混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字科技館中的應(yīng)用前景分析

王華藝

摘要：科技館是具有綜合性和技術(shù)先進(jìn)性的專業(yè)場(chǎng)館，對(duì)于科普工作的開(kāi)展以及科普教育實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展都具有非常重要的意義。在科技館的建設(shè)過(guò)程中，數(shù)字化技術(shù)及先進(jìn)的混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融入應(yīng)用對(duì)于提升科技館的建設(shè)質(zhì)量、促使科技館建設(shè)在技術(shù)性和實(shí)效性上實(shí)現(xiàn)同步的提升有非常關(guān)鍵的作用。混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種具有先進(jìn)性和獨(dú)立性的創(chuàng)新型技術(shù)，其在數(shù)字科技館中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)更進(jìn)一步的提升針對(duì)性與廣泛性，并且在技術(shù)應(yīng)用的方式方法上，也應(yīng)當(dāng)結(jié)合科技館的實(shí)際需求進(jìn)行不斷的完善和優(yōu)化。最終充分發(fā)揮出這一先進(jìn)技術(shù)在數(shù)字科技館中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提升數(shù)字科技館的整體運(yùn)行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：混合現(xiàn)實(shí)技術(shù);數(shù)字科技館;應(yīng)用分析

引言：

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字科技館建設(shè)和實(shí)踐中的應(yīng)用存在一定的現(xiàn)實(shí)困難。這不僅與科技館功能的豐富性有一定的關(guān)系，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的先進(jìn)性與針對(duì)性也是影響這一技術(shù)應(yīng)用效果的主要原因。在數(shù)字科技館的建設(shè)中，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用要結(jié)合科技館的整體規(guī)劃發(fā)展要求進(jìn)行充分的分析和研究，以便確保這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠充分發(fā)揮提升數(shù)字科技館先進(jìn)性和展示效果全面性的積極作用。

一、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的總體概述

（一）基本概念闡述

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是將現(xiàn)實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境進(jìn)行同步呈現(xiàn)的一種先進(jìn)技術(shù)。另外，在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的背景下，虛擬環(huán)境還可以被看作一個(gè)獨(dú)立的極點(diǎn)，而真實(shí)環(huán)境也可以被確立為一個(gè)與之相對(duì)的極點(diǎn)。兩個(gè)極點(diǎn)通過(guò)軸線的增強(qiáng)虛擬作用，形成一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)。從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下構(gòu)建出的體系具有典型的綜合性特征。從基本功能的角度上來(lái)說(shuō)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的功能側(cè)重點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境的同步呈現(xiàn)。這意味著此技術(shù)的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)情況下虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中存在的矛盾與沖突實(shí)，實(shí)現(xiàn)了兩者之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在數(shù)字科技館的應(yīng)用背景下，這種技術(shù)能夠促使數(shù)據(jù)科技管的部分技術(shù)實(shí)施和現(xiàn)象呈現(xiàn)具有更高的混合性與有效性。

（二）基本特征分析

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的先進(jìn)性與其在實(shí)際應(yīng)用中的功能性特征有非常直接的關(guān)系。從具體特征的角度上分析，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有典型真實(shí)性特征。傳統(tǒng)情況下，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的前身是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這種技術(shù)的應(yīng)用仍然具備一定的局限性，并未實(shí)現(xiàn)虛擬空間與真實(shí)空間的交互與統(tǒng)一。而混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠達(dá)到提升虛擬環(huán)境的仿真性和現(xiàn)場(chǎng)感的效果。從受眾的感官體驗(yàn)角度上來(lái)說(shuō)，這種真實(shí)性更強(qiáng)的虛擬場(chǎng)景呈現(xiàn)效果能夠給受眾帶來(lái)更加真實(shí)生動(dòng)的感官體驗(yàn)，這也是現(xiàn)代化建設(shè)中數(shù)字科技館引用這種技術(shù)的主要原因。在數(shù)字科技館的現(xiàn)代化發(fā)展中，受眾群體對(duì)科技館的要求也更加注重體驗(yàn)性和真實(shí)性，只有混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字科技館中得到充分有效的應(yīng)用，提升虛擬呈現(xiàn)效果真實(shí)性的終極目標(biāo)才能夠順利實(shí)現(xiàn)。除了真實(shí)性特征外，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)還具有典型的構(gòu)想性特征。從性質(zhì)上來(lái)講，這種特征具有典型的創(chuàng)新性優(yōu)勢(shì)，構(gòu)想性則主要是指通過(guò)思想上的引導(dǎo)構(gòu)建形成一個(gè)模擬的真實(shí)環(huán)境。這從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)了將人們腦中的理想環(huán)境在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行還原的目標(biāo)。從目前的應(yīng)用實(shí)際來(lái)看，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境下的應(yīng)用廣泛性正在不斷提升，且結(jié)合不同的應(yīng)用環(huán)境和實(shí)際需求這種技術(shù)的應(yīng)用也在不斷的改良和完善。基于此，可在一定程度上確定混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用具有非常廣闊的推進(jìn)發(fā)展空間。最后，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)還具有典型的互動(dòng)性特征。這一點(diǎn)主要強(qiáng)調(diào)在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮作用的過(guò)程中，除了依托先進(jìn)的技術(shù)對(duì)呈現(xiàn)的具體對(duì)象進(jìn)行更加完整的修飾和完善外，在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，場(chǎng)館內(nèi)的呈現(xiàn)對(duì)象還能夠與受眾達(dá)成一定的互動(dòng)。盡管這種互動(dòng)仍然是借助于虛擬的空間和相關(guān)技術(shù)作為支持的，但這種互動(dòng)性質(zhì)的體現(xiàn)也是增強(qiáng)現(xiàn)代社會(huì)中數(shù)字科技館功能效果的有效路徑。

二、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的體系結(jié)構(gòu)闡述

（一）整體基本結(jié)構(gòu)

上文已經(jīng)提到，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用發(fā)揮是基于虛擬和現(xiàn)實(shí)兩個(gè)空間內(nèi)的極點(diǎn)區(qū)域建立起的一個(gè)體系化的虛擬空間。這意味著技術(shù)支持下的具體功能發(fā)揮需要依托體系中的部分結(jié)構(gòu)和具體環(huán)節(jié)來(lái)完成。 在具體發(fā)揮作用時(shí)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體系中包括了兩個(gè)基本層面，即虛擬層面和現(xiàn)實(shí)層面。兩方面體系具有的共同特征是在硬件部分的結(jié)構(gòu)和組成上基本保持了一致。從實(shí)踐應(yīng)用的角度上來(lái)說(shuō)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的整個(gè)體系通過(guò)計(jì)算機(jī)平臺(tái)和系統(tǒng)作為基礎(chǔ)支持，將虛擬狀態(tài)下的實(shí)際物體以及部分圖文信息進(jìn)行基礎(chǔ)構(gòu)建。隨后，再將上述信息通過(guò)模擬轉(zhuǎn)換的方式直接附著到消費(fèi)者可以進(jìn)行直觀觀察的實(shí)體上。這本身就是一個(gè)將虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)實(shí)體實(shí)現(xiàn)融合的過(guò)程。另外，在虛擬與現(xiàn)實(shí)初步結(jié)合的基礎(chǔ)上，混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一些綜合的周邊信息進(jìn)行匹配呈現(xiàn)的目標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，混合顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)備包括了方位追蹤器以及頭戴顯示儀。其中，方位追蹤器主要發(fā)揮對(duì)虛擬環(huán)境中的信息和實(shí)體進(jìn)行捕捉的作用，而頭戴顯示儀則主要是為了方便受眾群體借助這一設(shè)備實(shí)現(xiàn)自身與虛擬環(huán)境的互動(dòng)交流。也就是說(shuō)，用戶在享受虛擬混合技術(shù)帶來(lái)的功能效果時(shí)，需要借助這兩方面關(guān)鍵的硬件設(shè)備作為技術(shù)上的支持。另外，虛擬環(huán)境的生成器設(shè)備以及相關(guān)的定位設(shè)備也是這一混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)發(fā)揮作用過(guò)程中所需要具備的重點(diǎn)設(shè)備類型。

（二）不同結(jié)構(gòu)的作用過(guò)程闡述

從具體應(yīng)用的角度上來(lái)說(shuō)，虛擬環(huán)境的生成設(shè)備主要是發(fā)揮對(duì)虛擬環(huán)境的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型構(gòu)建的作用，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的靈活調(diào)整和有效管理，確保在實(shí)際應(yīng)用中虛擬環(huán)境本身的穩(wěn)定性和作用發(fā)揮的靈敏性得到一定保證。從用戶的角度上來(lái)說(shuō)，用戶所佩戴的觀察交互性設(shè)備需要在實(shí)際應(yīng)用前進(jìn)行合理的調(diào)整，且調(diào)整的過(guò)程中需要結(jié)合受眾自身對(duì)于視線效果的適應(yīng)程度和實(shí)際應(yīng)用需求，在保證舒適度和調(diào)整觀看適宜性的基礎(chǔ)上完成調(diào)整工作。從專業(yè)的調(diào)整效果分析角度上來(lái)講，只有保證受眾視角上的觀察坐標(biāo)系與虛擬環(huán)境中的坐標(biāo)系保持一致，達(dá)成兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，才能通過(guò)交互指令的輸出使得用戶體驗(yàn)到更加真實(shí)有效的感官效果。

三、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字科技館中的應(yīng)用探索

（一）混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地圖展示中的應(yīng)用

在數(shù)字科技館中，地圖是最為常見(jiàn)的一種展示元素和指引途徑。在現(xiàn)代化的社會(huì)背景下，地圖的展示效果更加追求立體性和動(dòng)態(tài)真實(shí)性，應(yīng)用現(xiàn)實(shí)混合技術(shù)后可實(shí)現(xiàn)對(duì)地理信息體系的全方位模擬，相關(guān)信息的捕捉也能達(dá)到實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的效果。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的管理控制技術(shù)也是支持地圖展示功能更加多元化的重要途徑。在數(shù)字科技館內(nèi)三維的地圖，從本質(zhì)上可以帶領(lǐng)受眾直接進(jìn)入到依托信息技術(shù)和現(xiàn)實(shí)混合技術(shù)模擬出的真實(shí)環(huán)境中，指引受眾結(jié)合自身的需求選取自己想要到達(dá)的具體區(qū)域。這種具有身臨其境感受的地圖觀看，實(shí)際上對(duì)受眾群體來(lái)說(shuō)能夠獲得更加真實(shí)有效的感官體驗(yàn)，除此之外，基于系統(tǒng)和技術(shù)的交互性特征，這種能夠自主選擇觀看進(jìn)度和項(xiàng)目的過(guò)程也更加真實(shí)的體現(xiàn)出了在這種先進(jìn)技術(shù)支持下數(shù)字化科技館的人性化特征。例如在地圖指引的范圍上，最遠(yuǎn)可到達(dá)外太空區(qū)域，將其作為初始起點(diǎn)，通過(guò)地球的轉(zhuǎn)動(dòng)將受眾帶到不同的真實(shí)場(chǎng)景中。受眾可通過(guò)進(jìn)一步選擇自己想要觀察的地圖區(qū)域，進(jìn)一步進(jìn)入更加細(xì)致真實(shí)的城市位置場(chǎng)景中。這種交互式和實(shí)時(shí)性的互動(dòng)交流狀態(tài)能夠使受眾感受到一個(gè)整體地圖的參觀體驗(yàn)具有系統(tǒng)性和宏觀性的特征。一個(gè)相對(duì)固定的單一參觀過(guò)程就會(huì)演變?yōu)榫哂姓鎸?shí)感受的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)過(guò)程。從受眾自身的角度上來(lái)說(shuō)，這也是在現(xiàn)代化背景下其參觀科技館的主要目標(biāo)。

（二）混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在模擬飛行項(xiàng)目中的應(yīng)用

科技館中模擬飛行項(xiàng)目是具有實(shí)踐性和內(nèi)容豐富性的一個(gè)典型項(xiàng)目。在模擬飛行的過(guò)程中，不同類型的元素和技術(shù)都需要同時(shí)融入，為取得綜合性的飛行展示效果提供幫助。例如，在模擬飛行時(shí)需要音響系統(tǒng)傳傳達(dá)出多種不同的聲音模擬空中飛行時(shí)的真實(shí)狀態(tài)，比較典型的代表是氣流顛簸的聲音。這種配合了聽(tīng)覺(jué)感官的展示方式能夠使受眾感受到自己處在一個(gè)真實(shí)的飛行環(huán)境中，另外，飛機(jī)中系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)聲音也需要經(jīng)過(guò)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬，模擬后飛行的整個(gè)過(guò)程就更加真實(shí)全面的呈現(xiàn)了出來(lái)，能夠?yàn)槭鼙妿?lái)更加全方位的感官體驗(yàn)。從科技館的展示效果上來(lái)說(shuō)，飛行模擬的展示項(xiàng)目能夠非常典型的突出科技館的基本特征，因此，在基于這一項(xiàng)目應(yīng)用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，場(chǎng)館內(nèi)的管理人員和技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)盡可能追求真實(shí)全面的呈現(xiàn)效果，體現(xiàn)出科技館的呈現(xiàn)展示特色。

（三）混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在數(shù)字化劇場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用

數(shù)字化劇場(chǎng)是將宏觀的環(huán)境直接與受眾進(jìn)行交互，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。在數(shù)字劇場(chǎng)中，主要通過(guò)數(shù)字影片以及一些具有互動(dòng)性的游戲作為素材向受眾呈現(xiàn)一個(gè)真實(shí)的感官世界，影片的投射方式也更加具有真實(shí)性，通常會(huì)選擇投射在墻面上。這時(shí)空間內(nèi)部的墻面和頂面就會(huì)形成光影的折射效果，最終使得投射的影片效果更加具有立體感和生動(dòng)性，對(duì)于部分具有互動(dòng)性的游戲環(huán)節(jié)中，通過(guò)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融入，能夠提高受眾群體參與游戲過(guò)程中的感官真實(shí)性，這也使得數(shù)字科技館的展示效果在實(shí)踐性以及受眾參與性上得到了顯著的提升。在具體的技術(shù)應(yīng)用中，管理人員和技術(shù)操作人員應(yīng)當(dāng)重視互動(dòng)游戲類型的不斷更新和完善，通過(guò)引進(jìn)具有多元化和先進(jìn)性的游戲項(xiàng)目為吸引更多的科技館參觀者提供幫助。

四、數(shù)字科技館中混合顯示技術(shù)的應(yīng)用前景

（一）技術(shù)效果需不斷進(jìn)行完善

數(shù)字混合技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中本身就應(yīng)當(dāng)本著不斷完善和優(yōu)化的原則開(kāi)展相關(guān)工作。在技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，一方面相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的功能特點(diǎn)，結(jié)合科技場(chǎng)館不同展示項(xiàng)目的實(shí)際功能需求對(duì)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用切入點(diǎn)和普及應(yīng)用力度進(jìn)行合理的控制。只有首先控制好應(yīng)用的力度和方法，才能確保混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字科技館的各方面項(xiàng)目呈現(xiàn)中充分發(fā)揮出其積極作用。另外，從技術(shù)本身的角度上來(lái)講，管理人員應(yīng)當(dāng)積極收集來(lái)源于受眾群體的感官反饋，并且從專業(yè)技術(shù)的角度通過(guò)聘請(qǐng)專業(yè)的設(shè)計(jì)研究人員對(duì)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的功能進(jìn)行開(kāi)發(fā)和定制。以便在科技館的參觀展覽效果上通過(guò)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身的不斷優(yōu)化和完善，為最終的參觀效果提升打下基礎(chǔ)。

（二）混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用功能應(yīng)當(dāng)不斷開(kāi)發(fā)

除了滿足數(shù)字化科技場(chǎng)館的展示和建設(shè)要求外，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身也應(yīng)當(dāng)從技術(shù)類型的分枝角度出發(fā)進(jìn)行不斷的研制和開(kāi)發(fā)。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)借鑒混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字科技館中的實(shí)際應(yīng)用效果，通過(guò)針對(duì)性的技術(shù)研發(fā)和分析以及多樣化的實(shí)驗(yàn)操作，輔助為混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的功能開(kāi)發(fā)欲窮定制提供依據(jù)。為了充分提升混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中效果的精準(zhǔn)性，相關(guān)技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)從基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置以及相關(guān)信息數(shù)據(jù)的計(jì)算確認(rèn)角度出發(fā)，通過(guò)引用更加先進(jìn)的計(jì)算服務(wù)技術(shù)，為相關(guān)參數(shù)的計(jì)算與設(shè)計(jì)提供更加有針對(duì)性的保障。

（三）混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)不斷提升人性化程度

所謂的人性化程度提升，是指這一技術(shù)在基于受眾群體感受改善的應(yīng)用要求背景下，應(yīng)當(dāng)更加注重通過(guò)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段為人們帶來(lái)更加具有個(gè)性化的感官體驗(yàn)。從專業(yè)的技術(shù)研究角度上來(lái)說(shuō)，這就需要相關(guān)的技術(shù)人員結(jié)合數(shù)字科技館的實(shí)際運(yùn)行管理需求以及受眾群體的個(gè)人個(gè)性化需求。從技術(shù)層面出發(fā)進(jìn)行新技術(shù)和新方法的研究與分析，力求通過(guò)提升混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的靈活性，為這一技術(shù)發(fā)揮作用過(guò)程中的人性化效果提升提供幫助。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，只有符合人性化特征的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用才是適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和人們需求的先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜合本文的分析可知，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有典型的先進(jìn)性和技術(shù)性特征。其是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和相關(guān)信息技術(shù)的融合形成的一種具有綜合性的虛擬模擬技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從實(shí)際應(yīng)用的角度上來(lái)說(shuō)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在提升受眾的感官體驗(yàn)方面，基于此，在未來(lái)的研究和發(fā)展中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)本著不斷優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用效果、提升受眾的感官感受有效性的原則開(kāi)展相關(guān)的研究與開(kāi)發(fā)，確保混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字化科技館中的應(yīng)用取得更加顯著的效果。

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