_增强现实_在传统出版领域中的应用探索_张健

摘 要 “增强现实”终端以其富于想象的创意形式、独特的阅读体验、新颖的营销手法，被誉为继纸媒、唱片、电影、电台、电视、互联网和移动终端之后的第八类媒体。其与各类传统媒体交叉变异，营建出复杂的当代媒体景观。文章探讨“增强现实”在传统出版领域中的应用途径，结合具体案例，对“增强现实”类出版物的基本范式和设计方法进行探讨，并提出相应的解决路径。

关键词 增强现实；数字出版；出版体验；第八类媒体

“增强现实”在传统出版领域中的应用探索

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张 健 蔡新元

华中科技大学建筑与城市规划学院，430070，武汉

1 “增强现实”简介

1.1 “增强现实”概念及特征

“增强现实”（augmented reality ，简称AR ）作为当前一种先进的计算机图像技术，是指计算机

通过模拟和仿真技术将虚拟的感官信息（听觉、嗅觉、触觉、视觉等）应用于真实世界，实现虚拟对象与现实世界的即时、巧妙叠加，并使之为人所感觉和认知，制造出一种超现实的感官体验。[1]

“增强现实”借多元的数码信息与交流方式来增强物理世界中的对象，具有维度丰富、虚实结合、实时交互3个特点。其不仅借助三维注册技术，使用户直接置身于这种三维信息空间中自由地使用和调整计算机产生的各种虚拟增强信息和对象；而且将虚拟对象与真实世界叠加融合为一体，实现用户与周围空间和虚拟对象的融合。1.2 “增强现实”类出版物的基本范式

传统出版物吸引读者、提升销量的关键取决于好的题材、精彩的内容或引人入胜的情节；抑或，其散发着的淡雅墨香亦使读者得以更深地沉浸于其中。而“增强现实”类出版物的不同之处在于：从静态转向了动态、从看阅走向了体验。当面

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本论文由教育部人文社会科学研究规划基金项目“虚拟博物馆设计方法研究（11YJA760003）”资助。

新闻类APP 在内容呈现形式上要提供集视、听、感、触于一体的综合性信息体验。通过增加新闻类APP 呈现内容的方式无疑是一种可以讨好读者的方法。移动智能终端事实上已成为移动多媒体应用终端，传统的仅仅以文字为载体的新闻信息沟通方式将在这场多媒体数字化浪潮中逐渐落伍。新闻类APP 应该成为集视觉、听觉、触觉、感受于一体的综合性统觉信息服务体。这是对传统媒体的彻底颠覆，也是面向未来时代的信息服务的历史必然。

参考文献

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展状况统计报告[R].2013（1）：4.

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[6] 徐园，张德君.报纸App 现状及体验研究[J].新闻

实践，2012（9）：11.

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对一本“增强现实”类出版物时，人们既可像面对通常的纸质印刷品一样以传统方式翻阅，也可借“增强现实”技术与书中的情节或角色互动。进一步说，当读者沉浸于书中的某一精彩内容或情节时，书中的人物、场景、情境等却会在瞬间被激活，如舞台剧般真实地在眼前演绎，并与读者进行互动和游戏。这意味着“增强现实”类出版物不仅为传统出版物增添了独特的魔幻色彩，而且也为其带来转变的机会。

“增强现实”类出版物的实现原理及具体范式可概括如下3个方面。一是用户将电子终端设备上的摄像头对准图书、报刊、卡片等印刷品上的某一特定标记或图像。二是计算机摄像头通过对印刷品上的特定图标进行识别和计算，调用预置在电子终端数据库中的影像内容。三是在电子终端设备的显示器上生成虚拟的信息化内容；同时，此内容按预先设置自动匹配、叠加于真实图像中，从而实现虚拟和现实共存、融合的情境。

以Total Immersion公司开发的汽车“增强现实”宣传品为例，在用户手持的纸质宣传品上印有一款汽车的图片，借助显示屏下的摄像头（也可以是手机或其他移动终端设备的摄像头），计算机识别出这个二维标识码，并在显示屏中显示出这款车型的三维影像，用户不仅可以通过转动纸媒的角度来对该车进行360°的立体观察、审视每一个工艺细节，而且可以自由更换汽车颜色、查看内部结构，并调用视频文件来进行补充了解。这种虚实结合、实时交互的“读阅”方式，力图最大限度地实现人与内容的无接缝融合。

2 “增强现实”类出版物的设计方法

当前，“增强现实”类出版物还未形成成熟的设计及商业模式，设计师可以尝试在创新理念与市场需求、新奇性与适销性之间把握合适区域。其设计应在掌握传统设计思路和方法的基础上，借助新技术和新工艺来激发设计灵感，寻求契合新技术、新工艺的设计路径。具体而言，可从以下4个方面着手应用。

2.1 总体框架的构建

首先，以用户为中心展开思考。产品的价值与销量直接受用户心理与行为影响，读者在阅读过程中所产生的积极或消极情绪即决定了一种出版物的命运。因此，其一，设计师应细分读者特点和审美需求，按照年龄、职业等来划分读者群，同时多与用户进行沟通，深入了解用户习惯；其二，设计师应尝试站在用户角度去使用自己设计的产品，这种以产品为依托的沟通，是有效检验出版物设计效果的方法。

其次，要预设一个整体概念。具体包括：用户研究与市场定位；纸质出版物与“增强现实”数字内容的衔接、过渡；既要考虑从内容演绎、艺术表现、三维制作、动画设定、声效控制和互动关系等方面满足作品在视觉等感观体验上的功能，又要思量读者在阅读过程中的感受和体验结果等。

第三，于各类接缝中协调创新。“增强现实”类出版物虽然是个新概念，但其具有极强的跨界性：从传统纸质出版物到增强现实高新技术产品，从技术编程到情感性设计，从信息技术应用到认知心理学等；“增强现实”类出版物正是在这些貌似对立的概念和领域中碰撞出来的，它们间的接缝处不仅是设计师进行设计创新的切入点，而且是各类问题暴露的关键处。因此，在这类接缝中的协调创新必须成为总体框架构建中的一个重要部分。

2.2 人—书—虚拟物关系的确立

增强现实技术赋予了传统出版物新的功能，图书不再是枯燥的呆板页面，而是生动的虚拟影像、趣味游戏等；阅读也不再是单一的信息接收，而是人—书互动、人—人互动（与其他读者交流经验、感受等）。其本质在于确立一种新的人—书—虚拟物关系。那么，在这一关系体系中，人、书、虚拟物三者如何在确立自身特点的基础上再来实现彼此融合呢？

2.2.1 人的界定

增强现实技术为传统出版物注入了新元素，高科技与传统工艺、虚拟与现实的结合，为读者带来了全新的阅读体验，这种体验的完整性建立在读者、书和虚拟对象三者间的紧密联系的基础上。人在这里具有三重属性：

其一，人是开启者。“增强现实”类出版物的数字内容必须由人的介入来开启，通过对某一“开

关”的触碰或是摄像头对某一符号的识别来实现。因此，设计时应考虑到这一行为的顺达性。其二，人是使用者。从图书翻阅到与虚拟对象间互动行为的发生，要避免过分强调外在的艺术美感而忽略了产品的实用性。应在视觉语言的设计上充分了解用户的心理特征，给予用户正确的使用方法的暗示和引导，确保整个交互过程畅通无阻。其三，人是体验者。信息时代设计的一个重要主题就是体验性，而这一消费概念正是由人的需求所引发的。设计过程中应考虑的重要问题是：如何让计算机（包括软、硬件）的行为更友好，如何创造更具趣味的体验，如何使读者获得更好的自我认同感。

2.2.2 书的设计

与惯常思维中认为高科技类图书会和传统图书形成对立关系的理解不同，纸质书在开发“增强现实”类出版物中的作用是举足轻重的。它既是传统意义上的信息载体、感性体验提供者，也是“增强现实”类出版物的虚拟内容载体、虚拟体验创造者。纸质书从以下3个方面构成人—书—虚拟物关系中的有效环节。

首先，纸质书是原型书。在“增强现实”类出版物的设计中，对纸质书的设计可以被理解为原型书的设计，我们可以像传统的图书装帧设计那样对其开本、装订、材质、结构、版式等进行各类常规装饰处理，如精心的封面设计、版式编排、纸质选择、镂空、折叠、压纹、起凸、线装等。从外观、结构、材质上来看，纸质书与“增强现实”类出版物并无异处；但所不同的是，上述设计要在设计之初就得考虑创意与技术的结合，为其后的步骤预留虚拟想象和演绎的空间。

其次，书是标识物的汇集处。“增强现实”类出版物中虚拟内容的启动要借助摄像头对纸质书上某一图标或影像的识别，从而唤起与调用计算机主机中的数字内容，进而一起在屏幕中合成虚拟影像。书中的标识物可被理解为铺垫、钥匙，它以二维、静态的方式为一幕幕“鲜活舞台剧”的开演做好“报幕”工作。因此，针对作为标识物汇集处的书的设计，应该考量如何使这些标识物的存在恰到好处，既便于机器、人眼的识别，又能与原书内容协调一致。

第三，书是虚拟体验的构建者。纸质书还有一个重要的作用，即配合数字内容来实现虚拟影像的完美叠加和演绎。当纸质书的影像被摄像头采集进屏幕时，其即升级为一本神奇的“魔法书”。书中的印刷图像与计算机中的数字内容相互配合烘托，展现出各种丰富的视效与情境，供读者欣赏、互动、游戏。纸质书针对这一环节的设计重点是：图书的结构和绘制内容等在保持自成一体的前提下，最大限度地为虚拟影像的演绎构建更奇妙和真实的场景。在此，英国儿童畅销书《猫武士》的虚拟化设计是前述概念很好的案例；“增强现实”类出版物的设计既可从纸质原型书的设计开始，也可选择为已有的书作增值服务，《猫武士》选择的是后者。

2.2.3 虚拟物的设计

虚拟物是增强现实技术通过摄像头的识别功能，在显示媒介（显示器、手机屏幕、投影幕布等）上展示的虚拟影像。虚拟物具有两个特点：其一，虚实叠加性。虚拟物存在与出现的标志是虚拟影像与摄像头捕捉的真实环境的叠加，正是在这一虚实交汇的情境之中产生增强现实的虚拟体验。其二，多元开放性。虚拟影像的表现方式是多元的，既可以是二维平面或三维立体的，也可以是不同艺术类型和风格流派的，还可以是音频、视频、动画剪辑的动态影像。无论其形态如何，其目标都在于将读者与虚拟对象巧妙地叠加于同一时间和空间中，使其突破真实生活中由人类时空观约束而产生的时间、空间有限感，经验到超越时空的某一奇妙瞬间。因此，对虚拟物进行设计的核心在于，如何借纸质书的固有图像、逾越人的惯常时空体验去塑造这一奇巧的瞬间。那么，什么样的东西会让我们产生新奇的感觉？其一是一个陌生事物的出现；其二是人类自身感知系统的置换。基于此，针对虚拟物的设计可主要从上述两方面进行突破。

一方面，将虚拟物视作一个被发现的异度空间。无论何种类型的设计，其核心要义都在于创意，以奇特的面貌和不落凡尘的气息给人带来愉悦享受。当然，这里所说的创意是围绕作品定位的创意；创意就是去发掘一种新的事物、状态或体

验。虚拟物的设计也是如此，或是图像风格、或是三维特效、或是成像方式、或是交互手法、或是其他，选择其中的一点，去设想自己来到了一个未知的星球，什么事物或何种状态会给你带来奇幻感受？这是创意的一个基本切入点。

另一方面，将虚拟物作为读者感知能力的延伸体。创意是天马行空的，但须落在实处。如何在虚拟物和用户之间搭建起沟通的桥梁，即对易用性的考量，是虚拟物设计必须注意的另一方面。虚拟物应是美的，也应是可用、易达的。其设计（如影像内容、虚拟界面、交互方式等）要符合读者的阅读和操作习惯，让用户与虚拟物的互动行为自然、容易和顺利。或言之，将虚拟物作为读者感知能力的自然延伸体。这契合了诺曼“以用户为中心”的设计主旨，即“在用户意图和所需操作之间、操作与结果之间、可见信息与对系统状态的评估之间建立自然匹配关系”[2]；以期为用户的每次交互体验带来积极的情绪，促使整个阅读过程的完整、连续进行。

2.3 体验性的完善

当代美学的一个重要转向是“体验美学”价值的突显。当经验科学的精确性、实证性原则与人的感性原则间形成长期、剧烈冲突之时，与人、人的生命、生活密切相关的感性体验彰显出价值。体验美学主要对“增强现实”类出版物产生以下影响：其一，审美方式从静观转变为体验。对体验美学来说，人只有在体验中才与世界构成审美关系；同时，人既是体验的主体，也是体验的客体。它意味着人与世界的一体，一方面借“我”来认知世界，另一方面，世界即是“我”的延伸（或曰“身体”）。[3]这完全不同于传统美学与艺术欣赏那依托于视觉的、独立于对象之外的静观方式。审美开始与听觉、触觉等其他人类感官建立起紧密关系。其不仅被认为满足与促成了更美好的感官体验，而且被认为促进了信息传播效率。其二，审美对象从结果转变为过程。与传统美学将一件绘画或雕塑作品视为审美的对象不同，体验美学强调对过程的审美，即在对某一过程的亲历、经验中获得愉悦感。阅读已经突破了传统的视觉体验，而开始与听觉、触觉等息息相关。[3]

那么，对“增强现实”类出版物来说，如何才能更好地来完善这一体验性的表达呢？计算机及各种高新技术的发展极大地促成了体验美学的实践。从对纸质书的静态阅读到对虚拟影像的多感官互动体验，从作为阅读的书本到与书本的互动游戏，体验性的完善被分解为可知觉性和趣味性两个方面。

一方面，对多知觉性的培育。从视觉方面来说，应借助增强现实技术对静态视觉方式突破，以动态、多样的视觉形象来承载信息语言，以生动、活泼的语言来提高读者阅读的主动性；从听觉方面来说，应借助增强现实技术对声音的植入与处理来赋予图书更多的活力，使声音成为阅读体验的一部分；从触觉方面来说，应充分利用纸质媒介的质感差异所带来的心理体验差异，将其与增强现实技术巧妙结合，创造出新的体验。如将纸质书某处的材质或肌理作为自然引导来设计触碰点，引导出一些数字内容。结合上述多感官的增强现实技术，将使阅读转化为一种更感性和愉快的沟通方式。

另一方面，对趣味性的塑造。完善体验性设计的另一个重要途径是对趣味性的表达。从纸质书方面来说，图书材质的选择、装帧形式的多样（异形、镂空、立体设计等）、信息内容的可视化设计、艺术风格的多元等，都是赋予其趣味和活力的有效方法。而从虚拟物方面来说，趣味性营造的基础在于融合的无接缝和沉浸感的强化两个方面：其一，注重虚拟对象与现实环境的巧妙结合，其过渡力求自然、流畅；其二，注重一种沉浸感的植入，即读者面对该影像时所产生的强烈带入感，读者宛若置身于真实环境中，并与虚拟对象忘我互动。在此基础上，其他诸如生动内容、奇趣情节等的设计才具有发挥、演绎的可能性，意即于“增强现实”类出版物，感官体验的真实性是构建其“阅读”趣味性的根本。

与前面的《猫武士》不同，在儿童环保主题图书《城市呼吸》中，作品尝试了从纸质原型书到“增强现实”内容的连贯设计。在纸质书设计中，充分考虑了儿童这一用户对象，选择其易于接受的二维卡通形式进行抽象环保概念的演示。当虚拟内容

被启动时，各类二维、三维的动画伴随着亲切的音乐和语言对相关概念进行补充。受测试儿童对于这种新的“阅读”方式都充满了兴趣，该书被反复翻阅，理由是他们觉得像做游戏一样很好玩。

2.4 交互性的实现

信息时代的一个重要特征是我们的生活和工作中充斥着各类基于软件、硬件的新科技产品，“增强现实”类出版物正是这样一种产品。在这一复杂的软—硬件、虚拟—真实、人—机相叠加的系统中，如何来更好地实现其交互性呢？这需要从以下两方面加以考虑。

一方面，选择适合的硬件与开发平台。“增强现实”类出版物的开发必须借一定软、硬件的支持才能得以实现，其包括硬件平台与开发平台两个方面。对于硬件平台来说，整套增强现实系统中的主要硬件设备包括采集设备（摄像头、DV等）、处理设备（PC机、Mac计算机等）、显示设备（LED 显示器、投影仪等），分别负责图像采集、数据处理、图像显示工作。硬件平台的发展日趋走向便携式和集成式，如将多种硬件模块集成到一个设备上的谷歌眼镜（Google Glass）、智能手机等。对于开发平台来说，利用Adobe Flash、Unity3d、Microsoft Visual Studio、Xcode等交互开发平台，都可为文本、图形、动画、视频、音频等信息的前期预处理提供良好支撑。上述硬件与开发平台各有侧重和优劣势，在作“增强现实”出版物设计时，应据需选择。

另一方面，创建基于用户研究的交互界面。“增强现实”类出版物与传统图书的不同在于其阅读过程会由一些交互界面来作引导。这些交互界面依托于各类显示设备，在读者和图书之间建起一个沟通平台，其作用包括用户自身表达与图书信息输出。因此，此类出版物的设计需强化用户需求匹配，优化用户体验。其一，将对书的“阅读”概念转变为“使用”概念。要从用户角度出发，考虑用户对信息的接受和处理能力，借自然匹配的设计观念让用户轻松、迅速、愉悦地记住信息使用关系的界面结构。其二，遵循“可用、易用、好用”（usefulness, usability and emotionality）原则。其包括直观的界面和流畅的信息结构，有用、可用、可寻、可意和可信的信息，用户交互的高效率等具体内容，要力图在静态纸媒印刷图案、动态立体虚拟影像及用户“使用”行为间建立起有效联系。[2]

3 结语

2013年5月，德国最大的全国性新闻报纸《南德意志报》（SüddeutscheZeitung，SZ）发行了旗下杂志《星期五》的增强现实版本。该杂志利用智能手机的增强现实技术来激活杂志页面上包含的3D插图、交互式视频、带超链接的访谈、借手机摄像头显示答案的纵横字谜游戏等多种增强现实体验。诸如此类的“增强现实”出版物以其富于想象的创意形式、独特的阅读体验、新颖的营销手法，得到社会及公众的广泛支持与肯定，成为未来最具潜质的媒介之一。随着诸如“谷歌眼镜”等这类增强现实工具与人类日常生活的不断贴近，随着增强现实终端一跃成为继纸媒、唱片、电影、电台、电视、互联网和移动终端之后的第八类媒体，“增强现实”类出版物将如何改变我们的生活？其产品又将具有怎样的盈利模式？“增强现实”型的杂志、报纸、宣传单和包装盒在未来将如何纵横于我们的世界？无论如何，对可能的商业化道路的探索，对一种适用的出版体系的实践，对用户群行为与心理需求转化的捕捉，对潜在的出版产品的开发等问题的思考，都将成为我们在未来相当长一段时间内需要解决的难题。

参考文献

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AR技术应用介绍

A R技术应用介绍 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

3D小熊玩腻了？几款AR增强现实软 件介绍 2015-03-06 18:13:40 来源：pconline 原创作者：唐山居人责任编辑：caoweiye (评论25条) 返回分页浏览 比3D小熊更好玩：魔幻家具随你摆弄 风靡微信的“3D小熊”大家都玩了吧，很多人都想知道其背后的原理是什么。通俗来讲，奇幻咔咔的实现原理并不复杂，就是通过摄像头识别图片，调出程序中的虚拟动画，来让小熊唱歌跳舞。其背后的技术，则被称为增强现实（AR技术，Augmented Reality的简称）。 图01 最近在微信上风靡的“3D小熊” AR就是我们平常所说的，将真实世界信息与虚拟世界信息“无缝”融合的一种技术。它是通过摄像头、传感器、实时计算以及智能匹配技术，将虚拟信息直接叠加到

真实世界的一种形式。两种信息相互补充、叠加，进而实现增强现实这一终极目的。 其实AR应用在现实中已经起步很长一段时间了，最有代表性的就是前段时间微软Windows 10发布会上推出的那具Hololens眼镜（全息虚拟现实眼镜）。当然Holole ns的技术含量太高，价格也非一般用户能够接受（至少现在是这样），那么我们身边有没有什么“物美价廉”的AR应用可以耍一耍呢？ 图02 微软在Win10发布会上展示的Hololens全息虚拟现实眼镜 1. 哈根达斯——2分钟的音乐会 Concerto Timer是这家着名冰激凌企业推出的一款AR应用，使用方法几乎和3D 小熊一模一样，就是下载这款软件，然后通过摄像头对准任意一个哈根达斯商标，这时瓶盖上就会出现一个虚拟的音乐家演奏小提琴曲。而且这款应用最大一个亮点是，如果你买一盒就会出现一个小提琴手，买两盒则会多出一位大提琴手加入演奏。实话实说，营销的确给力！

虚拟现实应用领域

虚拟现实技术应用领域 一、虚拟现实在城市规划中的应用 城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，虚拟现实技术可以广泛的应用在城市规划的各个方面，并带来切实且可观的利益：展现规划方案虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。规避设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。加快设计速度运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，只要修改系统中的参数即可。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金，提供合作平台。 虚拟现实技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公

众可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图。有效的合作是保证城市规划最终成功的前提，虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。加强宣传效果对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。 二、虚拟现实在医学中应用 VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外科工具（如手术刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官等。但该系统有待进一步改进，如需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生恬状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。

虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展 摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。 关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势 一、虚拟现实的概念和特性 虚拟现实(Virtual Reality，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。 二、虚拟现实技术的发展历程 虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。 第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。 第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。 第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。 第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到

虚拟现实技术应用及其未来展望

虚拟现实技术应用及其未来展望 虚拟现实是利用计算机、电子技术、图像技术、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机领域的最新技术, 是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。虚拟技术是一门富有挑战性的交叉技术、前沿科学和研究领域。目前虚拟技术已涉及到军事、教育、医学、心里学、商业、影视等领域,是21世纪的重要发展学科。 一、虚拟技术的特征 虚拟环境是利用计算机生成并控制的,因此人处在利用虚拟技术创建的拟环境之中和真实环境是没有差别的。虚拟现实具有3个最突出的特性:交互性、沉浸性和构想性。 1、交互性： 人们可以通过使用专门的输入和输出设备(主要通过数据手套、头盔、数据衣等)以自然地方式(如自身的语言、动作等)和虚拟世界中的对象进行交互操作和交流。 2、沉浸感： 沉浸感是指用户在纯自然的状态下借助交互设备和自身的感知觉系统对虚拟环境的投入程度。虚拟世界给人一种身临其境的感觉。 3、构想性：指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识,从而使用户深 化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维,使抽象概念具体化。 二、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术应用非常广泛,它可以用于军事、教育训练、设计规划、产品建模、心理学治疗及艺术与娱乐等多方面。 1、军事领域 虚拟现实技术已成为军事和航天领域的先锋技术虚拟技术最初是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的。现在广泛用于各兵种部队的战术研究、演习、模拟训练和培训等,战斗实验室已成为数控战士的战场。 “司令部军事演习”也已成为一种军事演习的重要形式,这类演习可用于为未来战争组织装备、主导原则和综合训练等决策提供参考数据。美国航空航天局埃姆斯研究中心还建立了一座虚拟实验室,它所拥有的飞机模型器无论从规模上还是从逼真程度来看都处于世界之最,主要用于研究现在的或拟议中的飞机飞行控制、制导、座舱显示、自动化和操纵的品质,它能够获得有关飞机性能的实时数据和视图,并且航空研究人员和设计师坐在家里就可以“进入”该实验室进行操作,其灵敏度远远高于现在的任何其他此类研究手段。 虚拟现实技术在军事领域中发挥着重要的作用,被广泛的应用于军事训练、武装装备的研究和生产以及军事教育等各个方面。目前的军事模拟训练

虚拟现实技术的应用研究

虚拟现实技术的应用研究 来源:毕业论文网 摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用日趋广泛和深入。基于此，本文 将深入浅出地对虚拟现实技术的定义、应用领域、未来的发展前景和存在的问题进行介绍，重点阐述虚拟现实技术的应用领域以及相关研究，以期使读者对于虚拟现实有一个相对明 晰的认知。本文内容介绍：在第2部分会对虚拟现实技术进行简单介绍;第3部分将部分应用虚拟现实技术的领域进行介绍;第4部分描述虚拟现实技术研究现状和前景;在第5部分 对全文进行总结。 关键词：虚拟现实技术研究现状虚拟现实应用虚拟现实发展前景 一、引言 虚拟现实对于很多人来讲还是一个比较新的词汇，也可能你听说过，但并不了解，只 是认为佩戴显示设备，观看虚拟出来的内容，有身临其境之感，以为这就是虚拟现实技术。不尽然，那虚拟现实技术究竟指什么呢?本文将为读者解决这个困惑。 二、虚拟现实技术简介 2.1什么是虚拟现实技术 虚拟现实技术即虚拟现实。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高 新技术。从本质上来说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具 应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。 2.2虚拟现实技术特征 虚拟现实技术主要有四个特征：(1)沉浸性：主要是指让计算机产生一种虚拟的环境，让参与到其中的人有一种和现实世界一样的感觉，就如身临其境一般。(2)交互性：主要是指用户对计算机模拟出的虚拟环境中的物体具有可操作性和从虚拟环境中的物体上得到的 反馈。(3)想象力：主要是指虚拟现实技术它具有很广阔的想象空间，不仅可以模拟出现实存在的世界，而且还可以模拟出不存在的环境。(4)多感知性：主要是指这项技术不仅能够让我们感受到视觉和听觉这两种一般计算机就可以给我们提供的感觉外，还可以给我们提 供触觉、味觉等一般计算机难以模拟出的感觉。 三、虚拟现实技术的应用领域 虚拟现实技术在很多领域内均有比较理想的应用，如教育与培训、娱乐与艺术、医学、军事、商业等领域，下面我们将就其中几个比较典型的应用领域展开叙述。 3.1教育与培训

增强现实技术的未来趋势

业界关于虚拟现实和增强现实的探讨已经持续了很长一段时间，似乎所有人更看好虚拟现实技术，认为虚拟现实终将领先增强现实成为下一个风口。可是事实会如同预期一般吗?值得深思。 多因素制约虚拟现实市场短期难井喷 索尼、微软、三星以及HTC等科技企业巨头陆续向虚拟现实市场布局，从而导致大批的初创团队以及互联网企业也闻风而动进入这一战场，一时间各类VR硬件设备开始成堆的出现在大众眼前。的确，在众多厂商的共同推动下，虚拟现实的发展更加迅猛，无论是在今年的E3游戏展会还是ChinaJoy 游戏展虚拟现实都是展会的主角。可是正当大伙一窝蜂的追捧虚拟现实之际，虚拟现实高速发展过的程中厂商所遭遇的难以跨越的障碍也越来越多。硬件技术方面，虚拟现实设备长时间使用给用户带来的眩晕感无法完美解决是硬伤。而在内容上，VR游戏就是一个很好的例子，动作游戏无法到达百分之百的拟真以及恋情游戏的情色因素给玩家带来的刺激感都将成为VR游戏发展的不易之处。反观现如今增强现实市场，令人意外的是增强现实市场已经出现了新的格局。虽说与虚拟现实相比较，一直以来增强现实市场发展的背后少了一批厂商的推动。但是从目前这两款技术在各个领域的表现来看，增强现实确实已经虚拟现实略胜一筹。 发力汽车市场增强现实应用率先突围 作为人们中的交通工具之一，汽车行业想必大伙并不会陌生。伴随着时代的发展，汽车不断的更新迭代，配置已经越来越高端，因此融入高端科技技术的创新也成为了汽车厂商的核心竞争之一。然而虚拟现实以及增强现实的出现汽车从某种意义上来说也起到了推动汽车行业发展的作用。据了解，在美国汽车制造商福特汽车的车间内，就是使用的VR技术来帮助它的生产线工作，美国福特汽车制造商开设了能够体验身临其境生产产品的福特汽车环境(FiVE)实验室。另外，还有消息透露三菱汽车也已经内置增强现实技术到它的eX概念车挡风玻璃上。不仅仅只是三菱汽车，目前日本汽车制造商本田公司也在使用这项技术。在2015年第44届东京车展上，本田将正式推出了一款内置AR在风挡玻璃的紧凑型概念车。毫无疑问，针对虚拟现实以及增强现实整个汽车市场以及展开布局。但是我们换一个角度分析，就应用市场目前虚拟现实汽车应用却尚未实现，与之相反的是增强现实汽车应用正在逐渐普及，这一点便是现如今虚拟现实和增强现实相比较的弱势之一，增强现实技术已然成为开发汽车应用的首选，前途将更加明朗。 促进电商的发展 AR技术成一大法宝 日前，世界增强现实博览会在西安高新开发区都市之门圆满落下帷幕。本次大会期间，美国增强现实公司Catchoom的CEO及联合创始人David Marimon向参会的观众阐述AR好行业的未来，并表达了自己对虚拟现实以及增强现实的看法。Catchoom是一家专注于图像识别和增强现实平台开发的风投公司，目前与多级AR技术提供商业建立了合作的关系。作为一枚资深的科技行业从业人士，David Marimon所分享的干货具有着一定的信服力。在本次大会上David Marimon表示AR技术将会促进O2O 模式的发展，并且他还就此举了些增强现实技术在O2O商业模式发展中的成功案例。而实际上，在商业中AR 技术现如今已经应用到许多处地方。在香港的市民在地铁站等车只要你站在某个位置，就会出现一个虚拟美女与其互动，同时会出现一个楼盘的相关信息。这个“大发现”一传十，十传百，结果很多市民排队与虚拟美女互动，该楼盘的广告信息，也因此得以“病毒式”传播。还有一些发布会，企业在演示自己生产的列车时，“列车”突然开上了演讲台，迅速将听众的热情调动起来，该发布会的传播效果也因此得以最大化。可见，AR技术在产品推广方面的魔力，几乎无所不能的。在此背景下，毫无疑问，AR技术将给电商带来很多商业机会，促进电商的发展。纵观全球所有产业，更多的还是增强现实技术带来的精彩表演。似乎在这一方面更具想象力的虚拟现实已然落败下马，虽说虚拟现实有着自己的长处，但是潜力尚未被开发出已然成为事实。 中国AR潜能巨大规模或将领先于VR

增强现实技术综述

增强现实技术综述 摘要：增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。本文先介绍了增强现实技术的概念，进而描述其未来发展趋势以及应用场景 关键词：增强现实技术投影技术3D技术跟踪注册技术前景展望 一、增强现实技术简介 增强现实（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界 套在现实世界并进行互动。 AR是一种将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息,通过计算机视觉等科 学技术,应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。通 过AR技术,真实的环境和虚拟环境叠加到同一画面或空间。 这种技术最早于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。 二、增强现实技术的基本原理及特征 （一）工作原理简介 移动式增强现实系统的早期原型增强现实的基本理念是将图像、声音和其他感官增强功能实时添加到真实世界的环境中。听起来十分简单。而且，电视 网络通过使用图像实现上述目的不是已经有数十年的历史了吗？的确是这样， 但是电视网络所做的只是显示不能随着摄像机移动而进行调整的静态图像。增 强现实远比您在电视广播中见到的任何技术都要先进，尽管增强现实的早期版 本一开始是出现在通过电视播放的比赛和橄榄球比赛中，例如Racef/x和添加 的第一次进攻线，它们都是由SporTVision创造的。这些系统只能显示从一个 视角所能看到的图像。下一代增强现实系统将显示能从所有观看者的视角看到 的图像。 在各类大学和高新技术企业中，增强现实还处于研发的初级阶段。最终，可能到这个十年结束的时候，我们将看到第一批大量投放市场的增强现实系统。

VR虚拟现实应用的几个领域

VR虚拟现实应用的几个领域 VR虚拟现实应用是利用计算机模拟产生的一个三维空间的虚拟世界，提供人们关于视觉、听觉等感官的模拟，让人们如同身临其境一般，没有限制地观察虚拟空间内的所有事物。虚拟现实是指用计算机设别所产生的一种特别的环境，人可以经过各种特别设备将自己所想的所用的“投射”到这个环境中，并操作、控制环境。 虚拟现实关键技术 1?声音 人能很好的判断声音的来源和方向，在水平的方向上，我们可以靠声音的相位差别及强度的差别来确定声音的方向，因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的，会有一种方向感。现实生活里，当头部转动时，听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中，声音的 方向与用户头部的运动无关。 2?显示 人在看周围的画面时，由于两只眼睛的位置不同，所看到的结果也是不一样的，这些画面都综合起来才形成了整体的景象。在VR系统中，双目立体视觉起了很大作用，用户 的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，显示在不同的显示器上。在人造环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态，而用户也是如此，用户看到的景象是 由用户的位置和头（眼）的方向来确定的。 VR虚拟现实应用 VR 旅游时代的到来，不仅刷新了传统枯燥的宣传模式，提升了游客出行的冲动，而且赋予了旅1?旅游

行革命性的感官体验，加深了游客对目的地的预期认知。 JUSTBEHERE 拥有全球最大旅游目的地全景视频资料库，覆盖30 多个国家的700 多段全景视频（持续增加中），''到此一游'' 为消费者提供真实、生动的观看体验，同时也为旅游目的地和各地旅游局提供全新的展示推广平台。 2. 购物 运用VR 技术，利用计算机图形系统和辅助传感器，生成可交互的三维购物环境。这将突破时间和空间的限制，真正实现虚拟购物的理念。让你身临其境的感受虚拟购物带来的便利与新鲜感。VR 购物能够大大增加线上商品的真实感，让用户可以360 °无死角的体验商品的特性，甚至通过虚拟技术能拥有实体店所没有的惊喜和体验，为用户提供VR 购物选择的多样性。3. 医学 在虚拟的环境中，可以建立虚拟的人体和手术工具等设备。可以非常容易的了解人体的各个器官和结构，比现在所采用的教科书方便的多、有效的多。医生在做真正的手术之前，可以通过虚拟现实技术的帮助，可以再显示器上重复地去模拟手术，提高手术的熟练度。在远距离遥控外科手术，手术过程中的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生活状况，乃至新药研制等方面，虚拟现实技术都能发挥十分重要的作用。 VR 新技术越来越多地渗透到医疗中，欧美国家已经尝试过在VR 领域和医疗技术创新性结合，在国内拥有着全球领先的VR 技术团队的云舞科技也积极地布局相关领域发展。 VR 和医疗结合将产生奇特的化学反应，能够帮助改善人类生活的质量，我们可以从中获得很多有益的启示，从而使得我们的医疗过程更加便利，这无疑也是VR 给我们带来的全新价值。 4. 娱乐游戏

AR技术应用介绍

3D小熊玩腻了？几款AR增强现实软 件介绍 2015-03-06 18:13:40 来源：pconline 原创作者：唐山居人责任编辑：caoweiye (评论25条) 返回分页浏览 比3D小熊更好玩：魔幻家具随你摆弄 风靡微信的“3D小熊”大家都玩了吧，很多人都想知道其背后的原理是什么。通俗来讲，奇幻咔咔的实现原理并不复杂，就是通过摄像头识别图片，调出程序中的虚拟动画，来让小熊唱歌跳舞。其背后的技术，则被称为增强现实（AR技术，Augmented Reality的简称）。 图01 最近在微信上风靡的“3D小熊” AR就是我们平常所说的，将真实世界信息与虚拟世界信息“无缝”融合的一

种技术。它是通过摄像头、传感器、实时计算以及智能匹配技术，将虚拟信息直接叠加到真实世界的一种形式。两种信息相互补充、叠加，进而实现增强现实这一终极目的。 其实AR应用在现实中已经起步很长一段时间了，最有代表性的就是前段时间微软Windows 10发布会上推出的那具Hololens眼镜（全息虚拟现实眼镜）。当然Hololens的技术含量太高，价格也非一般用户能够接受（至少现在是这样），那么我们身边有没有什么“物美价廉”的AR应用可以耍一耍呢？ 图02 微软在Win10发布会上展示的Hololens全息虚拟现实眼镜 1. 哈根达斯——2分钟的音乐会 Concerto Timer是这家着名冰激凌企业推出的一款AR应用，使用方法几乎和3D小熊一模一样，就是下载这款软件，然后通过摄像头对准任意一个哈根达斯商标，这时瓶盖上就会出现一个虚拟的音乐家演奏小提琴曲。而且这款应用最大一个亮点是，如果你买一盒就会出现一个小提琴手，买两盒则会多出一位大提琴手加入演奏。实话实说，营销的确给力！

虚拟现实技术及应用

虚拟现实技术及应用 Virtual Reality Technology and Application 课程编号：30420132 学分数：2 开课单位：计算机技术与自动化学院 课内总时数：40（其中实验14学时） 任课教师姓名及职称：张大坤教授、刘坤良讲师 开课学期：第2学期教学方式：讲授＋实践 一、教学要求及目的 本课程是介绍计算机学科前沿技术的一门任选课。着重介绍20世纪90年代末兴起的虚拟现实技术的发展概况，并讲述最有影响力的基于Internet的虚拟现实建模语言VRML，使学生能采用VRML语言创建一个多彩的三维虚拟世界。 二、课程的主要内容 1．虚拟现实技术概论 人机交互技术的历史与发展 虚拟现实技术的基本概念 虚拟现实系统的分类 虚拟现实技术的主要应用领域 2．实现VR系统的三维交互设备 VR的三维跟踪传感设备 VR的立体显示设备 手数字化设备 其他交互设备 3．实现VR系统的相关技术 实时显示处理技术 三维虚拟声音 触摸和力反馈技术 三维建模技术 4．虚拟现实建模语言VRML基础知识 VRML语言简介 VRML的编辑器和浏览器 VRML的基础知识 VRML基本的节点介绍

5．设计VRML的虚拟世界 设计故事梗概 创建构件 传感器、事件及路由 动画和脚本 修改与调试 6．实践环节 实验1：VRML编程环境及简单形体创建 实验2：简单的虚拟场景的搭建 实验3：在虚拟场景中实现动态效果 实验4：创建一个实时漫游的虚拟场景 综合测试（考核） 三、教材及主要参考书 1、虚拟现实系统，张茂军，科学出版社，2001 2、虚拟现实技术，申蔚等，北京希望电子出版社，2002，9 四、预修课程 计算机图形学、多媒体技术 五、适用专业、范围 计算机应用技术专业、计算机软件与理论专业

AR增强现实技术经验带给教育的6大好处

精心整理 页脚内容 谷歌宣布计划在2017年秋季推出AR 未来课堂计划：“ExpeditionsAR ”，要将AR 技术普及到全球的课堂。这个AR 未来课堂计划可以让学生们在老师的带领下，在自己的教室里，“实地”考察活火山的喷发、生物的三维DNA/RNA 链的氨基酸组成，“去往”博物馆360度仔细欣赏艺术品、或者感受一下“身处”飓风中心是什么体验……微软的AR 头盔HoloLens 已经和多家教育机构合作，正将AR 应用于大学、医学教育培训等教育场景。苹果推出ARkit 开发平台，一跃成为最大的AR 平台，目测一大波AR 内容企业会利用ARkit 开发各种AR 教育内容。那么，AR 增强现实到底能给教育行业带来什么好处，从而吸引这么多科技巨头和创业企业进入AR 教育领域呢? 降低成本：有了AR 技术，很多课程所需的实体物料就不需要了。比如，在上人体解剖学时，通过AR 可以呈现3D 虚拟人体，使用者可以控制操控，观看三维立体图像，老师就不需要带人体模型了。在生物课上，采用AR 卡片的讲课方 趣味性高：因为AR 呈现的内容全部是3D AR 技术，学生们的课堂体验从2D 跃升到3D 日常用品等那些原本就是现实中可见的三维物体，原子、几何等那些抽象或肉眼不可见的内容，AR 们。另外，AR 的学习意愿、激发学习兴趣，提高学习效果。 三星在2016年6月展开了全国调查，教师和学生都对增强现实技术应用有非常正面的看法。约68%86%的受访教师称，强现实会让学生非常兴奋。 团队协作：当学生们用AR 的方式参与到教学中。AR AR 教育使得分已经被用来让不同国家地区的科学家一起在一个建筑挖掘 融合的AR AR 技术引进到海南省。 AR 技术，完全可以进行虚拟的老师认为化学物品不安全，实验部分取消，取而代之是影片观看等常规动作。但有了AR 技术后，在不接触危险化学物品的前提之下，学生除了可以直观地看到整个虚拟的化学实验过程之外，还可以实现“往试管里添加物品”等真实动作，让实验更有体验感，同时非常安全。 正是因为AR 技术有这些巨大优势，我们相信，未来AR 将渗透到教育的各个角落，为教育行业带来一场影响深远的革命。

增强现实技术(AR)

增强现实技术(AR) 一、AR定义： 增强现实技术（Augmented Reality，简称AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术由1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。 二、技术原理： 增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。 增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。 增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器溶合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。 三、主要特点 AR系统具有三个突出的特点：①真实世界和虚拟世界的信息集成；②具有实时交互性；③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。

四、组成形式 一个完整的增强现实系统是由一组紧密联结、实时工作的硬件部件与相关的软件系统协同实现的，常用的有如下三种组成形式。 （一）Monitor-Based 在基于计算机显示器的AR实现方案中，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。它虽然简单，但不能带给用户多少沉浸感。Monitor-Based增强现实系统实现方案如下图所示。 （二）光学透视式 头盔式显示器(Head-mounted displays,简称HMD)被广泛应用于虚拟现实系统中，用以增强用户的视觉沉浸感。增强现实技术的研究者们也采用了类似的显示技术，这就是在AR中广泛应用的穿透式HMD。根据具体实现原理又划分为两大类，分别是基于光学原理的穿透式HMD(Optical See-through HMD)和基于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HMD)。光学透视式增强现实系统实现方案如下图所示。

虚拟现实技术行业应用范围

虚拟现实技术行业应用范围 1.城市规划 在城市规划中经常会用到虚拟现实技术，用虚拟现实技术不仅能十分直观的表现虚拟的城市环境，能运用三维GIS地理信息系统来表现直观的三维地形地貌，为城市建设提供可靠的参考数据。而且能很好的模拟各种天气情况下的城市，能了解排水系统，供电系统，道路交通，沟渠湖泊等等。而且能模拟自然灾害的突发情况。对于政府在城市规划的工作中起到了举足轻重的作用。 2.医学 虚拟现实技术在医学领域上的应用主要体现在医学动画上。传统的医学动画仅仅只能在平面、三维的角度展示医学原理、人体结构等。而虚拟现实技术的应用突破了视角的限制，让人能进到“体内”，在人体内漫游，以任意角度观察人体结构。 3.文物保护 虚拟现实技术在文物保护方面也是应用相当广泛的，埃及的金字塔就做过网上的体验中心，运用了全景虚拟技术和三维虚拟技术，而且IBM目前正在运用VR虚拟现实技术对北京故宫进行整个故宫的数字虚拟。届时大家也许可以在网上直接看到数字三维化的故宫。 4.交通 无论是在空中、陆地还是海洋河流的交通规划模拟方面，VR虚拟现实技术都有其得天独厚的优势，不仅仅能用三维GIS技术将各种交通路线表现得十分到位，更能动态模拟各种自然灾害情况。 5.房地产 近几年在房地产的表现和推广应用方面，VR虚拟现实技术被得到越来越多的应用，把虚拟现实和传统的建筑动画、地产动画结合起来，不仅十分完美的表现室内的环境和整个小区的环境，设施。还能表现不存在但即将建成的绿化带，https://www.docsj.com/doc/ea965946.html,喷泉，休息区，运动场等等。不仅如此，用户还能在三维的室内空间中自由行走、任意漫游、仔细欣赏小区的每一处风景。大大刺激了浏览者的感受。 6.游戏 对于游戏的开发，目前虚拟现实技术比较适合开发：角色扮演类、动作类、冒险解迷类、竞速赛车类的游戏，其先进的图像引擎丝毫不亚于目前的主流游戏引擎的图像表现效果，而且整合配套的动力学和AI系统更给游戏的开发提供了便利。 7.军事 虚拟现实技术就是诞生于军事应用，在军事应用方面很多，包括：模拟战场，模拟操作，模拟驾驶，模拟装配等等。都需要通过VR技术来实现。而且在相关军事工作汇报中也会有VR技术的支持。 8.家电 家电产品的展示、展览、发布上。运用虚拟现实技术不仅可以完美表现产品的外观，更能将其功能表现的淋漓尽致。而且家电行业产品种类繁多、数量庞大。市场需求量十分大，无论是使用全景虚拟还是视频虚拟还是三维虚拟技术都能在家电行业大有作为。

增强现实技术(AR)

增强现实技术(A R) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

增强现实技术(AR) 一、AR定义： 增强现实技术（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术由1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。 二、技术原理： 增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。 增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。 增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器溶合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。 三、主要特点 AR系统具有三个突出的特点：①真实世界和虚拟世界的信息集成；②具有实时交互性；③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。 四、组成形式 一个完整的增强现实系统是由一组紧密联结、实时工作的硬件部件与相关的软件系统协同实现的，常用的有如下三种组成形式。 （一）Monitor-Based 在基于计算机显示器的AR实现方案中，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示

增强现实技术的发展与应用

增强现实技术的发展与应用 增强现实技术将虚拟世界叠加在现实世界上，使体验者在虚实融合的世界进行互动，是近年来的研究热点。文章首先综述了增强现实技术的国内外研究现状，然后详细介绍了跟踪注册技术、3D显示技术和人机交互技术三项关键技术，最后对增强现实技术的应用发展进行阐述，并展望了其进一步的研究和发展。 标签：增强现实；跟踪注册技术；3D显示技术；人机交互技术 1 概述 增强现实技术是虚拟现实技术的一个重要分支领域，是近些年来各大高校和研究机构的研究热点。与虚拟现实技术使用户完全沉浸在虚拟世界环境中不同，增强现实技术将虚拟世界与现实世界相结合，把虚拟世界疊加在现实世界并进行互动，通过诸如各种成像眼镜、头戴光学透视显示器、投影仪等多种设备，为用户提供一个由虚拟信息和真实景物构成的混合式场景。1997年，北卡大学的罗纳德·阿祖玛从三个方面的内容：虚拟物体与现实环境结合、三维显示和实时交互定义了增强现实。因此，增强现实技术是一种将计算机产生的数字图形动画等信息实时叠加显示到现实的场景中，并使用户可以在虚实混合的场景中进行自然互动的人机交互技术。增强现实技术提供了更加自然的交互能力，让人们能够以全新的方式去体验和认知周围的事物，并能帮助我们完成一些复杂的工作，在现阶段增强现实技术比虚拟现实技术具有更广泛的应用空间。 2 国内外研究情况 最早关于增强现实技术的研究可以追溯至1968年，美国麻省理工学院研发了世界上第一台光学透视头戴式显示器，该设备可以将计算机生成的图形实时与真实场景叠加、融合，掀开了增强现实技术的面纱。1999年，美国华盛顿大学和日本广岛城市大学成功联合开发了基于标识的增强现实系统开发包ARToolKit 并维护至今，极大地推动了增强现实技术的普及，进而涌现出更多相关的软件应用和开发系统。现阶段，增强现实技术的核心算法、人机交互方法和软硬件基础平台是各大研究机构的研究重点。主导基于自然平面图像与立体物体识别追踪三维注册算法的瑞士洛桑理工学院计算机视觉实验室[1]、专注于基于增强现实技术的人机交互技术研究的新加坡国立大学多媒体交互实验室[2]以及正在研发增强现实辅助汽车机械维修的德国宝马实验室[3]都是增强现实技术领域的翘楚，被公认为代表业内的领先水平。随着硬件设备技术的不断发展以及增强现实技术的日益成熟，原有的研究领域已拓展到许多新的领域。 国内关于增强现实技术的研究较国外起步较晚，主要的研究机构大都分布在各大高校，如北京理工大学、浙江大学、北京航天航空大学等，研究的领域比较单一、涉及面比较窄。随着增强现实技术的发展，我国开始对增强现实技术逐渐重视，并将增强现实技术列为国家科学技术发展规划的一个重点研究方向。

虚拟现实技术在城市设计中的应用

虚拟现实技术在城市设计中的应用 计算机信息技术的发展在城市规划、建筑设计、空间环境设计领域带来了不断深入的技术革命。首先是CAD技术使绘图自动化得以普及，随后，三维效果图与动画在详细规划和建筑设计中得到推广应用。最近几年，地理信息系统（GIS）与虚拟现实（VR）技术在城市规划和城市设计中发展起来。 1、城市设计的主要内容及其对计算机图形图像技术的要求 城市设计简要地说就是为人们设计聚居地的一种艺术，它是城市规划的重要组成部分。城市设计所关心的是建筑实体的视觉效果；人与场所的连接性；活动空间与舒适环境的创造；整个城市景观改善的进程。城市设计要为建筑物实体及其空间布局，为建筑形式构图及其与周围空间的三维关系，为获得美学与社会质量成就进行视景布置建立整体框架。 1.1城市设计内容的层次性。城市设计的基本内容分为宏观、中观、微观三个层次。 宏观层次：城镇分布与城市形象。城市设计的宏观层次包括在一定区域内的城镇分布；城乡一体化规划与景观设计；城市的格局与形态、功能组团、环境保护、基础设施、分区特色与舒适的环境、城市出入口、土地利用与活动场所等。城市设计的宏观层次内容与城镇体系规划相辅相成，不过城市设计更注重于城市的关键性特征与自然景观的构成；注重城市开发建设对自然景观、文化或社会经济资源的物质的和视觉质量的直接和间接影响。在对宏观层次的城市设计进行评价时，创造高质量的城市环境和优美的城乡视野成为重要准则。包括对自然山水景观的组织与利用，视觉特征物的适宜性和可视性，整体高度轮廓和体量的协调性，与传统景观的协调性等等。为应用ArcGIS对炎陵县的自然地理、人口分布、交通条件等进行综合分析作出的城镇布局。为应用ArcGIS对炎陵县重点发展地区的用地空间发展所作的规划。规划在宏观上充分考虑了炎陵县作为人文与生态旅游县的自然环境特色。 中观层次：建筑物与空间。中观层次城市设计内容包括用地布局、建筑设计、交叉口与广场、街道和路网格局、视线走廊、连接度与整体性、体量与高度、地标物、开敞空间和公园、人行道与步行系统的连接等等内容。中观层次城市设计内容与城市总体或分区规划相辅相成，不过城市设计主要关注开发建设对自然景观的物质和视觉质量的直接和间接影响；人工建造物的适宜性和视角的关系；对光和空气

虚拟现实技术及其应用

虚拟现实技术及其应用 学号 姓名 班级 内容摘要：虚拟现实技术的发展史，虚拟现实技术的概念，虚拟现实技术的特征，虚拟现实系统的分类，虚拟现实技术的应用领域，虚拟现实技术的研究现状。 关键词：Virtual Realit系统、计算机、交互性、模拟仿真 一、虚拟现实技术的发展史 虚拟现实技术（Virtual Reality）简称VR技术，是20世纪末逐渐兴起的一门综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。 1929年，Edward Link设计出用于训练飞行员的模拟器 1956年，Morton Heilig开发出多通道仿真体验系统Sensorama 1965年，Ivan Sutherland发表论文“Ultimate Display”（终极的显示） 1968年，Ivan Sutherland研制成功了带跟踪器的头盔式立体显示器（Head Mounted Display，HMD） 1972年，Nolan Bushnell开发出第一个交互式电子游戏Pong 1977年，Dan Sandin、Tom DeFanti和Rich Sayre研制出第一个数据手套——Sayre Glove 20世纪80年代，美国国家航空航天局（NASA）组织了一系列有关VR技

术的研究：1984年，NASA Ames研究中心的M.McGreevy 和J. Humphries开发出用于火星探测的虚拟环境视觉显示器；1987年，Jim Humphries设计了双目全方位监视器（BOOM）的最早原型。 1990年，在美国达拉斯召开的Siggraph会议上，明确提出VR技术研究的主要内容包括实时三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术，为VR技术的发展确定了研究方向。 从20世纪90年代开始，VR技术的研究热潮也开始向民间的高科技企业转移。著名的VPL公司开发出第一套传感手套命名为“DataGloves”，第一套HMD 命名为“EyePhones”。 进入21世纪后，VR技术更是进入软件高速发展的时期，一些有代表性的VR软件开发系统不断在发展完善，如MultiGen Vega、OpenSceneGraph、Virtools 等。 二、虚拟现实技术的概念 虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。 虚拟现实(VirtualReality简称VR)是近年来出现的高新技术。VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术传感技术、人工智能等领域。它用计算机生成逼真的三维视听使人作为参与者，通过适当装置自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。VR主要有三方面的含义：第一，虚拟现实是借助于计算机生成逼真的实体，“实体”是对于人的感觉(视听触嗅)而言的。第二，用户可以通过人的自然技能与这个环境交互。自然技能是指人的头部转动眼动手势等其他人体的动作。第三，虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。 虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。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，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维