混合現(xiàn)實技術(shù)(Mixed Reality,MR),是指將虛擬世界和真實世界合成創(chuàng)造一個新的三維世界,物理實體和數(shù)字對象并存實時相互作用的技術(shù),被認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實發(fā)展的高級階段?;旌犀F(xiàn)實更加注重虛擬世界、真實世界以及參與其中的人之間的真實互動,但目前虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實的場景重建仍主要圍繞人的視覺和聽覺感官展開,缺乏更高維度上的信息反饋和交互。觸覺反饋技術(shù)的發(fā)展,為虛擬對象與人之間的力學(xué)交互搭建了橋梁,可被應(yīng)用于力學(xué)敏感的混合現(xiàn)實輔助創(chuàng)建和遠程操控實踐中,有望成為混合現(xiàn)實應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)突破口。
混合現(xiàn)實技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的高級階段
混合現(xiàn)實技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的高級階段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是利用計算機圖形技術(shù)和三維顯示技術(shù)打造一個虛擬的世界。增強現(xiàn)實技術(shù)是將計算機生成的虛擬物體或真實物體的數(shù)字信息疊加到現(xiàn)實世界中?;旌犀F(xiàn)實技術(shù)則是建立了一個虛擬世界與現(xiàn)實世界融合的場景,人可以通過對虛實融合場景的觀察來理解世界,獲得計算機的數(shù)據(jù)并根據(jù)反饋信息進行操作,實現(xiàn)沉浸式的深度交互,虛中有實,實中有虛。
混合現(xiàn)實技術(shù)是通過多個維度的信息反饋來實現(xiàn)人和真實、虛擬世界的交互互動。虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵是顯示技術(shù),通過計算機視覺技術(shù)、顯示技術(shù)給人高沉浸感,主要圍繞人的視覺和聽覺感官展開,與虛擬世界的觸覺互動十分有限,缺乏更高維度上的信息反饋和交互?;旌犀F(xiàn)實技術(shù)更加注重虛擬世界、真實世界以及參與其中的人之間的真實互動,需要通過包括視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等多維度的感知技術(shù)提供多維度的信息反饋。因此,混合現(xiàn)實技術(shù)的本質(zhì)是建立在人類多種直覺感知上的,通過人機交互,實現(xiàn)在虛擬世界控制真實世界或是在真實世界中進行虛擬活動。
觸覺反饋技術(shù)是混合現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵突破點
觸控反饋技術(shù)的研發(fā)不斷突破,觸覺感知從簡單的振動擴展到對紋理、材質(zhì)的感知。觸覺是一種復(fù)合傳感,通過人體表面的溫度、力覺傳感器等提供的復(fù)合信息可以識別物體的冷熱、尺寸、柔軟度、表面形狀、表面紋理等特征,為人類感知世界提供了大量有用的信息。Haptics跨越的技術(shù)領(lǐng)域十分廣泛,包括機械學(xué)、電子工程、神經(jīng)學(xué)、心理學(xué)等方面的知識。常見的振動反饋是觸覺反饋(Haptics)領(lǐng)域的基礎(chǔ)部分,隨著觸覺技術(shù)的迅速發(fā)展,可以識別物體的冷熱、柔軟度、表面形狀、表面紋理等特征的觸覺設(shè)備已被開發(fā)出來,這類設(shè)備使得觸摸虛擬物體變成可能。目前,虛擬現(xiàn)實的觸覺反饋技術(shù)還處于早期,現(xiàn)在還沒有成熟可用的消費級產(chǎn)品。據(jù)MarketsandMarkets預(yù)測,觸覺反饋技術(shù)產(chǎn)品的全球市場在2020年預(yù)計市場總值達298.4億美元。
觸覺反饋技術(shù)的發(fā)展為虛擬對象與人之間的力學(xué)相互作用搭建了一座橋梁,有望成為混合現(xiàn)實應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)突破口。觸覺反饋技術(shù)能通過作用力、振動等一系列動作為使用者再現(xiàn)觸感。這種力學(xué)刺激可被應(yīng)用于計算機模擬中的虛擬場景或者虛擬對象的輔助創(chuàng)建和控制,以及加強對于機械和設(shè)備的遠程操控。借助觸覺反饋技術(shù),可以建立人與虛擬世界直覺的通道,讓人感知虛擬活動的影響,也能讓機器感知人的操作影響,實現(xiàn)人機交互、虛實交互,打破虛擬與現(xiàn)實的界限,實行混合現(xiàn)實。
虛擬現(xiàn)實的觸覺反饋技術(shù)還處在早期研發(fā)階段,成熟消費級產(chǎn)品亟待突破。目前,虛擬現(xiàn)實的觸覺反饋技術(shù)還處于觸覺感知里面的振動反饋階段,對其他觸覺類型的感知還停留在實驗室的原型機階段。觸覺反饋的核心技術(shù)掌握在國外公司中,國內(nèi)對觸覺反饋技術(shù)的研究還停留在實驗室階段,技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用推廣仍任重而道遠。