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信息技术（基础模块）
数字媒体技术应用
任务4 初识虚拟现实与增强现实技术
第6章
第6章 数字媒体技术应用
目　录
Contents
6.4.1 了解虚拟现实技术的概念
6.4.2 体验虚拟现实技术
6.4.3 了解增强现实技术
6.4.4 体验增强现实技术
第6章 数字媒体技术应用
│ 初识虚拟现实与增强现实技术
虚拟现实技术和增强现实技术是当代数字技术的典型代表。虚拟现实技术利用计算机模拟产生三维虚拟世界，而增强现实技术不同于虚拟现实技术，它通过计算机将虚拟物体信息叠加到真实世界的场景之上，使虚拟信息与现实环境融合，从而增强用户对现实世界的感知和交互能力。初识虚拟现实与增强现实技术思维导图如图所示。
第6章 数字媒体技术应用
任务情景
完成两个数字媒体作品的制作后，小华已经基本掌握了数字媒体作品的制作方法与过程。
还有哪些数字媒体技术可以强化作品的效果呢？小华想起，前段时间堂哥领着他游览故宫时，参观了“故宫端门数字馆”。“故宫端门数字馆”是国内第一家将古代建筑、传统文化与现代科技完美融合的全数字化展厅。当时，小华还利用高科技“试穿”了明清宫廷里的衣服，观看了全景影片，并“置身”于宫殿中。这些都让小华大开眼界、收获颇丰，让他有身临其境之感。他在想这些高科技是不是也属于数字媒体技术呢？
第6章 数字媒体技术应用
任务分析
小华查阅了多种资料，了解到“故宫端门数字馆”运用了多种虚拟现实技术，给观众带来了不一样的故宫游览体验。
虚拟现实技术是当今数字媒体技术的热点之一，该技术融合图形、传感器、网络、人工智能等技术，属于多技术交叉的研究领域。虚拟现实技术与实际应用的有机融合，不仅提升了应用对象的表现力，也提供了交互的环境，使人们享受沉浸式体验。虚拟现实技术在新闻、教学、医疗、社交、娱乐等多个行业和领域已得到具体和广泛的应用，正逐渐深入人们生活的各个方面，成为数字媒体技术的重要支撑手段。
第6章 数字媒体技术应用
6.4.1 了解虚拟现实技术的概念
1．了解虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术（Virtual Reality，VR），是一种可以使人以沉浸方式进入和体验人为创造的虚拟世界的计算机仿真技术。该技术通过计算机生成模拟环境，实现用户沉浸体验。与传统的虚拟仿真技术相比，虚拟现实技术的主要特征是用户能够进入一个由计算机系统模拟的交互式三维虚拟环境中，用现实方式与虚拟环境进行交互操作，从而有效地扩展认知手段和应用领域。
第6章 数字媒体技术应用
2．了解虚拟现实系统的组成
一般的虚拟现实系统主要由计算机系统、虚拟现实交互设备、虚拟现实工具软件、数据库等组成。
（1）计算机系统。
在虚拟现实系统中，计算机系统负责虚拟世界的生成和人机交互的实现，是虚拟现实系统的心脏，处于核心地位。由于虚拟世界是一个复杂的场景，系统很难预测所有用户的动作，也就很难实现在内存中存储所有相应的状态。因此，在应用中，虚拟环境需要实时绘制和立即删除，相应的计算量大大增加，这就对计算机系统的配置提出了极高的要求。
第6章 数字媒体技术应用
（2）虚拟现实交互设备。
在虚拟现实系统中，为了实现人与虚拟世界的自然交互，必须要求用户采用自然的方式与虚拟世界进行互动。传统的鼠标和键盘无法实现，需要采用特殊的交互设备，以识别用户各种形式的输入，并实时生成相应的反馈信息。目前，常用的交互设备有用于手势输入的数据手套、用于语音交互的三维声音系统、用于立体视觉输出的头盔显示等。
（3）虚拟现实工具软件及数据库。
虚拟现实工具软件可完成的功能包括：虚拟世界中物体的几何模型、物理模型、运动建模，三维虚拟立体声的生成，模型管理技术及显示技术，虚拟世界数据库的建立与管理等。虚拟世界数据库的主要作用是存储系统需要的各种数据，如地形数据、场景模型、制作的建筑模型等各方面信息。对于所有在虚拟现实系统中出现的物体，在数据库中都需要有相应的模型。
第6章 数字媒体技术应用
3．了解虚拟现实技术的特点
从本质上说，虚拟现实技术就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户提供听觉、视觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互，最大限度地方便用户的操作，减轻用户的负担。虚拟现实技术的3个特征分别是沉浸性、交互性、想象性。
（1）沉浸性。
沉浸性是指用户可以沉浸于计算机生成的虚拟环境中或投入计算机生成的虚拟场景中。理想的虚拟环境是用户借助VR设备，能够摆脱时间、空间的限制，完全沉浸在虚拟世界中并与之对话，达到用户难以分辨真假的程度。沉浸感来源于对虚拟世界的多感知性，除了常见的视觉感知，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知、嗅觉感知等。
第6章 数字媒体技术应用
（2）交互性。
交互性是指用户可以通过佩戴VR眼镜，借助手柄、摄像头或其他传感器的位置和动作追踪，实现与虚拟环境的实时互动，拉近与目标对象之间的距离，获取更逼真的感知效果。虚拟现实系统中的交互系统强调人与虚拟世界之间的自然交互。与传统的多媒体技术不同，人机之间交互不再使用键盘、鼠标，人们甚至感觉不到计算机的存在。
（3）想象性。
想象性是指以再现场景方式被动接收信息的同时，引导用户主动探索新的知识，产生新的感受和构想。虚拟环境为不同个体提供了个性化的想象空间。
第6章 数字媒体技术应用
影视娱乐业
工业
军事与航空航天
医学
教育和培训
电子商务
4．了解虚拟现实技术的应用
虚拟现实技术在各个领域都有着很好的发展前景，许多国家都在大力研究、开发和应用这一技术，并积极探索其在各个领域中的应用。
第6章 数字媒体技术应用
说一说
请举例说出虚拟现实技术在生活、生产中的具体应用。
第6章 数字媒体技术应用
6.4.2 体验虚拟现实技术
在虚拟现实的环境中，感觉就像是置身于一个逼真的虚拟世界，从视觉到听觉，都能给用户带来强烈的感官体验冲击。虚拟现实环境中的画面具有广阔的视野，体验者通过头部运动可以多角度观察和探索虚拟场景。故宫博物院推出的“V故宫”项目，正是利用虚拟现实技术，为公众提供了一种全新的文化体验方式。
“V故宫”通过三维数据可视化技术，在数字世界再现金碧辉煌的紫禁城。用户可佩戴VR眼镜沉浸式欣赏，真正“走进”养心殿、倦勤斋等标志性建筑，甚至体验虚拟复原的未对公众开放的区域。若无VR眼镜，用户也可以裸眼通过普通屏幕360°漫游，同样能够感受到故宫的历史和文化魅力。
第6章 数字媒体技术应用
小华了解到“V故宫”项目后，决定利用周末时间体验这一虚拟现实技术。他在微信小程序中搜索“故宫博物院”，进入小程序主界面，如图所示。随后点击“V故宫”图标，在“V故宫”界面中选择自己感兴趣的建筑进行参观，如图所示。小华选择“养心殿”作为本次探索的起点，如图所示。
第6章 数字媒体技术应用
随后小华佩戴了VR眼镜，体验到更强的沉浸感，仿佛置身故宫之中，甚至可以与虚拟场景中的文物进行互动。使用前需将手机固定于VR眼镜的显示舱内，固定及佩戴效果如图所示。
第6章 数字媒体技术应用
点击“开始”按钮后，伴随着悠扬的音乐声，小华“来到”了养心殿的门外，在这个界面，小华发现右下角有两个选项，可以自由切换“VR模式”或“全景模式”。他首先尝试选用“全景模式”进行初步探索，如图所示。通过手机屏幕，他可以360°漫游养心殿，观察建筑的细节和历史场景。
通过体现“V故宫”，小华不仅感受到了虚拟现实技术的强大，还对故宫的历史和文化有了更深入的了解。这种方式不仅让用户在视觉上得到了满足，更在知识层面上得到了提升。
第6章 数字媒体技术应用
做一做
虚拟现实技术给人们的生活带来哪些改变？
第6章 数字媒体技术应用
6.4.3 了解增强现实技术
小华在学习虚拟现实技术的同时了解到，还有增强现实技术可以使用。增强现实技术是一种与虚拟现实技术密切相关但独立发展的技术，它通过将计算机生成的虚拟信息叠加到真实世界中，实现对现实环境的增强展示。尽管虚拟现实技术面临设备成本高、三维建模复杂等挑战，但增强现实技术并非因此而产生。增强现实技术是计算机图形学与人机交互领域的重要发展方向，也是近年来研究的热点技术，受到广泛关注，许多公司已陆续推出基于增强现实技术的相关产品。增强现实技术能够提高用户对现实世界的感知能力，进一步优化人机交互的感知体验。
1．了解增强现实技术的概念
增强现实（Augmented Reality，AR），是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，它是将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，实现“增强”效果。增强现实技术是强化真实世界信息和虚拟世界信息内容之间融合能力的新技术。
第6章 数字媒体技术应用
2．了解增强现实技术与虚拟现实技术的差别
增强现实技术是随着虚拟现实技术的发展而产生的，其基本软硬件构成与虚拟现实技术十分相似。因此，两者之间存在着不可分割的联系，同时也有着显著区别。
一是增强现实技术与虚拟现实技术对沉浸感要求不同。虚拟现实技术侧重用户在虚拟环境中的视觉、听觉、触觉等感官的完全浸入，强调将用户的感官与现实世界绝缘而沉浸在一个完全由计算机控制的信息空间之中。而增强现实技术致力于将计算机产生的虚拟环境与真实环境融为一体，强调用户在现实世界的存在性，并且努力维持其感官效果的不变性，增强用户对真实环境的理解。
二是虚拟现实需要通过对虚拟空间的设置实现虚拟图像的呈现，而增强现实技术则是用现实空间与图像信息重叠，使视网膜成像出现一定的视距差，并以此形成图像处理循环，为呈现三维图像提供有效空间。
三是增强现实技术可缓解虚拟现实技术建立逼真虚拟环境时，对系统计算能力的苛刻要求，在一定程度上降低人与环境自然交互的要求。
四是增强现实技术与虚拟现实技术的应用领域各有侧重，但并不完全分离。虚拟现实技术广泛应用于军事仿真、工程设计、教育、娱乐等多个领域；而增强现实技术则在辅助教学与培训、军事侦察及作战指挥、医疗、零售、游戏等领域展现出巨大潜力。
第6章 数字媒体技术应用
3．了解增强现实技术的应用现状
随着计算机及移动设备性能不断提升，增强现实系统的各项核心技术也在不断优化，增强现实技术逐渐成功地应用于多个领域。
在医疗领域，增强现实技术应用于手术与培训，在患者进行手术时，医生可以看到病人身上实时MRI和CT图像，降低手术风险，提升手术成功率；在医疗教育中，增强现实技术可应用于手术模拟、人体器官学习等，极大地提升了教学效果。
在教育领域，增强现实技术能够真正实现“情景式学习”，加深学习者对学习内容的理解，给学习者提供动手操作的机会，提升实践动手能力，提高学习者的参与度。
在军事领域，军队可以利用增强现实技术进行方位识别，可实时获得所在地点的地理数据等重要军事数据，提升军事活动的成功率。
在电视转播领域，通过增强现实技术可以在转播体育比赛的时候，实时将辅助信息叠加到画面中，让观众得到更多的信息。
在游戏领域，谷歌公司开发的Ingress、任天堂公司开发的Pokemon Go，将增强现实技术应用于游戏，使全球不同地点的玩家进入一个共同的场景，极大提升了游戏的趣味性与真实性。
虚拟现实技术和增强现实技术都是科技发展的产物。随着设备性能的提升与核心技术的优化，它们终将会影响人们生活的方方面面，为人们的生活带来无限可能。
第6章 数字媒体技术应用
说一说
增强现实技术在生产、生活中的应用案例。
第6章 数字媒体技术应用
6.4.4 体验增强现实技术
与虚拟现实技术相比，增强现实技术的应用范围更加广泛，增强现实技术不仅可以使用户感知到虚拟对象，同时也能够感知外部的真实环境。小华利用移动设备下载并安装了增强现实技术的软件，想通过亲身体验，了解增强现实技术的应用，更好地理解增强现实技术。
增强现实技术就是在现实环境中加入虚拟对象，将计算机生成的虚拟对象叠加到用户所处的真实环境中，使用户对真实环境的感知得到进一步“增强”，从而体验到现实和虚拟结合带来的更加震撼的视觉效果。增强现实技术的目标是让用户感受到虚拟物体呈现的时空与真实世界一致，让虚拟对象看起来像是真实世界的一部分。
第6章 数字媒体技术应用
本节学习如何制作“春天来了”AR视频，具体操作步骤如下。
① 在移动设备中下载并安装AR软件“神奇AR”，如图所示。
② 点击“神奇AR”图标进入软件主界面，如图所示。
③ 在主界面中，点击“剧场模式”，进入视频编辑主页面。点击主页面上方的“更换场景”，选择“雪山”进行下载，主界面变成“雪山”背景。改变移动设备的方向和角度，可以为画面背景选择不同的景色，如图所示。
第6章 数字媒体技术应用
④ 打开主页面下方的“模型”图标，在“推荐”中选择“绿叶飘落”效果进行下载，如图所示。
⑤ 下载完成后，“绿叶飘落”的播放效果在主界面中播放，如图所示。
⑥ 打开主页面下方的“3D文字”图标，在文字编辑栏中输入“冬天来了，春天还会远吗？”文字，如图所示。
第6章 数字媒体技术应用
⑦ 点击“确定”按钮，在“字体颜色”中选择“绿色”，如图所示。
⑧ 在“字体样式”中选择一种样式进行设置，如图所示。
⑨ 在“展示方式”中选择一种方式进行设置，如图所示。
第6章 数字媒体技术应用
⑩ 手指拖动文字到合适位置，显示3D文字效果，如图所示。
点击界面下方的“动图”图标，在“热门”中选择“祝大家新年好”的动画效果，如图所示。
将选中的动画效果添加到主界面中，点击界面“视频”中的白色圆圈，对AR项目进行保存。播放动画效果如图所示。
第6章 数字媒体技术应用
AR项目保存后，视频主界面“保存”按钮右上方的白色对号变为红色对号，点击红色对号，保存和编辑页面，如图所示。
点击“编辑”图标，打开编辑页面，如图所示。
在“音乐”选项中，从音乐库中选择《欢乐中国年》作为背景音乐，下载完成后点击“使用音乐”按钮，如图所示。
返回编辑界面，点击“确定”按钮，完成背景音乐的添加，返回至保存和编辑页面。在保存和编辑页面中，点击红色下载图标，将作品保存到移动设备中。点击绿色微信图标，将作品分享到微信中。
第6章 数字媒体技术应用
说一说
增强现实技术给人们的生活带来哪些改变？
第6章 数字媒体技术应用
谢谢观看

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