AR手游的開發現狀與趨勢研究
——以《PokemonGo》游戲為例

夏旺盛

(中國傳媒大學 動畫與數字藝術學院，北京 100024)

AR手游的開發現狀與趨勢研究
——以《PokemonGo》游戲為例

夏旺盛

(中國傳媒大學 動畫與數字藝術學院，北京 100024)

快速發展的移動通訊網絡與智能手機為實現增強現實技術提供了基礎，而AR手游《PokemonGo》取得了巨大的成功，成為當前最受玩者喜歡的手游之一。本文首先闡述了增強現實技術與虛擬現實技術的特點及其在游戲市場中的開發應用，然后在此基礎上探討分析了《PokemonGo》AR手游的成功經驗與功能特征，最后對增強現實手游在目前及未來的發展做了概要總結，這對手游行業的發展也具有一定的參考價值。

手游；PokemonGo；虛擬現實；增強現實

1 引言

最近幾年，手機游戲也就是手游在游戲市場份額中的占比越來越大，手游市場規模與銷售收入每年都有迅猛地增長。據統計，2015年中國移動游戲市場規模和實際銷售收入達到514.6億元人民幣，同比增長87.2%，緊追端游市場。預計2016年中國的移動游戲市場規模將會全面超越端游市場，將達到659.3億元[1]。在當前手游是移動游戲的主要表現方式，這就是說手游在游戲市場中占據著舉足輕重的地位，越來越受到游戲開發商的重視，而手游也已被絕大多數的手機網民所接受和喜愛。

目前隨著移動網絡技術和移動終端硬件設備的發展，虛擬現實技術和增強現實技術在游戲游戲開發中的應用也日益廣泛，而移動終端中的智能手機所配置的硬件和軟件更是飛速發展，其運算速度和操控性能越來越強大，并配有高分辨率的攝像頭，已基本達到實現某些增強現實效果的硬件要求。智能手機終端還具有體積較小攜帶方便，大眾普及率高，基本上是人手一機等特點，這些條件決定了智能手機是實現帶有增強現實技術效果手游的一個較為理想的硬件平臺。

在2016年7月初，由任天堂、Pokemon公司、Niantic公司合作推出的基于增強現實與LBS技術的手游《Pokemon Go》(也稱為《口袋妖怪Go》)僅上線一天時間就榮登免費手機應用下載的首位，眾多玩者為之瘋狂，并多次引發游戲服務器發生崩潰。雖然《Pokemon Go》只是在美國、澳洲、日本等少數幾個國家和地區可以正常下載與使用，但上線僅20天，其IOS和Android手機用戶下載的數量已超過7500萬次。目前，《Pokemon Go》手游已經成為了全球手游市場中最受關注的手機游戲之一，下面圖1中顯示的就是《Pokemon Go》手游在運行時的一個游戲地圖場景畫面。

圖1 《Pokemon Go》手游中的地圖場景

本文首先闡述了增強現實技術與虛擬現實技術的特點及其在游戲開發市場中的開發應用，然后在此基礎上結合當前火熱的《Pokemon Go》手游，研究了《Pokemon Go》AR手游的開發方式與成功因素，以及AR手游的功能特征，在最后對增強現實手游在目前及未來的發展趨勢做了概要總結。

2 虛擬現實與增強現實技術在游戲中的開發應用

2.1 虛擬現實游戲

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)技術是利用計算機技術來模擬生成一個三維的虛擬世界空間，為使用者提供視覺、聽覺以及觸覺等感官上的模擬，使用者在在虛擬世界中如同身歷其境一般，可以實時地、多角度來觀察三維虛擬世界中的物體與對象。當使用者進行移動或者與虛擬世界中對象發生交互時，計算機快速經過復雜運算后將對應的三維虛擬場景傳回以便產生臨場感。虛擬現實系統具有三大特征，即構想性(imagination)、沉浸性(immersion)和實時交互性(interaction)[2]，它強調了人在虛擬系統中的主導作用。

虛擬現實游戲將玩者的聽覺、視覺和其他感覺封閉起來，提供完全沉浸的體驗，能夠讓角色自由地與虛擬世界對象進行交互，有一種置身于虛擬世界之中的感覺，即猶如身臨其境。要實現VR效果需要借助的輸入輸出硬件設備主要是頭盔式顯示器、三維位置傳感器和三維聲音產生器等，其中頭盔式顯示器是重點。目前效果較好的頭盔式顯示設備主要有Facebook公司的Oculus Rift、HTC公司的HTC VIVE Pre、三星公司的Gear VR，國內深圳的3Glasses公司與樂視公司也推出了各自的硬件產品，與之相應的VR游戲也獲得了大量的用戶與贊譽。

目前，虛擬現實游戲也存在一些不足和難題，一是顯示設備價格比較貴，二是佩戴后會導致游戲玩者產生眩暈感，包括對焦導致的眩暈和動量缺失導致的眩暈。在目前的VR游戲中，即使游戲的場景和內容都非常精彩，99%的VR游戲都會導致玩者產生眩暈感，除非虛擬場景中的所有物體都在主角視距3米以外的位置，但這樣做就相當于使用者在遠處靜態觀看，與虛擬世界的對象基本沒有交互，失去了VR的意義。第三是受場地范圍的限制和攜帶不方便，佩戴VR顯示設備的游戲玩者不能在現實空間中任意自由地移動，人與人以及與現實環境之間無法交互活動，這也限制了VR技術在手游開發上的應用。

2.2 增強現實游戲

增強現實技術(Augmented Reality，簡稱AR)是在虛擬現實技術基礎上發展而來的一個重要分支，起步發展的較晚，它將虛擬圖形環境與現實環境融為一體，使用戶從感官上確信虛擬環境是其真實環境的組成部分。增強現實技術的三大特性是虛實結合、實時交互和三維尺度空間上的匹配，這主要通過計算機圖形與多媒體技術、顯示技術、交互技術、傳感技術等有機的結合來實現[3]。通過AR技術，可以將計算機系統生成的虛擬對象準確地定位在真實環境中，產生虛擬物體與真實環境融為一體的效果。虛擬物體與現實環境之間還可以進行數據處理以實現兩者間的交互，從而增強在現實環境中人機的互動性，兩種信息可以相互疊加與補充，能夠增強和擴張使用者的視覺景象。

一般來說實現增強現實效果同樣需要顯示設備的支持，但與VR顯示設備相比較，AR的顯示設備比較小巧，屬于輔助性設備，有些情況下是不需要特定的顯示設備就可以進行實現AR效果、進行AR游戲。目前AR顯示設備主要有微軟的HoloLens，它是微軟2016年研發出的一款增強現實眼鏡，可以在使用者視野之上疊加文字、圖像和虛擬對象并與之交互。由于HoloLens的鏡片是透明的，所以使用者永遠能看到真實環境周圍的所有東西，眼睛不會失衡，基本上不會產生眩暈感，圖2顯示的是佩戴HoloLens眼鏡時的效果。

圖2 佩戴HoloLens眼鏡時的AR效果

增強現實技術公司Magic Leap在今年也宣布正在開發一款AR設備，使用者不用佩戴任何特殊眼鏡也能看到AR全息景象，它是一種將虛擬圖像投射到使用者視網膜的裸眼全息技術，能讓使用者在不佩戴任何設備的情況下達到身臨其境。

3 《Pokemon Go》AR手游的開發方式與成功經驗

從2010年開始，增強現實技術開始智能手機游戲上得到應用，并被相關媒體評為引領未來發展的十大科技之一。智能手機的高普及率和便攜性以及硬件軟件的不斷提升，使其成為AR游戲最適合表現的平臺之一。AR手游以真實環境的地圖作為藍本，在其中加入游戲的虛擬對象元素并能與之交互，通過手機把玩者關聯在一起。2012年上線的IOS系統上的手游《AR Zombie Invasion》，就是通過手機屏幕顯示現實場景和疊加的虛擬僵尸，玩者可以在現實場景中去消滅這些僵尸，游戲結合了GPS和陀螺儀功能，能夠確定玩者所在的地點方位，并可以與現實地點中相應的游戲預制情節交互。2013年末谷歌的AR手游《Ingress》正式發布，依靠谷歌良好的硬件基礎和數據地圖的優勢，這款游戲真正實現了AR技術與游戲的完美結合。目前國內基于AR技術的成功手游較少，2014年觸控科技公司在ChinaJoy上演示的《捕魚達人3》所應用的AR技術，但實際上它只是AR式的體驗游戲，VR的成分更多。這幾款AR手游雖然使玩家耳目一新，但都沒有取得《Pokemon Go》手游那樣的巨大成功與影響。

2016年7月初 AR手游《Pokemon Go》上線以來，僅20天左右IOS和Android手機用戶下載的數量已超過7500萬次，創造了下載紀錄，而到8月初下載和裝機數量已超過1億次。在國外，個別玩者駕駛車輛的同時在玩抓精靈手游，以至于美國德州高速公路旁的電子牌上寫有禁止駕車玩Pokemon Go的警告。在日本，有些玩者為了捕獲一個稀有的精靈擠爆公共場所，更有甚者為了抓游戲中的精靈而不知不覺闖入軍事禁地，可以看出玩者為之瘋狂的程度，而《Pokemon Go》也被證明是一款非常成功的手游。

從游戲設計來看，《Pokemon Go》是采用的AR+LBS技術，讓玩者在現實的地圖場景中捕捉虛擬世界的小精靈，能夠實現線上和線下互動的游戲。這款手游玩法的新穎之處在于，把現實中的物理世界作為游戲中的地圖，玩者所處的地理位置作為游戲中的真實坐標。當運行游戲后會開啟谷歌地圖和定位功能，一些小精靈就會出現在玩者周圍現實世界的某個角落中。玩者需要拿著手機四處走動來尋找隱藏在環境中皮卡丘等精靈，發現精靈后游戲APP會在攝像頭實時拍攝的畫面中疊加虛擬的精靈，最后操作游戲來捕獲精靈。游戲的主角也就是玩者可以捕獲和馴養精靈，然后訓練精靈提高其等級，還可以與某些玩者結盟，與其他玩者的精靈進行戰斗比賽、踢館等任務。下圖3中顯示的是《Pokemon Go》手游在捕獲精靈時一個帶AR效果的場景畫面。

圖3 《Pokemon Go》手游在捕獲精靈時的場景畫面

AR手游基本上要基于三個方面來實現游戲與AR技術的結合，一是提供位置定位服務，二是圖像識別或實景識別，三是特效數據處理[4]。以手游開發技術角度來看，《Pokemon Go》手游只是使用地圖及定位功能、手機攝像頭與圖像識別功能，并在手機游戲中的屏幕上做了三維虛擬物體的疊加顯示，開發制作這種不太復雜的AR類型手游技術要求與難度并不太高。這種技術方式并沒有真正使用AR技術對玩者所在的周圍現實環境進行增強，所以嚴格來說并不能算是完全意義上的AR技術游戲。要達到手機游戲生成的虛擬物體與真實環境融為一體的增強現實效果需要手機配置功能強大的硬件系統的支持，玩家還需借助增強現實眼鏡等設備才能實現真實的AR效果。目前支持AR技術的智能手機還處于研究實驗階段，而增強現實眼鏡的價格比較昂貴，例如微軟的HoloLens售價在3000美元左右，現階段這兩個條件限制了完全意義上AR手游的體驗效果與發展。《Pokemon Go》手游采用了這種不太復雜的AR技術方式，規避了上述兩條不利的條件，玩者使用普通的智能手機即可運行AR游戲，并不需要購買昂貴的增強現實眼鏡等設備，這是《Pokemon Go》手游能夠迅速得到普及的客觀條件。

此外，《Pokemon Go》手游取得巨大成功的原因主要有以下幾個因素：

3.1 AR技術為手游帶來了新穎的游戲方式

傳統的游戲包括手游主要依靠玩者的反應能力與手眼配合能力，根據游戲中的劇情操控游戲的發展節奏。現實中的玩者只能通過命令的方式與計算機或手游中的虛擬物體進行交互，玩者是命令的指揮者，游戲系統是命令的執行者并把結果反饋到顯示屏幕上，即玩者與游戲系統之間的交互是主動與被動的關系。借助智能手機的攝像頭、加速器、GPS、LED等元件，AR手游能夠把玩家或真實環境與游戲中的虛擬物體關聯起來，產生虛擬物體與真實環境融為一體的效果。AR手游與真實環境的交互可以借助地圖及定位功能，目前包括《Pokemon Go》在內的諸多AR手游都使用此技術；與玩者的交互可以借助姿態識別、手勢識別以及面部表情識別與分析等功能來現實兩者間的互動，增強AR手游的智能性。《Pokemon Go》手游還可以配合使用一款稱為“Pokemon Go Plus”的智能手環輔助設備，它內置了Google地圖，通過藍牙系統與手機連接，可以提醒玩者手游的進展狀況，這加強了游戲與真實環境之間的交互能力。

游戲玩者都具有旺盛的探索游戲新體驗的需求，AR手游《Pokemon Go》所帶來的新穎游戲方式和體驗使大家耳目一新，這有別于以往的游戲感受，因此會受到廣大玩者的喜愛和追捧。

3.2 VR與AR技術的發展與普及

隨著VR和AR技術的逐步發展，其軟硬件得到提高，市場需求活躍，同時社會經濟發展推動了新興產業的發展。據統計，2015年我國虛擬現實產業市場規模大約為15.4億元，預計2016年可達到56.6億元，到2020年整個虛擬現實產業市場規模可達到500多億元，而預計AR的國際市場從2011年的1.8億美元將增長至2018年的51億多美元，行業受到資本的青睞，發展潛力巨大[5]。VR與AR可穿戴設備相應也得到了急速的發展，VR頭盔、眼鏡、游戲以及基于VR內容的展館與展示日益更新，大眾對VR與AR技術的認識逐漸增強，提升了大眾對此類內容的探索興趣。

3.3 具有超級IP的游戲背景

Pokemon是任天堂公司在1996年推出的一款深受玩者歡迎的經典游戲，至今已有20年的歷史，在日本本國積累了眾多的游戲玩者，而在全球范圍內也已擁有數量龐大的玩者群體。截至2016年初，《Pokemon》系列游戲已發售25款游戲，累計銷量已達2億多套，平均年創收15億美元左右，可見該款游戲具備廣泛的用戶基礎群體。此外，游戲的周邊衍生產品例如動畫片、玩具等產品也都在商業上獲得巨大成功，在日本已經成為一種文化標志，可以說《Pokemon Go》手游具有超級IP的游戲背景。

3.4 移動網絡通訊技術及智能手機硬件設備的快速發展

近年來移動網絡通信技術從最初的1G、2G、3G，發展到現在使用的4G數據通訊技術。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度也能達到20Mbps，基本能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求，而網絡流量費用也得到了大幅度降低，手機用戶幾乎每天都會使用移動網絡來上網操作。正在研發的5G通訊技術，將能夠以1Gbps的速度下載，會更加注重用戶體驗、網絡平均吞吐速率、傳輸時延以及對虛擬現實、3D、交互式游戲等新興移動業務的支撐能力[6]。與此同時，智能手機的硬件性能也得到了很大的提高，例如具有高效的處理器、大尺寸高分辨率手機屏幕、千萬像素級別以上的攝像頭、精確的GPS定位，并且集成了如紅外通信接口、藍牙無線接口等通訊功能，這使得智能手機作為運行AR手游的新載體成為可能，也具有快速傳播與普及推廣的巨大優勢。

4 AR手游開發的未來展望

VR游戲需要玩者佩戴VR頭盔或眼鏡，高質量的VR設備價格較為昂貴，此外還受到場地范圍的限制以及攜帶不方便等。專業的AR系統對硬件也有一定的要求，需要有對應的輸入設備、顯示設備、跟蹤設備等，價格更是不菲，例如HoloLens開發者版售價大約3000美元，因此在目前的環境中真正意義上的VR手游和AR手受到較多的限制，在日常生活中難以普及。

《Pokemon Go》手游的成功為手游開發行業和玩者家提供了一種新的思路，利用成熟的LBS或者GPS技術、真實環境地圖以及AR技術就可以實現這種新穎的游戲玩法，AR技術也將因此款游戲的示范效應被廣泛地在手游開發中得以大量應用。當前的網絡硬件和手機設備完全具備開發這種類型的AR游戲條件，而BAT三大公司在地圖領域、位置服務和數據處理方面都已經積累了巨量的資源，這些都為AR手游的開發提供了有利的保證和基礎，AR類型的手游將會成為今后幾年內比較大眾化和深受歡迎的手游。當然，一款成功的AR手游最好具有強大的IP背景，例如西游記、三國等傳統題材在國內就擁有廣發的大眾基礎，此外游戲的操作簡捷方便、上手容易也是必要的條件。

隨著VR和AR技術的快速發展以及移動設備軟硬件技術的不斷進步，VR與AR技術會進一步融合，制約AR手游各種約束必將成為過去，而手機作為人們日常生活的一部分，將會發揮出其廣泛的技術優勢與作用。在未來，手游的逼真度和增強現實度一定會進一步地提高和加強，AR技術與智能手機在內的移動終端相結合也必將開啟AR技術一個新的應用領域。

[1]DataEye數據中心. 2016中國移動游戲行業數據報告[R]. DataEye泛娛樂領軍數據服務提供商網，2016.

[2]蘇建明，張繼紅，胡慶夕. 展望虛擬現實技術[J]. 計算機仿真，21(1).

[3]鐘慧娟，劉肖琳，吳曉莉. 增強現實系統及其關鍵技術研究[J]. 計算機仿真，25(1).

[4]周忠，周頤，肖江劍. 虛擬現實增強技術綜述[J]. 中國科學：信息科學，45(2)，2015.

[5]李子文，李青. 我國虛擬現實產業發展的現狀與建議[J]. 中國國情國力，2016，(8).

[6]尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，鄔賀銓. 5G移動通信發展趨勢與若干關鍵技術[J]. 中國科學：信息科學，44(5)，2014.

(責任編輯：宋金寶)

Research on the Development Situation and Trend of AR Mobile Game——Taking Pokemon Go Game as an Example

XIA Wang-sheng

(Animaiton and Digital Arts School，Communication University of China，Beijing 100024，China)

The rapid development of mobile communication network and mobile phone provides the foundation for realization the augmented reality technology，and AR mobile game of the Pokemon Go is a huge success，it is becoming one of the most popular mobile games. Firstly，this paper expounds the characteristics of augmented reality technology and virtual reality technology and its application in the gaming market.On the basis of this,it focuses on analysis of the successful experience and features of the Pokemon Go AR mobile game. Finally，concluding the summary for the AR mobile game in the present situation and the future development，which also has a certain reference value for the development of the mobile game industry.

mobile game；Pokemon Go；virtual reality；augmented reality

2016-12-08

國家科技支撐計劃項目(2015BAH52F00)；中國傳媒大學科研培育項目(CUC14A50)

夏旺盛(1974-)，男(漢族)，河北人，中國傳媒大學講師.E-mail：xwangsheng@cuc.edu.cn

TP

A

1673-4793(2017)03-0014-06