基于傳媒視角下的擴展現實技術發展探究

韋維　申雪鳳

摘 要：擴展現實技術是廣義的虛擬現實及相關技術的統稱，能夠給信息受眾帶來較高的沉浸式體驗，相對于手機等移動媒體具有更高效和更真實的信息傳遞效果，被認為是可能取代手機的下一代媒體設備。雖然XR技術被給予了厚望，但是從目前XR技術的發展現狀來看，其距離具備能夠取代手機媒體的能力還有一定的距離，其效果也尚未能夠給傳統媒體帶來革命性的變化。本文主要從XR技術層面進行分析，試圖探究XR媒體技術的本質，以便更好地理解和運用XR技術。

關鍵詞：擴展現實;增強現實;AR新聞;新興媒介

中圖分類號：G210.7 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：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

媒體技術的發展給傳媒領域帶來了新的機遇和挑戰，一些新媒體技術的出現能夠給媒體的傳播方式帶來變革。移動媒體、5G、HTML5、云計算等軟硬件技術的不斷發展與革新，給傳媒領域帶來了巨大的影響并推動其發展。信息網絡技術帶來了“去中心化”[1]的發展趨勢，移動設備“碎片時間”[2]的獲取信息方式，5G高帶寬的移動網絡技術讓圖文時代變成了視頻時代。

擴展現實（Extencled Reulity，XR）是近年來在虛擬現實技術領域提出來的新概念，是對虛擬現實（Virtual Reality，VR）、增強現實（Augmented Reality，AR）、混合現實（Mixed Reality，MR）以及相關技術的統稱。國內外關于上述三項技術以及相關的技術歷史發展脈絡的研究較多。在《重塑體驗：擴展現實（XR）技術及其教育應用展望》[3]一文中，把XR相關的概念和發展歷史進行了一定的研究和整理，一些關于XR的基礎理論研究甚至可以追溯到20世紀初。

雖然XR技術的相關研究在時間維度和技術的廣度上已經很豐富，一些相關的基礎技術甚至有著長達半個多世紀的發展歷史，但是XR技術并不是由某一項單一的技術發展而來，而是眾多技術有效集成的成果。XR所涉及的技術領域跨度非常廣，如果直接把這些技術發展路線并攏到當今的VR、AR以及MR的概念當中，或者單獨看某一具體的效果和技術，就會導致對XR的認識偏差，不利于正確地理解和運用好這項新技術。現有的一些研究往往只通過對XR概念進行簡單分析，認為只要有虛擬的影像就是虛擬現實，只要有影像疊加效果就是增強現實，這種認識導致了對XR技術理解上的偏差。例如，把全景技術認為是VR技術，把視頻三維合成效果理解為MR，把使用XR技術創作與XR媒體傳播效果混淆等。在2019年被人民網轉載的《“眼見為虛”：淺析國內VR新聞生產現狀》[4]中所研究和分析的VR案例實際上都是全景技術，與VR技術沒有本質上的聯系，文中提及的上游新聞客戶端中所謂的“VR”頻道，實際上所描述的內容都是全景效果，以全景效果來評判VR或XR的價值就顯得過于片面了。因此，只有從技術層面分析和探究XR，正確地理解XR及相關技術原理，才能夠更好地認識XR技術對傳媒領域的發展及影響，否則無法準確地了解XR效果及技術的發展潛力。

1 XR技術的發展來源

1.1 高沉浸式體驗是XR技術發展的驅動力

目前主流的受眾端設備，如手機、電視等，還處在以“體外設備”的方式來呈現信息，因受限于當前技術的發展，還無法做到沉浸式體驗。而XR技術之所以能夠帶來信息傳播方式的變革，是因為其以“穿戴設備”的方式，利用人的感官特征使虛擬信號模擬真實世界的信號直接傳遞給使用者，從而給受眾帶來較高的沉浸式體驗。因此，沉浸式體驗效果的好壞也是評價XR內容、設備的一個重要指標。

1.2 XR是解決信息傳播的最后一厘米的技術

要提高沉浸式體驗效果，可以根據人對客觀世界信息感知的特點，結合現代媒體技術，通過視覺、聽覺、觸覺等身體感官，把虛擬的信息用更接近現實信息的方式傳達給使用者，這就決定了XR技術主要是應用在信息傳播的最后階段，也就是信息在進入使用者感官的最后一個階段。用信息系統理論來分析，即為信息接收者解碼信息的最后一個階段。只有貼近人體感官，才能確保信息傳播的高準確性和高覆蓋率。

因此，XR是受眾端設備高度依賴的技術。如果只是在信息內容創作過程中使用XR設備，但是受眾端沒有XR設備來接受XR特征的信息，也不屬于XR效果。一些所謂的“VR+新聞內容”，其實只是在新聞編輯時使用了視頻三維合成、綠幕合成等技術，受眾還是通過普通的電視、網絡獲取信息，這些所謂的“VR+新聞”，實際上與XR關系不大，更談不上提高受眾的沉浸式體驗感了。

1.3 XR是媒體技術的有效集成

當今XR技術以虛擬現實技術的出現為發端，但這并不能認為是簡單地從某一單項的技術逐漸發展而來，而是多項技術發展到一定程度所形成的一套新的相關技術的系統集成。XR技術的出現，在時間的維度上是2014—2016年，虛擬現實及其相關的增強現實、混合現實技術相繼出現并成為熱門的技術，多款虛擬現實設備在2016年發布或者發售，因此2016年通常被認為是虛擬現實的元年。由于VR、AR以及MR有許多技術上的關聯，所以業界的軟件及硬件相關廠商提出了XR的概念，用于對前者及其相關技術的統稱。

2 實現XR技術的主要效果和技術

XR的目的是提供一種高沉浸式的信息獲取方式，因此，一些對沉浸式體驗影響較大的技術是影響XR效果的核心技術。有些技術如果獨立實現是相對容易的，但如果要跟其他技術集成在一起就非常困難。例如，雙目視覺技術早在3D電影中實現了雙目視覺效果，但既想要實現雙目視覺，又想要實現全景視野就非常困難了，如以當前的技術同時來達到這種效果，就必須要戴上特制的眼鏡。從技術的層面分析XR的實現過程，主要的效果和技術有雙目視覺效果、全局視野效果、高視場覆蓋率、三維空間漫游效果、現實空間感知、現實和虛擬光線合成、實時渲染等。

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，3D電影正是運用了這一技術，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和工具來實現左右眼視覺獨立畫面。目前，常見的顯示雙目視覺技術有專用眼鏡、偏光鏡片、液晶開關、光柵等。

2.2 全景視野效果

在現實世界中，人們處于環境的包圍之中，顯示技術實現了視覺重現的功能，但是顯示器只能在一個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。當人旋轉頭部后，普通的屏幕和顯示器就無法覆蓋視野范圍，降低了沉浸體驗的效果。全景視野的實現則是把專用眼鏡和陀螺儀技術相結合，讓顯示裝置始終“固定”在使用者眼前，并根據視角的不同呈現不同的畫面，從而實現全景視野的覆蓋。許多移動媒體的“全景”效果為了達到類似的全景視野覆蓋，使用手機屏幕結合陀螺儀來顯示某個角度的畫面，但是無法實現較高的視場覆蓋率。

2.3 高視場覆蓋率

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

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實構建出來的“虛擬”世界中，可以在不同的位置和不同的觀察角度對世界和物體進行觀察，能夠給使用者帶來身處一個三維空間的高沉浸感。例如，在虛擬現實中呈現一張桌子，使用者可以從任意角度對桌子進行觀察。要想實現該效果，需要對虛擬的世界使用實時三維渲染的技術來進行處理，這也是虛擬現實技術與VR全景技術的一個關鍵區別。

2.5 現實空間感知

現實空間感知是XR技術中對真實世界進行感知的技術，通過該技術能夠獲得真實世界的空間、紋理、燈光等信息，為下一步的數據處理、信息呈現提供基礎數據。目前主流的技術有雙目視覺、結構光、TOF（飛行時間）。移動媒體上的AR應用，為了模擬現實空間的感知效果，使用特殊算法對攝像頭拍攝的視頻畫面進行分析，得到簡單的空間信息，其效果和實用性不高，并不能對現實空間進行實時有效的感知。

2.6 現實和虛擬光線合成

在增強現實和混合現實技術中，使用者會同時看到現實世界中的物體發出的光線和虛擬出來的影像，這就需要通過特殊的技術把虛擬出來的影像與現實的光線進行合成，這比普通的顯示技術要復雜很多，同時也是AR和MR的一項核心技術。目前效果較好的方案是使用光波導（Optical Wavaguide）技術來實現，分為幾何光波導（Optical Wavaguide）技術、光柵光波導技術、全息光波導技術三種類型，此外還有棱鏡、自由曲面、全息反射膜等方案。而移動媒體上的AR應用只是把虛擬的影像疊加在攝像頭拍攝的畫面上，再通過手機的屏幕顯示出來，現實的物體光線經過攝像頭、影像疊加、手機屏幕后再傳到人的眼睛里，實際上光路已經中斷，這與AR、MR設備上的效果完全不一樣。在AR、MR設備上，現實物體的光路在通過透鏡時會與虛擬影像進行合成，如果沒有被虛擬影像遮擋，光路是直接進入人眼睛的。

2.7 實時渲染技術

在XR技術中，虛擬的部分影像要想做到三維空間漫游、與現實光線合成，須根據使用者的視角、環境光照等因素進行實時計算。實時渲染技術也是XR能夠提供交互行為的基礎。此外，為了降低使用者對虛擬影像產生的眩暈感，要求虛擬影像有較高的刷新率和較低的延遲，這對于實時渲染的硬件有較高的要求。因此，XR設備對三維圖像的實時渲染性能、效果的要求都是比較高的。

2.8 可穿戴設備

可穿戴設備能夠把媒體設備與使用者融為一體，一方面可以提高信息傳播的準確性和效果，另一方面對于手機使用者來說，可以把人的雙手從手機中解放出來。如想要實現設備的可穿戴性，需要解決人機輸入接口、設備小型化、續航、發熱等問題。通常可以通過語音輸入、手部動作捕捉等方式來解決人機輸入接口問題。

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虛擬的音頻進行定位和音頻處理，使用者需要佩戴耳機來實現三維全景環繞音頻效果。相對于視覺方面，實現聽覺的沉浸式體驗的技術難度更低一些。

3 XR是各項技術的有效集成系統

前文所提到的XR及涉及的各項效果和技術，如果單獨去實現某一項效果或技術相對容易，如雙目立體視覺，在十幾年前的3D電影院、3D顯示器上已經能夠實現，全景視野技術也早已用在谷歌地圖上。但如果同時實現這些效果和技術就相對困難，特別是同時實現雙目立體視覺、全景視野以及高視場覆蓋率，以目前的技術來說，使用者須佩戴專用的擴展現實眼鏡才能實現。因此，XR技術是把實現各項沉浸式體驗的技術有效集成為一體的系統，將其視為一個整體來研究才有意義。表1對比分析了目前主流的XR設備、應用的使用效果和技術差異，以及所能夠實現的沉浸式體驗效果。

表1僅針對典型的使用模式，一些特殊的使用方式未在表中進行對比，如在Cardboard中使用手機體驗VR效果、多機位全景模擬漫游等。

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專用眼鏡的技術發展現狀來看，雖然已經具有一定的沉浸式體驗效果，但是受限于成本、佩戴舒適性、續航能力等原因，還無法廣泛普及，暫時無法改變大眾獲取信息的方式，還未進入真正意義上的XR傳媒時代。而目前大眾使用的手機、平板電腦等移動媒體上的XR應用和軟件只是在技術上進行簡單的模擬，沉浸式體驗效果比較差，這種方式沒有給媒介的傳播方式帶來革命性的變化。

4 結語

XR技術涉及的領域、技術比較廣，設備的類型和種類比較多，很容易讓人產生混淆和理解錯誤。一方面由于其自身的技術特點、硬件條件的限制導致高沉浸式的XR設備普及率和實用性不高;另一方面，在一些商業利益的炒作和包裝下，一些“準”XR效果，甚至一些只在概念上相似的產品占領消費市場，誤導了大眾對XR技術的普遍認知，使得大眾對于XR效果及技術存在一定的認識偏差。因此，正確理解XR相關技術的原理，避免認識偏差，才能看到XR對未來信息傳播方式的重大影響潛力，對于行業的發展、技術培育和人才培養具有重大的意義。

參考文獻：

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[3] 褚樂陽，陳衛東，譚悅，等.重塑體驗：擴展現實（XR）技術及其教育應用展望：兼論“教育與新技術融合”的走向[J].遠程教育雜志，2019（1）：17-31.

[4] 嚴悅，張兢.“眼見為虛”：淺析國內VR新聞生產現狀：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

基金項目：2019年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目“虛擬現實技術在廣西區域形象傳播中的創新與應用研究”（2019KY0503）;2018年度廣西藝術學院校級科研項目“基于移動媒體的廣西區域形象三維交互式傳播研究”（YB201828）;廣西藝術學院南湖青年學者人才項目支助（NHXZB15）。

作者簡介：韋維（1981—），男，碩士，助理研究員，研究方向：互動廣告、數字媒體技術;申雪鳳（1980—），女，碩士，教授，研究方向：創意傳播及廣告策劃。

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