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基于移动增强现实的交互式游戏应用研究

  摘 要:虚拟现实技术和移动现实技术是目前新兴的研究领域,随着移动终端硬件设备的逐渐提升,移动增强现实技术能够呈现更加丰富的视觉效果,成为目前新的研究热点。文章对虚拟现实、增强现实和移动增强现实在游戏方面的应用进行分析和比对;从移动增强现实(mAR)实现框架和移动增强现实应用程序构建类型进行理论和技术探讨,并提出移动增强现实教学设计模式;最后,提出基于Unity和AR的移动游戏在旅游业方面的应用研究模式,并总结基于移动增强现实的游戏发展前景。 
  关键词:虚拟现实(VR);增强现实(AR);移动增强现实(mAR);教育应用;教育游戏 
  中图分类号:G434 文献标志码:A 文章编号:1673-8454(2018)21-0007-05 
  一、引言 
  近年来,“互联网+”、大数据、人工智能、虚拟现实等纷纷在相关领域崭露头角。mAR(Mobile Augmented Reality)逐渐成为虚拟现实技术的一个新的研究方向。该技术将虚拟场景信息叠加到真实世界中,为用户、虚拟世界和真实世界之间搭建一个交互反馈的信息回路,以增强用户体验的真实感。Paul Milgram等[1]人在1994年首次提出了混合现实(Mixed Reality,MR)的概念(见图1),分别将真实环境与虚拟环境设置为两个极点,二者的交叉融合构成了“虚拟现实连续体”,分别阐述了虚拟现实与真实环境混合的不同情况。混合现实技术融合了虚拟现实、增强现实、计算机图形学、计算机视觉、图像处理、模式识别等多个学科的最新成果,在娱乐、教育、传媒、旅游、军事、医疗等领域得到了广泛的应用。 
  移动增强现实技术不同于虚拟现实技术,在传统的虚拟现实系统中,用户通过计算机创建虚拟环境,通过外部设备与虚拟环境产生交互,用户所处的真实环境和所交互的虚拟环境是完全独立的。[2]而在移动增强现实系统中,用户可以同时保持与虚拟环境和真实环境之间的交互,并且对这两个环境的交互保持同步且相互匹配。移动增强现实包含虚拟现实和增强现实,但并不是两者的简单拼合,增强现实以真实世界为主体,利用虚拟现实技术或其他图像处理技术,将虚拟模型、图像等叠加到用户的视觉域,在同一画面或同一空间共存,从而实现对现实的“增强”。增强虚拟与增强现实相对应,它是以计算机模拟的虚拟环境为主体,利用图像处理技术,结合反映真实世界的物体、图片或视频,以提供给用户多内容、多交互视觉体验。[3]增强现实和增强虚拟在很多系统中很难区分。 
  本研究主要在分析增强现实研究的基础上,归纳整理出基于移动增强现实的交互式游戏应用的特点及关键技术,在现有游戏开发模式的基础上,提出面向移动增强现实相关特征的混合现实类游戏开发模式。 
  二、基于虚拟现实、增强现实及移动增强现实的交互式教育类游戏应用及对比 
  为了提高学习者的参与程度,通过虚拟现实、增强现实和移动增强现实技术将内容呈现形式多样化,通过游戏的方式提高学习者的兴趣。本文将分别研究基于虚拟现实、增强现实及移动增强现实的教育游戏的研究案例,[4]并与传统面对面学习方式、传统在线学习方式进行对比分析。 
  1.基于虚拟现实的教育类游戏 
  虚拟现实(Virtual Reality)是通过计算机仿真系统模拟并体验虚拟世界,它主要利用计算机模拟真实环境,通过多源信息融合、交互式三维动态视景和实体行为发生交互的仿真系统,使用户产生身临其境的感受。[5]虚拟现实主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。虚拟环境主要通过计算机来模拟实时动态的三维场景。一切人所具有的听觉、触觉、力觉、味觉、触觉等感知都包含在内。自然技能主要包括人的头部转动、眼睛、视觉、手部动作通过与计算机的识别完成指定的指令,并反馈给用户。传感设备主要是用户所佩戴的头戴式交互型设备。 

 
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