基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)策略研究

胡祎琳

(湖南科技職業(yè)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

一、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念與特征

混合現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)MR（MixedReality）。混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是高度交叉的綜合性學(xué)科，它采用人工建筑視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸摸等計(jì)算機(jī)技術(shù)集成三維虛擬環(huán)境，用戶需要一個(gè)特定的設(shè)備和虛擬環(huán)境中物體的交互，產(chǎn)生真實(shí)的環(huán)境感受和體驗(yàn)，擴(kuò)展，模擬人類(lèi)的知識(shí)和適應(yīng)世界的能力，它具有沉浸、互動(dòng)、想象等特點(diǎn)。它解決了交互體驗(yàn)、工業(yè)設(shè)計(jì)、仿真培訓(xùn)等領(lǐng)域的主要問(wèn)題，但存在建模工作量大、仿真成本高、與現(xiàn)實(shí)匹配程度不足等普遍問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，出現(xiàn)了多種混合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它們匹配虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境。其中，將虛擬對(duì)象疊加到真實(shí)環(huán)境中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)AR），即“虛擬現(xiàn)實(shí)”，而實(shí)際對(duì)象則疊加到虛擬環(huán)境，即“虛擬環(huán)境中的實(shí)實(shí)在在增強(qiáng)虛擬環(huán)境”。本次基于計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)跟蹤定位技術(shù)的顯示與交互，在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景或?qū)ο笾校瑪z像機(jī)采集和真實(shí)場(chǎng)景匹配與對(duì)象和虛擬對(duì)象以及環(huán)境綜合的新興技術(shù)，大大減少了三維建模和繪制工作量，對(duì)觀眾在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等方面具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)感和現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)。它具有虛擬與真實(shí)組合、實(shí)時(shí)交互和三維配準(zhǔn)三大特點(diǎn)。在軍事、工業(yè)、醫(yī)療、教育、市政、旅游、電子商務(wù)、會(huì)展、游戲等領(lǐng)域具有良好的性能和應(yīng)用前景。

二、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)技術(shù)在包裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在平面設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展迅速。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品包裝逐漸出現(xiàn)了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的影子：如消費(fèi)者可以通過(guò)平板電腦或手機(jī)觀看其生動(dòng)獨(dú)特的品牌內(nèi)容。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用為世界各地的產(chǎn)品和包裝提供了設(shè)計(jì)思路。2016年3 月5 日，麥當(dāng)勞在瑞士推出了“快樂(lè)護(hù)目鏡”。一個(gè)特殊版本的谷歌紙板是從一個(gè)快樂(lè)餐盒中創(chuàng)建的：消費(fèi)者需要打開(kāi)盒子，沿著預(yù)設(shè)的線撕開(kāi)盒子，重新折疊盒子并放入附帶的鏡頭。簡(jiǎn)單而獨(dú)特的谷歌紙板虛擬現(xiàn)實(shí)“快樂(lè)眼鏡”將作出。只需將手機(jī)與附帶的游戲應(yīng)用程序放在一起，就可以獲得令人驚嘆的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。作為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，肯德基還在里約奧運(yùn)會(huì)的狂熱中推出了“魔桶”免費(fèi)VR 護(hù)目鏡活動(dòng)，讓消費(fèi)者在觀看VR 奧運(yùn)視頻的同時(shí)享受炸雞可樂(lè)。可口可樂(lè)推出12 瓶可樂(lè)包裝，消費(fèi)者只需將紙板上鋒利的物體和少量膠水切割即可DIY 一副VR 眼鏡；迪格九品包裝是讓消費(fèi)者掃描瓶?jī)?nèi)標(biāo)簽，獲取產(chǎn)品品牌及其視覺(jué)形象識(shí)別信息；美國(guó)啤酒品牌藍(lán)月亮也通過(guò)視頻掃描瓶貼，了解產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)成分和生產(chǎn)過(guò)程。亨氏千層面也掃描瓶貼紙，得到你自己的食譜和視頻是如何制作的。世界名酒希格拉姆可以掃描不同口味的金瓶貼紙，得到相應(yīng)的制作杜松子酒的配方或視頻。通過(guò)以上對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)包裝案例的介紹，我們發(fā)現(xiàn)其共性離不開(kāi)智能手機(jī)或平板電腦，而智能手機(jī)或平板電腦本質(zhì)上就是圖像采集設(shè)備（攝像頭）和顯示設(shè)備（屏幕）。

工業(yè)是目前對(duì)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)需求最強(qiáng)的行業(yè)。隨著工業(yè)4.0、智能制造等概念的推廣，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始尋求智能化的產(chǎn)業(yè)升級(jí)技術(shù)，希望以技術(shù)賦能產(chǎn)業(yè)，為企業(yè)創(chuàng)造新的價(jià)值。在這個(gè)過(guò)程中，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于能夠很好地與現(xiàn)實(shí)環(huán)境和現(xiàn)實(shí)對(duì)象相結(jié)合，逐漸被大家所接受，成為提高生產(chǎn)力的重要工具。MR 技術(shù)可以為工人提供他們?cè)谌粘９ぷ鞯恼鎸?shí)環(huán)境中最需要的信息，包括在職培訓(xùn)、設(shè)備維護(hù)手冊(cè)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)展示和遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)。當(dāng)員工使用頭戴式MR 眼鏡時(shí)，他們對(duì)周?chē)鎸?shí)環(huán)境的觀察完全不受影響，他們可以解放雙手進(jìn)行操作。以下是一個(gè)典型的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景：當(dāng)工人在生產(chǎn)環(huán)境中佩戴MR 眼鏡進(jìn)行檢查時(shí)，設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在機(jī)器和設(shè)備的前面；如果檢查員發(fā)現(xiàn)任何異常，他可以通過(guò)眼鏡記錄情況并報(bào)告問(wèn)題。然后，根據(jù)故障信息，檢索相關(guān)的問(wèn)題處理方案或全息維修說(shuō)明書(shū)。設(shè)備維護(hù)說(shuō)明信息將逐步呈現(xiàn)給他，并準(zhǔn)確指出每一步的具體位置。專(zhuān)家對(duì)眼鏡拍攝的圖像進(jìn)行分析后，為現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供準(zhǔn)確的專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)，協(xié)助解決問(wèn)題。在整個(gè)過(guò)程中，生產(chǎn)環(huán)境中的員工只需要一副MR 眼鏡即可實(shí)現(xiàn)所有功能。

MR 技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有廣闊的發(fā)展空間。例如，醫(yī)生可以使用混合現(xiàn)實(shí)眼鏡在手術(shù)過(guò)程中輕松查閱患者圖像數(shù)據(jù)、相關(guān)部位的3D 模型和其他內(nèi)容。患者的全息骨模型也可以精確疊加在其身上，協(xié)助醫(yī)生完成手術(shù)定位。結(jié)合5G 等電信技術(shù)，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行直播，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多人會(huì)診。在外科培訓(xùn)、醫(yī)療器械操作培訓(xùn)等業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，我們也可以利用MR 來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的培訓(xùn)效果。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)可以很容易地轉(zhuǎn)換成三維模型。利用這些模型的MR 全息顯示，可以對(duì)平面圖像進(jìn)行三維顯示，并能對(duì)醫(yī)生進(jìn)行準(zhǔn)確的空間位置判斷。這種立體空間的“電影閱讀”技術(shù)可以顯著提高年輕醫(yī)生電影閱讀的準(zhǔn)確性，同時(shí)，方便醫(yī)生與患者或家屬直觀地交流相關(guān)情況。

三、MR 包裝優(yōu)勢(shì)

（一）現(xiàn)代包裝

現(xiàn)代包裝材料，大致可以分為紙張、塑料、金屬等，不同的材料、材料價(jià)格、加工難度都會(huì)影響產(chǎn)品包裝的價(jià)格。雖然現(xiàn)代包裝的材料、材料和工藝種類(lèi)繁多，但開(kāi)發(fā)一種新產(chǎn)品卻需要很長(zhǎng)時(shí)間，其中有許多問(wèn)題需要發(fā)現(xiàn)和解決。材料和工藝能否實(shí)現(xiàn)需要長(zhǎng)期的試驗(yàn)和證明。而一旦批量生產(chǎn)，產(chǎn)品就會(huì)定型并封存。如果產(chǎn)品不及時(shí)升級(jí)，很容易給消費(fèi)者帶來(lái)審美疲勞。然而，升級(jí)或推出新產(chǎn)品也需要大量時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)、制作和生產(chǎn)密封樣品。

（二）MR 包裝

MR 技術(shù)與包裝相結(jié)合，MR 在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)化為虛擬的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在我們眼里通過(guò)媒體、手機(jī)、眼鏡等在每個(gè)人的眼里，既然是虛擬的數(shù)字，在這里，舉個(gè)例子，即使只是一個(gè)普通的沒(méi)有任何材料的紙箱，我們也可以從MR metal 給他的視覺(jué)，塑料和其他材料，以及各種材料的對(duì)比。還是說(shuō)我們可以用低成本的方式進(jìn)行包裝，并通過(guò)虛擬的數(shù)字來(lái)展示MR 技術(shù)的高成本過(guò)程？相信當(dāng)今的CG 技術(shù)或3D 軟件建模渲染，不難呈現(xiàn)出逼真的材質(zhì)。MR 技術(shù)還可以使數(shù)字虛擬物生動(dòng)，更能實(shí)現(xiàn)人與物的交互，使產(chǎn)品具有“生命性”。

四、基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)

目前，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還只是少數(shù)國(guó)際知名品牌的嘗試性小規(guī)模應(yīng)用，在國(guó)外還沒(méi)有完全普及，我國(guó)還沒(méi)有完整系統(tǒng)的原創(chuàng)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品包裝。筆者深知，任何技術(shù)的出現(xiàn)都需要經(jīng)歷一個(gè)從萌芽和生長(zhǎng)到成熟和衰退的生命周期。混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前正處于生命周期的早期階段。筆者認(rèn)為，隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，混合現(xiàn)實(shí)將像我們今天使用的手機(jī)和電梯一樣司空見(jiàn)慣、無(wú)處不在。針對(duì)人們對(duì)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的好奇和對(duì)產(chǎn)品包裝圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的不以為然，從包裝生產(chǎn)周期和包裝銷(xiāo)售使用周期兩個(gè)方面，將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品包裝，為產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)的發(fā)展方向提供新的思路。

（一）包裝的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期中混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融入

產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)過(guò)程結(jié)合了三維渲染的技術(shù)和藝術(shù)，良好的包裝設(shè)計(jì)能有效地保護(hù)產(chǎn)品，準(zhǔn)確完成客戶想要傳遞的信息，符合現(xiàn)代包裝設(shè)計(jì)理念的綠色環(huán)保，最大限度地節(jié)約收貨人的成本，這是包裝設(shè)計(jì)師要求但又必須完成的任務(wù)。融入混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)過(guò)程，在現(xiàn)實(shí)世界中佩戴頭飾手持設(shè)備，虛擬三維空間包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測(cè)繪工作，改進(jìn)虛擬環(huán)境技術(shù)和方法，制作虛擬產(chǎn)品的渲染包裝，產(chǎn)生不同的插入深度，保證與陰影的高精度交互關(guān)系。另外，桌面虛擬設(shè)備采用全息相機(jī)和投影設(shè)備，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)“再現(xiàn)客觀真實(shí)性”，裸眼三維虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)效果更利于設(shè)計(jì)師和客戶對(duì)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)效果的溝通與交流。

（二）包裝的銷(xiāo)售及使用周期中混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融入

包裝一經(jīng)生產(chǎn)、使用、上架，就肩負(fù)著吸引消費(fèi)者眼球、傳遞產(chǎn)品信息、促進(jìn)產(chǎn)品銷(xiāo)售的使命。混合現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品包裝的融合，要求消費(fèi)者使用手持（智能手機(jī)）VR 增強(qiáng)設(shè)備體驗(yàn)基于圖像標(biāo)識(shí)跟蹤技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。此外，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)手持虛擬增強(qiáng)設(shè)備（智能手機(jī)），將設(shè)計(jì)師先前設(shè)計(jì)的虛擬圖像與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行匹配，從而參與產(chǎn)品生產(chǎn)和射擊過(guò)程。對(duì)于使用折疊紙盒的產(chǎn)品包裝，可以通過(guò)切割和折疊預(yù)設(shè)的切割線和折疊線來(lái)制作手持式或頭戴式虛擬增強(qiáng)裝置，使消費(fèi)者能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)之外的真實(shí)世界中與包裝進(jìn)行互動(dòng)，避免單純的顯示技術(shù)和數(shù)字化設(shè)計(jì)信息的過(guò)載傳輸。從用戶體驗(yàn)的角度出發(fā)，進(jìn)行交互式產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)從虛擬到真實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐。

五、結(jié)語(yǔ)

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及以及低成本組件的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)三維處理能力的提高，為混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用帶來(lái)了飛速的發(fā)展，也逐漸改變了人們的日常行為和消費(fèi)模式，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)和產(chǎn)品包裝，創(chuàng)造了不同于傳統(tǒng)形式的新包裝，它給消費(fèi)者帶來(lái)了非傳統(tǒng)的感官和互動(dòng)體驗(yàn)，審美趣味日益增強(qiáng)，推動(dòng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品包裝行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展邁上新的臺(tái)階。