代，為了增強(qiáng)簡單自身視覺效果，使眼睛在任何情境下都能夠“看到”周圍環(huán)境，Steve Mann設(shè)計出可穿戴智能硬件，這被看作是對MR技術(shù)的初步探索。

VR是純虛擬數(shù)字畫面，AR是虛擬數(shù)字畫面加上裸眼現(xiàn)實，MR是數(shù)字化現(xiàn)實加上虛擬數(shù)字畫面。從概念上來說，MR與AR更為接近，都是一半現(xiàn)實、一半虛擬影像。但傳統(tǒng)AR技術(shù)運用棱鏡光學(xué)原理折射現(xiàn)實影像，視角不如VR視角大，清晰度也會受到影響。

MR技術(shù)結(jié)合了VR與AR的優(yōu)勢，能夠更好地將AR技術(shù)體現(xiàn)出來。根據(jù)Steve Mann的理論，智能硬件最后都會從AR技術(shù)逐步向MR技術(shù)過渡。MR和AR的區(qū)別在于，MR通過一個攝像頭使人看到裸眼都看不到的現(xiàn)實，AR只管疊加虛擬環(huán)境而不管現(xiàn)實本身。

3 市場需求調(diào)研

MR行業(yè)日益崛起，逐漸走進(jìn)大眾生活，在多個領(lǐng)域都有很好的前景。尤其是在游戲和建筑行業(yè)，龐大的市場需求和目前近乎空白的市場現(xiàn)狀，吸引著人們進(jìn)軍這一市場，為MR技術(shù)的進(jìn)一步成熟而奮斗。MR可以讓用戶更加深入地了解真實場景的狀況，同時又減少了很多成本。假如用戶是一個建筑設(shè)計師，其可以利用MR技術(shù)輸入?yún)?shù)，模擬出其建筑設(shè)計圖中的建筑。這樣，其就可以立體直觀地感受到自己設(shè)計的欠缺，從而設(shè)計出更加舒適美觀的建筑。假如其是一個游戲發(fā)燒友，其也可以通過MR技術(shù)與其心儀的游戲人物面對面，獲得精彩絕倫地直觀體驗。假如其是一個家裝策劃者，其可以先利用MR技術(shù)模擬出其設(shè)計，讓用戶可以直觀立體地感受到經(jīng)過其不同風(fēng)格理念裝修的房子，從而選擇他們最喜歡的那款，避免裝修完成后用戶不喜歡的尷尬狀況，提升用戶滿意度。

對商家來說，服務(wù)過程中與客戶的交流不到位，往往會造成時間與資源的浪費。如家裝公司、設(shè)計公司、建筑公司等，前期與客戶缺乏溝通就會造成返工、物資浪費等現(xiàn)象，浪費人力物力。利用MR平臺及本公司在企業(yè)版中定制開發(fā)的程序，就可以在施工或加工前期，使施工或加工成品能夠直接可視化地展現(xiàn)在雙方眼前，并且為商家和顧客的高效溝通提供更多的便利條件和時間，以討論更多的合作可能性。

對個人來說，利用各種開發(fā)者小程序，能夠使感受到的體驗更加地豐富。在辦公過程中，可以利用此產(chǎn)品的個人版，即時的創(chuàng)造出靈光一閃的點子，并且體驗到真實的感覺，大大增強(qiáng)辦公效率。在家中，消費者可以體驗做家庭的設(shè)計師。使用此產(chǎn)品不僅可以隨時體驗家裝的樂趣，還可以體驗觀影、游戲等娛樂活動。在家庭出行、聚會等各種各樣的場合下，本產(chǎn)品都是提高效率、創(chuàng)造更多樂趣的好助手。

4 技術(shù)可應(yīng)用的范圍

隨著大筆資金進(jìn)入AR項目和AR創(chuàng)業(yè)公司，一些IT巨頭（如谷歌、蘋果、微軟、高通和佳能等）開始競相布局AR和MR，構(gòu)建其AR/MR生態(tài)系統(tǒng)，第一批消費級的AR產(chǎn)品已經(jīng)如雨后春筍般涌現(xiàn)。

工業(yè)制造計算機(jī)在產(chǎn)品開發(fā)中早已廣泛使用，常用的系統(tǒng)有：計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助制造（CAM）、計算機(jī)輔助裝配規(guī)劃（CAAP）等。AR技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了CAD/CAM處理能力。

軍事模擬虛擬現(xiàn)實很早就被應(yīng)用在軍事上。20世紀(jì)60年代，Ivan Sutherland提出虛擬世界的概念，隨后在美國國防部（DARPA）支持下構(gòu)建了頭戴式顯示設(shè)備“Sword of Damocles”（達(dá)摩克利斯劍）。到1983年，DARPA實現(xiàn)了一個實時仿真系統(tǒng)SIM-NET（Simulation NETworking），開發(fā)多用戶交互仿真。1990年，NASAAmes Research Centre開發(fā)了一個虛擬風(fēng)洞（VWT），使用VR設(shè)備BOOM和數(shù)據(jù)手套Data Glove分析流場。在運用計算機(jī)仿真模擬進(jìn)行軍事模擬訓(xùn)練方面，美軍走在世界前列。在阿富汗、伊拉克戰(zhàn)爭準(zhǔn)備階段，美軍就在歐文堡訓(xùn)練基地、山姆休斯頓軍事醫(yī)學(xué)教育訓(xùn)練中心開辟模擬實景訓(xùn)練和仿真模擬訓(xùn)練，實景還原伊拉克、阿富汗等作戰(zhàn)場景，并要求士兵必須接受該基地3周的適應(yīng)性訓(xùn)練后才能趕赴前線作戰(zhàn)。通過VR、AR技術(shù)，醫(yī)療隊員攜帶多種形式的傳感設(shè)備，對各種極端戰(zhàn)場環(huán)境下的救治（極地、深海、高空，包括生化、核武器致傷）會有切身感受，如同親身參加實戰(zhàn)。對參訓(xùn)人員的戰(zhàn)傷救治水平、心理承受和應(yīng)變能力都有顯著提高[1]。

游戲領(lǐng)域。游戲軟件巨頭任天堂公司2015年發(fā)布的Pokemon Go將AR技術(shù)應(yīng)用于游戲領(lǐng)域，通過手機(jī)在現(xiàn)實世界中尋找并捕捉虛擬的精靈，憑借出色的創(chuàng)新性獲得巨大成功。

旅游/數(shù)字場館將旅游景點進(jìn)行數(shù)字化，以AR形式展現(xiàn)景點的魅力。如2006年北京理工大學(xué)的王涌天等人提出，運用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)數(shù)字化圓明園，實現(xiàn)圓明園的重建。通過原址、移動設(shè)備AR及頭盔式AR等多種形式重現(xiàn)圓明園的往昔風(fēng)采。場館方面，AR技術(shù)能成為讀者的隨身助理，也能成為館員提升工作效率的得力助手，場館信息展示的新舞臺。應(yīng)用實例：讀者利用AR設(shè)備觀察書籍、名勝、歷史遺跡等被強(qiáng)化物時，相關(guān)信息如館藏書目、影音資料、景點故事等作為強(qiáng)化物疊加其上。還可協(xié)助讀者/管理員定位圖書，結(jié)合用戶位置進(jìn)行導(dǎo)航。

汽車領(lǐng)域。GTC2016開發(fā)者大會上，德國馬牌展示了其正在開發(fā)的AR增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在汽車領(lǐng)域的新應(yīng)用。在汽車前擋風(fēng)玻璃上顯示人機(jī)交互界面，計算機(jī)會根據(jù)真實世界場景，實時動態(tài)地投射消息至前擋風(fēng)玻璃上，駕駛者看到的車速、路線、交通狀況等信息與路面、建筑等自然環(huán)境融為一體，通過AR交互大幅度提升了汽車駕駛體驗。

AR購物。2017年，萬事達(dá)聯(lián)合高通等公司推出了一個新的購物系統(tǒng)，并集成了增強(qiáng)現(xiàn)實與生物識別技術(shù)來提升其購物體驗和安全性。

智能家居。2014年，谷歌斥資32億收購家居設(shè)備公司Nset，蘋果發(fā)布智能家居平臺Homekit，大量家電企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)涌入其中。目前，交互展示屏、視頻墻已較為普及，數(shù)字交互的媒體技術(shù)已經(jīng)非常成熟，可以實現(xiàn)在家中與窗戶等玻璃制品進(jìn)行交互、AR條件下進(jìn)行家居的擺放布置。下一步就是3D投影與AR技術(shù)的結(jié)合，投入到智能家居場景[2]。

5 項目預(yù)計可實現(xiàn)的目標(biāo)

MR是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實場景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗的真實感。

此項目的重點在于利用MR的混合顯示功能，將用戶所在空間變成的信息提升一個維度，信息顯示不再依賴于顯示器或者平面，空間中的任何位置都可以用于顯示信息，充分解決了辦公或生活中空間利用率低，信息顯示范圍有限而限制工作效率的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅偉，王燕一，侯霞，等.混合現(xiàn)實技術(shù)常見應(yīng)用場景[J].2016，12：23-24.

[2] 安德魯·布拉夫.造物 交互 一個混合現(xiàn)實的社交玩?？臻g[J].2019，6：121-122.