从春晚舞台看日臻成熟的XR技术

程醉

看过2021年春节联欢晚会（下文简称“春晚”）的同学一定还记得，在《牛起来》这个节目里，刘德华与王一博、关晓彤互动默契，同时伴随灵活的机器牛写“福”字、跳踢踏舞，科技感十足。然而，當时刘德华并不在春晚现场，而是通过“云舞台”的方式出现在春晚现场的。这一美轮美奂的舞台互动效果，都要归功于越来越成熟的XR技术。

炫酷的XR场景如何实现

所谓XR（扩展现实）技术，实际上是VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、MR（混合现实）技术的合称。

目前，人类的交互方式已经由2D交互逐渐向更具有效率的3D交互转变。而3D视觉交互系统能否让人感觉到更为逼真，甚至犹如身临其境，则取决于XR技术的发展。我们也可以将XR技术理解为由计算机图形和可穿戴设备生成的所有真实和虚拟环境。

VR技术现在已经广泛应用于医学、军事、航天、室内设计、应急推演、船舶制造、汽车仿真、轨道交通等方方面面。在春晚中，它主要是利用头戴设备模拟真实世界的3D互动环境。相对于普通的3D电影通过感官模拟一种沉浸感和临场感来说，它更重要的是能够让演员与影像内容进行互动。

AR技术是一种将真实世界的信息和虚拟世界的信息“无缝”集成的新技术。两种信息相互补充、叠加，让真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间里，真实与虚拟信息结合，并且兼具互动性，可极大地提升展示效果。简而言之，AR技术就是把虚拟信息，如视频、声音等映射在现实环境中，也可以说就是人为制造“海市蜃楼”的技术。

MR技术是一组技术组合，不仅提供新的观看方法，还提供新的输入方法，而且所有方法相互结合。该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路。举个例子，如果你戴上MR设备观看《侏罗纪公园》，里面各种各样的恐龙就会从屏幕里跳出来，在你面前嘶吼。不论你跑到哪个地方，恐龙都针对你进行演出。

正是在XR技术的支持下，春晚通过异地同步拍摄，为演员的表演营造出多个空间感极强的虚拟建模场景，再配合北京现场和XR演播厅的真实及虚拟场景，才给全国观众带来了一场前所未有的视听盛宴。

XR技术在博物馆里的应用

穿越古今或者遨游苍穹，可能是很多人心中的梦想。XR技术的逐渐成熟，使这种异想天开的奇幻之旅大致上已经能够实现。

世界各地的博物馆面临的主要问题是参观人数少和参观者参与度不高。为了解决这些问题，XR技术的组成部分VR和AR技术已经在有些博物馆大量使用。

2018年，首都博物馆举办了“王后·母亲·女将——纪念殷墟妇好墓考古发掘四十周年特展”。在妇好墓复原沙盘前，11副VR眼镜每天可以帮助近千位参观者“一眼看穿”妇好墓穴内上下6层、深达7.5米的虚拟挖掘现场。与众不同的是，当参观者戴上VR眼镜之后，看到的是一个360度的世界，上可观天，下可见地，环顾四周，看到妇好墓周遭的全部景物。

完全使用5G+XR技术的博物馆还会给参观者带来意想不到的体验感和更为强烈的震撼感。

2019年，全球首个5GXR博物馆在长沙精彩亮相。传统博物馆的接待人数和规模是有限的，但在这里，参观者只要穿戴上XR设备，就可以在虚拟的空间中欣赏博物馆的馆藏，近距离地感受历史。

在5GXR博物馆中，参观者可以“飞”回到历史长河之中，扮演自己心仪的历史角色，也可以打开展柜与文物进行“亲密接触”，还能穿上古代的服饰在沙场“征战”，一切都可由自己来主导。相对于传统博物馆来说，在这里，参观者将不再只是一个旁观者，而转变成为一个历史“参与者”，能够“亲身经历”种种历史事件。

XR技术在军事上的应用

2020年11月10日，我国“奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟。中央广播电视总台央视新闻频道、央视新闻新媒体通过XR虚拟演播厅对这一重要时刻进行了同步科普讲解，将视觉效果的传递提升到一个新的维度，与全国观众全景体验大洋10909米处的至深之蓝。

众所周知，未来战场是陆、海、空、天、电多维一体的数字化战场。XR技术具有的虚实融合、人机交互的特点，在军事应用方面，具有得天独厚的优势。

军用的XR头戴设备在战场上使用之后，士兵不但能看到战场的真实环境信息，还能看到诸多战场环境增强现实信息。比如说，美军采购的增强现实头戴设备不仅能显示地图和罗盘，即时提供夜视热成像，还能显示武器所瞄准的目标。士兵戴上XR头戴设备后，还能靠手势或声控交互。毋庸置疑，XR技术可以帮助作战人员及时调整作战策略，积极应对快速变化的战场环境，以达到先敌一步的作用。

另外，XR技术还可以用于构建虚拟战场，并对现实中的战场环境进行模拟增强，能够大幅提高军事训练效率，降低训练成本。

目前，XR技术大致实现了观众视觉感官上的体验，未来可能还会实现听觉、触觉、嗅觉、味觉体验，其终极目标就是仿制完全以假乱真的虚拟场景。随着XR技术的日趋成熟，它的应用前景实际上充满了无限可能性。

（责任编辑：陆艳）