基于傳媒視角下的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展探究

韋維　申雪鳳

摘 要：擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)是廣義的虛擬現(xiàn)實(shí)及相關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱，能夠給信息受眾帶來較高的沉浸式體驗(yàn)，相對(duì)于手機(jī)等移動(dòng)媒體具有更高效和更真實(shí)的信息傳遞效果，被認(rèn)為是可能取代手機(jī)的下一代媒體設(shè)備。雖然XR技術(shù)被給予了厚望，但是從目前XR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，其距離具備能夠取代手機(jī)媒體的能力還有一定的距離，其效果也尚未能夠給傳統(tǒng)媒體帶來革命性的變化。本文主要從XR技術(shù)層面進(jìn)行分析，試圖探究XR媒體技術(shù)的本質(zhì)，以便更好地理解和運(yùn)用XR技術(shù)。

關(guān)鍵詞：擴(kuò)展現(xiàn)實(shí);增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);AR新聞;新興媒介

中圖分類號(hào)：G210.7 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）1-0016-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.01.003

Development of XR? Based on Media Perspective

WEI Wei? ? SHEN Xuefeng

（Guangxi Arts Institute College of Film，Television & Media，Nanning 530022，China）

Abstract：Extended Reality technology is a general term of generalized virtual reality and related technologies， which can bring high immersive information experience to users. Compared with today's mobile media with more efficient and more real information transmission effect， and is considered to be the next-generation media device that replaces mobile phones.Although XR technology has been given high hopes， but from the current development status of XR technology， it is still a little distance from the ability to replace mobile media， and its effect has yet to bring revolutionary changes to traditional media.This paper is mainly analyzed from the XR technology level， trying to explore the essence of XR media technology， so as to better understand and use the XR technology.

Keywords：extended reality;augmented reality;AR news;emerging media

0 引言

媒體技術(shù)的發(fā)展給傳媒領(lǐng)域帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，一些新媒體技術(shù)的出現(xiàn)能夠給媒體的傳播方式帶來變革。移動(dòng)媒體、5G、HTML5、云計(jì)算等軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，給傳媒領(lǐng)域帶來了巨大的影響并推動(dòng)其發(fā)展。信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來了“去中心化”[1]的發(fā)展趨勢(shì)，移動(dòng)設(shè)備“碎片時(shí)間”[2]的獲取信息方式，5G高帶寬的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)讓圖文時(shí)代變成了視頻時(shí)代。

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（Extencled Reulity，XR）是近年來在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域提出來的新概念，是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）、混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）以及相關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。國內(nèi)外關(guān)于上述三項(xiàng)技術(shù)以及相關(guān)的技術(shù)歷史發(fā)展脈絡(luò)的研究較多。在《重塑體驗(yàn)：擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）技術(shù)及其教育應(yīng)用展望》[3]一文中，把XR相關(guān)的概念和發(fā)展歷史進(jìn)行了一定的研究和整理，一些關(guān)于XR的基礎(chǔ)理論研究甚至可以追溯到20世紀(jì)初。

雖然XR技術(shù)的相關(guān)研究在時(shí)間維度和技術(shù)的廣度上已經(jīng)很豐富，一些相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)甚至有著長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷史，但是XR技術(shù)并不是由某一項(xiàng)單一的技術(shù)發(fā)展而來，而是眾多技術(shù)有效集成的成果。XR所涉及的技術(shù)領(lǐng)域跨度非常廣，如果直接把這些技術(shù)發(fā)展路線并攏到當(dāng)今的VR、AR以及MR的概念當(dāng)中，或者單獨(dú)看某一具體的效果和技術(shù)，就會(huì)導(dǎo)致對(duì)XR的認(rèn)識(shí)偏差，不利于正確地理解和運(yùn)用好這項(xiàng)新技術(shù)?，F(xiàn)有的一些研究往往只通過對(duì)XR概念進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，認(rèn)為只要有虛擬的影像就是虛擬現(xiàn)實(shí)，只要有影像疊加效果就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，這種認(rèn)識(shí)導(dǎo)致了對(duì)XR技術(shù)理解上的偏差。例如，把全景技術(shù)認(rèn)為是VR技術(shù)，把視頻三維合成效果理解為MR，把使用XR技術(shù)創(chuàng)作與XR媒體傳播效果混淆等。在2019年被人民網(wǎng)轉(zhuǎn)載的《“眼見為虛”：淺析國內(nèi)VR新聞生產(chǎn)現(xiàn)狀》[4]中所研究和分析的VR案例實(shí)際上都是全景技術(shù)，與VR技術(shù)沒有本質(zhì)上的聯(lián)系，文中提及的上游新聞客戶端中所謂的“VR”頻道，實(shí)際上所描述的內(nèi)容都是全景效果，以全景效果來評(píng)判VR或XR的價(jià)值就顯得過于片面了。因此，只有從技術(shù)層面分析和探究XR，正確地理解XR及相關(guān)技術(shù)原理，才能夠更好地認(rèn)識(shí)XR技術(shù)對(duì)傳媒領(lǐng)域的發(fā)展及影響，否則無法準(zhǔn)確地了解XR效果及技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 XR技術(shù)的發(fā)展來源

1.1 高沉浸式體驗(yàn)是XR技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力

目前主流的受眾端設(shè)備，如手機(jī)、電視等，還處在以“體外設(shè)備”的方式來呈現(xiàn)信息，因受限于當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，還無法做到沉浸式體驗(yàn)。而XR技術(shù)之所以能夠帶來信息傳播方式的變革，是因?yàn)槠湟浴按┐髟O(shè)備”的方式，利用人的感官特征使虛擬信號(hào)模擬真實(shí)世界的信號(hào)直接傳遞給使用者，從而給受眾帶來較高的沉浸式體驗(yàn)。因此，沉浸式體驗(yàn)效果的好壞也是評(píng)價(jià)XR內(nèi)容、設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo)。

1.2 XR是解決信息傳播的最后一厘米的技術(shù)

要提高沉浸式體驗(yàn)效果，可以根據(jù)人對(duì)客觀世界信息感知的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代媒體技術(shù)，通過視覺、聽覺、觸覺等身體感官，把虛擬的信息用更接近現(xiàn)實(shí)信息的方式傳達(dá)給使用者，這就決定了XR技術(shù)主要是應(yīng)用在信息傳播的最后階段，也就是信息在進(jìn)入使用者感官的最后一個(gè)階段。用信息系統(tǒng)理論來分析，即為信息接收者解碼信息的最后一個(gè)階段。只有貼近人體感官，才能確保信息傳播的高準(zhǔn)確性和高覆蓋率。

因此，XR是受眾端設(shè)備高度依賴的技術(shù)。如果只是在信息內(nèi)容創(chuàng)作過程中使用XR設(shè)備，但是受眾端沒有XR設(shè)備來接受XR特征的信息，也不屬于XR效果。一些所謂的“VR+新聞內(nèi)容”，其實(shí)只是在新聞編輯時(shí)使用了視頻三維合成、綠幕合成等技術(shù)，受眾還是通過普通的電視、網(wǎng)絡(luò)獲取信息，這些所謂的“VR+新聞”，實(shí)際上與XR關(guān)系不大，更談不上提高受眾的沉浸式體驗(yàn)感了。

1.3 XR是媒體技術(shù)的有效集成

當(dāng)今XR技術(shù)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)為發(fā)端，但這并不能認(rèn)為是簡(jiǎn)單地從某一單項(xiàng)的技術(shù)逐漸發(fā)展而來，而是多項(xiàng)技術(shù)發(fā)展到一定程度所形成的一套新的相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)集成。XR技術(shù)的出現(xiàn)，在時(shí)間的維度上是2014—2016年，虛擬現(xiàn)實(shí)及其相關(guān)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)相繼出現(xiàn)并成為熱門的技術(shù)，多款虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備在2016年發(fā)布或者發(fā)售，因此2016年通常被認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)的元年。由于VR、AR以及MR有許多技術(shù)上的關(guān)聯(lián)，所以業(yè)界的軟件及硬件相關(guān)廠商提出了XR的概念，用于對(duì)前者及其相關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。

2 實(shí)現(xiàn)XR技術(shù)的主要效果和技術(shù)

XR的目的是提供一種高沉浸式的信息獲取方式，因此，一些對(duì)沉浸式體驗(yàn)影響較大的技術(shù)是影響XR效果的核心技術(shù)。有些技術(shù)如果獨(dú)立實(shí)現(xiàn)是相對(duì)容易的，但如果要跟其他技術(shù)集成在一起就非常困難。例如，雙目視覺技術(shù)早在3D電影中實(shí)現(xiàn)了雙目視覺效果，但既想要實(shí)現(xiàn)雙目視覺，又想要實(shí)現(xiàn)全景視野就非常困難了，如以當(dāng)前的技術(shù)同時(shí)來達(dá)到這種效果，就必須要戴上特制的眼鏡。從技術(shù)的層面分析XR的實(shí)現(xiàn)過程，主要的效果和技術(shù)有雙目視覺效果、全局視野效果、高視場(chǎng)覆蓋率、三維空間漫游效果、現(xiàn)實(shí)空間感知、現(xiàn)實(shí)和虛擬光線合成、實(shí)時(shí)渲染等。

2.1 雙目立體視覺效果

人類的視覺是通過兩只眼睛觀察世界，由于人的兩只眼睛的位置有輕微的差別，所以大腦能夠通過兩眼的視覺差異形成立體視覺。雙目立體視覺是提高視覺沉浸效果非常重要的技術(shù)，3D電影正是運(yùn)用了這一技術(shù)，給觀眾帶來震撼的效果視覺。而普通的顯示器是無法給人的雙眼顯示不同畫面的，所以就需要特殊的技術(shù)和工具來實(shí)現(xiàn)左右眼視覺獨(dú)立畫面。目前，常見的顯示雙目視覺技術(shù)有專用眼鏡、偏光鏡片、液晶開關(guān)、光柵等。

2.2 全景視野效果

在現(xiàn)實(shí)世界中，人們處于環(huán)境的包圍之中，顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)了視覺重現(xiàn)的功能，但是顯示器只能在一個(gè)固定平面上顯示畫面，只能占有人類視野正前方的一小部分。當(dāng)人旋轉(zhuǎn)頭部后，普通的屏幕和顯示器就無法覆蓋視野范圍，降低了沉浸體驗(yàn)的效果。全景視野的實(shí)現(xiàn)則是把專用眼鏡和陀螺儀技術(shù)相結(jié)合，讓顯示裝置始終“固定”在使用者眼前，并根據(jù)視角的不同呈現(xiàn)不同的畫面，從而實(shí)現(xiàn)全景視野的覆蓋。許多移動(dòng)媒體的“全景”效果為了達(dá)到類似的全景視野覆蓋，使用手機(jī)屏幕結(jié)合陀螺儀來顯示某個(gè)角度的畫面，但是無法實(shí)現(xiàn)較高的視場(chǎng)覆蓋率。

2.3 高視場(chǎng)覆蓋率

視場(chǎng)覆蓋率是指XR所呈現(xiàn)的虛擬畫面占人眼視場(chǎng)的比例。只有較高的視場(chǎng)覆蓋率，才能帶來沉浸式體驗(yàn)。電視、電影行業(yè)不斷追求大屏幕以提高視場(chǎng)的覆蓋率。如果僅要達(dá)到高視場(chǎng)覆蓋率，可以通過簡(jiǎn)單地增加屏幕的大小、使用球幕等方式來實(shí)現(xiàn)，但要想同時(shí)實(shí)現(xiàn)高視場(chǎng)覆蓋率、雙目視覺、三維空間漫游等效果，只能通過專用的VR眼鏡來實(shí)現(xiàn)。

2.4 三維空間漫游效果

三維空間漫游效果是指使用者在虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建出來的“虛擬”世界中，可以在不同的位置和不同的觀察角度對(duì)世界和物體進(jìn)行觀察，能夠給使用者帶來身處一個(gè)三維空間的高沉浸感。例如，在虛擬現(xiàn)實(shí)中呈現(xiàn)一張桌子，使用者可以從任意角度對(duì)桌子進(jìn)行觀察。要想實(shí)現(xiàn)該效果，需要對(duì)虛擬的世界使用實(shí)時(shí)三維渲染的技術(shù)來進(jìn)行處理，這也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與VR全景技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別。

2.5 現(xiàn)實(shí)空間感知

現(xiàn)實(shí)空間感知是XR技術(shù)中對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行感知的技術(shù)，通過該技術(shù)能夠獲得真實(shí)世界的空間、紋理、燈光等信息，為下一步的數(shù)據(jù)處理、信息呈現(xiàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前主流的技術(shù)有雙目視覺、結(jié)構(gòu)光、TOF（飛行時(shí)間）。移動(dòng)媒體上的AR應(yīng)用，為了模擬現(xiàn)實(shí)空間的感知效果，使用特殊算法對(duì)攝像頭拍攝的視頻畫面進(jìn)行分析，得到簡(jiǎn)單的空間信息，其效果和實(shí)用性不高，并不能對(duì)現(xiàn)實(shí)空間進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的感知。

2.6 現(xiàn)實(shí)和虛擬光線合成

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，使用者會(huì)同時(shí)看到現(xiàn)實(shí)世界中的物體發(fā)出的光線和虛擬出來的影像，這就需要通過特殊的技術(shù)把虛擬出來的影像與現(xiàn)實(shí)的光線進(jìn)行合成，這比普通的顯示技術(shù)要復(fù)雜很多，同時(shí)也是AR和MR的一項(xiàng)核心技術(shù)。目前效果較好的方案是使用光波導(dǎo)（Optical Wavaguide）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，分為幾何光波導(dǎo)（Optical Wavaguide）技術(shù)、光柵光波導(dǎo)技術(shù)、全息光波導(dǎo)技術(shù)三種類型，此外還有棱鏡、自由曲面、全息反射膜等方案。而移動(dòng)媒體上的AR應(yīng)用只是把虛擬的影像疊加在攝像頭拍攝的畫面上，再通過手機(jī)的屏幕顯示出來，現(xiàn)實(shí)的物體光線經(jīng)過攝像頭、影像疊加、手機(jī)屏幕后再傳到人的眼睛里，實(shí)際上光路已經(jīng)中斷，這與AR、MR設(shè)備上的效果完全不一樣。在AR、MR設(shè)備上，現(xiàn)實(shí)物體的光路在通過透鏡時(shí)會(huì)與虛擬影像進(jìn)行合成，如果沒有被虛擬影像遮擋，光路是直接進(jìn)入人眼睛的。

2.7 實(shí)時(shí)渲染技術(shù)

在XR技術(shù)中，虛擬的部分影像要想做到三維空間漫游、與現(xiàn)實(shí)光線合成，須根據(jù)使用者的視角、環(huán)境光照等因素進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。實(shí)時(shí)渲染技術(shù)也是XR能夠提供交互行為的基礎(chǔ)。此外，為了降低使用者對(duì)虛擬影像產(chǎn)生的眩暈感，要求虛擬影像有較高的刷新率和較低的延遲，這對(duì)于實(shí)時(shí)渲染的硬件有較高的要求。因此，XR設(shè)備對(duì)三維圖像的實(shí)時(shí)渲染性能、效果的要求都是比較高的。

2.8 可穿戴設(shè)備

可穿戴設(shè)備能夠把媒體設(shè)備與使用者融為一體，一方面可以提高信息傳播的準(zhǔn)確性和效果，另一方面對(duì)于手機(jī)使用者來說，可以把人的雙手從手機(jī)中解放出來。如想要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可穿戴性，需要解決人機(jī)輸入接口、設(shè)備小型化、續(xù)航、發(fā)熱等問題。通常可以通過語音輸入、手部動(dòng)作捕捉等方式來解決人機(jī)輸入接口問題。

2.9 三維音頻效果

聽覺也是人類接收信息的重要部分。三維音頻效果主要使用陀螺儀來對(duì)虛擬的音頻進(jìn)行定位和音頻處理，使用者需要佩戴耳機(jī)來實(shí)現(xiàn)三維全景環(huán)繞音頻效果。相對(duì)于視覺方面，實(shí)現(xiàn)聽覺的沉浸式體驗(yàn)的技術(shù)難度更低一些。

3 XR是各項(xiàng)技術(shù)的有效集成系統(tǒng)

前文所提到的XR及涉及的各項(xiàng)效果和技術(shù)，如果單獨(dú)去實(shí)現(xiàn)某一項(xiàng)效果或技術(shù)相對(duì)容易，如雙目立體視覺，在十幾年前的3D電影院、3D顯示器上已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)，全景視野技術(shù)也早已用在谷歌地圖上。但如果同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些效果和技術(shù)就相對(duì)困難，特別是同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙目立體視覺、全景視野以及高視場(chǎng)覆蓋率，以目前的技術(shù)來說，使用者須佩戴專用的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)眼鏡才能實(shí)現(xiàn)。因此，XR技術(shù)是把實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)沉浸式體驗(yàn)的技術(shù)有效集成為一體的系統(tǒng)，將其視為一個(gè)整體來研究才有意義。表1對(duì)比分析了目前主流的XR設(shè)備、應(yīng)用的使用效果和技術(shù)差異，以及所能夠?qū)崿F(xiàn)的沉浸式體驗(yàn)效果。

表1僅針對(duì)典型的使用模式，一些特殊的使用方式未在表中進(jìn)行對(duì)比，如在Cardboard中使用手機(jī)體驗(yàn)VR效果、多機(jī)位全景模擬漫游等。

從表1可以看出，要想得到較高的沉浸式體驗(yàn)和交互能力，必須使用專用的XR眼鏡。以目前的XR專用眼鏡的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，雖然已經(jīng)具有一定的沉浸式體驗(yàn)效果，但是受限于成本、佩戴舒適性、續(xù)航能力等原因，還無法廣泛普及，暫時(shí)無法改變大眾獲取信息的方式，還未進(jìn)入真正意義上的XR傳媒時(shí)代。而目前大眾使用的手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)媒體上的XR應(yīng)用和軟件只是在技術(shù)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬，沉浸式體驗(yàn)效果比較差，這種方式?jīng)]有給媒介的傳播方式帶來革命性的變化。

4 結(jié)語

XR技術(shù)涉及的領(lǐng)域、技術(shù)比較廣，設(shè)備的類型和種類比較多，很容易讓人產(chǎn)生混淆和理解錯(cuò)誤。一方面由于其自身的技術(shù)特點(diǎn)、硬件條件的限制導(dǎo)致高沉浸式的XR設(shè)備普及率和實(shí)用性不高;另一方面，在一些商業(yè)利益的炒作和包裝下，一些“準(zhǔn)”XR效果，甚至一些只在概念上相似的產(chǎn)品占領(lǐng)消費(fèi)市場(chǎng)，誤導(dǎo)了大眾對(duì)XR技術(shù)的普遍認(rèn)知，使得大眾對(duì)于XR效果及技術(shù)存在一定的認(rèn)識(shí)偏差。因此，正確理解XR相關(guān)技術(shù)的原理，避免認(rèn)識(shí)偏差，才能看到XR對(duì)未來信息傳播方式的重大影響潛力，對(duì)于行業(yè)的發(fā)展、技術(shù)培育和人才培養(yǎng)具有重大的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李斌.新聞傳播“去中心化”趨勢(shì)與“中心再造”路徑[J].傳媒，2017（24）：37-39.

[2] 昝廷全，高亢.手機(jī)“碎片時(shí)間”價(jià)值的“長(zhǎng)尾理論”分析[J].現(xiàn)代傳播（中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)），2013（11）：96-99.

[3] 褚樂陽，陳衛(wèi)東，譚悅，等.重塑體驗(yàn)：擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）技術(shù)及其教育應(yīng)用展望：兼論“教育與新技術(shù)融合”的走向[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2019（1）：17-31.

[4] 嚴(yán)悅，張兢.“眼見為虛”：淺析國內(nèi)VR新聞生產(chǎn)現(xiàn)狀：以上游新聞客戶端VR頻道為例[J].視聽，2019（1）：162-164.

收稿日期：2021-11-09

基金項(xiàng)目：2019年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在廣西區(qū)域形象傳播中的創(chuàng)新與應(yīng)用研究”（2019KY0503）;2018年度廣西藝術(shù)學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目“基于移動(dòng)媒體的廣西區(qū)域形象三維交互式傳播研究”（YB201828）;廣西藝術(shù)學(xué)院南湖青年學(xué)者人才項(xiàng)目支助（NHXZB15）。

作者簡(jiǎn)介：韋維（1981—），男，碩士，助理研究員，研究方向：互動(dòng)廣告、數(shù)字媒體技術(shù);申雪鳳（1980—），女，碩士，教授，研究方向：創(chuàng)意傳播及廣告策劃。

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