疫情期間，武漢協和醫院醫務人員通過混合現實技術觀察新冠肺炎患者肺部病變情況。圖為醫務人員通過手勢在空中移動、旋轉、縮放圖像，看到特殊顔色标注出來的病變部位。陳勇 攝

周傑倫在春節聯歡晚會上“雲”演唱歌曲《莫吉托》

劉德華沒去春晚現場？

除夕夜，劉德華通過“雲錄制”的方式，空降2021年中央廣播電視總台春節聯歡晚會舞台。一襲紅衣，勁歌熱舞，一曲紅火熱鬧的《牛起來》，洋溢着濃濃年味兒。

盡管節目已提示“雲錄制”，但仍有人不敢相信自己的眼睛——站在正在現場表演的關曉彤和王一博中間，和他們默契對視的，不就是劉德華本人嗎？

“這個雲錄制簡直絕了，太逼真了，感覺和同台一樣！”演出結束，“劉德華雲錄制毫無違和感”迅速沖上熱搜。

有網友直呼：“好厲害！這個舞台讓我看見了國家科技的力量！”

今年春晚在舞台效果上充分運用了AI（人工智能） VR（虛拟現實）裸眼3D演播室技術、“雲”科技等。在劉德華的演出中，擴展現實（XR）技術的應用，可謂錦上添花。

擴展現實技術是指通過計算機技術和可穿戴設備等産生的一個真實與虛拟組合的、可人機交互的環境，是虛拟現實（VR）、增強現實（AR）和混合現實（MR）技術以及其他類似沉浸式技術的融合與統稱。當前，随着5G通信、人工智能等相關技術的發展，擴展現實技術有望在更多領域得到更廣泛應用，滿足人們更多需求。

亦真亦幻 明星“雲”端上春晚

擴展現實技術的魅力，在于其讓人難辨虛拟與現實的奇幻感、未來感，還在于其所提供的“欺騙”感官的豐富體驗。

春晚創意表演《牛起來》中，擴展現實技術的運用為劉德華演唱場景制造出了極強的空間感。

在榫卯結構的傳統建築上放歌，在禮盒搭建的魔幻空間裡勁舞，在年年有“魚”的陪伴下遨遊，和現場演員同台互動……為配合擴展現實技術而營造的四個虛拟建模場景，讓劉德華“雲”端上春晚，令觀衆大開眼界。

因疫情防控需要無法來到春晚現場，同樣通過“雲錄制”方式與春晚觀衆互動的，還有周傑倫。

春晚副總導演夏雨近日在接受媒體采訪時稱：“《莫吉托》用了現在電影拍攝當中經常會使用到的機械臂來實現節目的拍攝和制作，我們把兩台一模一樣的設備提前做了編程，讓它們所有的運動軌迹是相同的，再分别拍攝，這就實現了真實的人物、真實的道具和真實場景的交互。”

夏雨介紹，以前采用的虛拟成像，要不然在人前，要不然在人後。今年春晚采用的擴展現實技術，讓人、像處于同一場景，人在場景中還可以有些運動變化，像在現實中一樣。

正是擴展現實技術實現了人物、道具與虛拟場景的交互，周傑倫才能如觀衆所見，帶着樂隊，唱着《莫吉托》，開着粉色汽車，上山下海環遊世界。

實際上，在此次春晚舞台上大放異彩的擴展現實技術，并非首次在央視節目中亮相。

2020年11月10日，我國“奮鬥者”号載人潛水器成功坐底馬裡亞納海溝的重要時刻，中央廣播電視總台央視新聞頻道、央視新聞新媒體通過XR虛拟演播進行了同步科普講解，用虛拟環境将LED屏幕之外的現實環境實時覆蓋，并完成虛拟環境拓展處理，帶觀衆全景體驗大洋10909米處的神秘，令觀衆仿若身臨其境。

與早已為人們熟知的虛拟現實、增強現實、混合現實技術相比，擴展現實技術走進大衆視野較晚，但眼下已漸漸受到一些追求創新的人們的青睐。越來越多的演唱會、發布會現場，電影拍攝現場以及電視節目等場景，開始嘗試運用高科技感以及逼真感的擴展現實技術，探索拍攝制作新方法，追求亦真亦幻、新奇瑰麗、更為豐富多彩的作品效果。

那麼，擴展現實技術具體是如何實現虛拟與現實的互動與結合，将雲畫面的視覺效果提升到一個新的維度，更大程度地拓展人們的想象空間的？

以春晚為例，“雲”端演員通過提前錄制并經過技術包裝的視頻參與演出，作為節目不可或缺的組成部分，實現與現場演員的互動。在節目創作過程中，大緻需要經過這樣幾個步驟：導演提前統籌，規劃好每一幀畫面中演員的走位、動作；提前錄制需要技術包裝的視頻；為表演添加制作虛拟内容，實現“AR化”；将第三步産出的内容和現場演出疊加在一起，形成擴展現實場景。

有業内人士分析，從技術框架上來講，要實現擴展現實場景，首先需要将虛拟環境傳輸至現場的LED顯示屏，采用物體位置追蹤與定位技術對物體進行跟蹤拍攝，并将素材傳回至實時圖形渲染引擎。與此同時，視頻服務器用本地化運行邏輯運算進行人物手勢分析及圖形渲染，輸出立體、逼真的AR内容，與拍攝素材交互呈現。最終，呈現在屏幕前的内容就是擴展現實場景。此外，場景的呈現，還需要高速、低時延的強大網絡支持。因此，擴展現實場景被認為是基于現實場景與後台炫酷的AR内容進行結合交互而來的。

擴展現實 催生全新生産生活方式

如何理解和區分虛拟現實、增強現實、混合現實與擴展現實？

據介紹，虛拟現實技術，也稱靈境技術或人工環境，是利用計算機模拟産生一個三維空間的虛拟世界，為用戶提供關于視覺、聽覺等感官的模拟。人們通過佩戴特殊設計的設備，依靠計算機生成的虛拟環境，将自己與真實的物理世界隔絕開來，沉浸于一個獨立時空中。

增強現實技術，是指将計算機生成的虛拟物體、場景或系統提示信息疊加到現實場景中，從而實現對現實的增強。用戶能夠通過感官直接獲取擴展現實的體驗，具有極強交互性。足不出戶就能滿足購物欲的“虛拟試衣”程序以及手機實景行車導航軟件等，都是增強現實技術的典型應用。

混合現實技術，是把虛拟數字對象引入現實環境，物理和數字對象共存，并能實時互動。該技術通過在虛拟環境中引入現實場景信息，在虛拟世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感。在新的可視化環境裡物理和數字對象共存，并實時互動。

這一技術應用在醫學中，醫生戴上混合現實眼鏡，患者器官的虛拟全息立體模型就可呈現在面前。醫生可通過手勢在空中移動、旋轉、縮放三維影像，“透視”患者器官結構，從而實現術前影像診斷、手術規劃、術中導航和遠程醫療等。

簡單來說，虛拟現實是完全虛拟的數字環境；增強現實是以現實世界為主，疊加數字環境，能明顯區分出真實物體和虛拟物體；混合現實是實現物理世界和虛拟環境的互動和操作，理想狀态下，無法區分真實物體和虛拟物體。

虛拟現實、增強現實、混合現實與擴展現實雖然名稱不同，但基礎支撐技術是相通的。而作為一種綜合性的高新技術群，擴展現實技術離不開多種技術的支撐，包括輸入技術、處理技術、輸出技術和泛在技術。輸入技術即對運動、環境做出感應和交互觸發的技術；處理技術即輸入信息識别、數字内容生成、虛實融合處理等技術，使真實和虛拟空間無縫融合；輸出技術即依靠視覺、聽覺、觸覺、味覺及嗅覺五感反饋的技術，為用戶提供情境化的真實感官體驗；泛在技術即依靠人工智能、物聯網、高速傳輸網絡等技術，保證數據從雲端到邊緣、再到設備端的傳輸穩定性。

目前，擴展現實技術的應用不僅常見于文藝演出、影視制作、藝術展覽、賽事直播等消費娛樂領域，還逐漸向醫療、教育、工業等垂直領域滲透。

擴展現實，連接虛拟。可以預見，不遠的未來，擴展現實技術在各領域的應用将大有可為，将催生帶來全新的生産生活方式。

或許你會在虛拟教室，上一堂真人互動課程，做一場模拟實驗；或許會進入虛拟世界，随手随心勾勒就能進行直觀的設計，成稿随即進入制造系統，生産出真實的産品……将現實與虛拟無縫對接，在虛拟與現實間自如切換，虛拟和真實之間，邊界将不再明顯。

XR應用 帶來産業發展新機遇

基于人工智能、光場技術、計算機視覺技術等核心技術的發展成熟，硬件設備的革新進步，軟件與應用場景的拓展完善，發展曾一度遇阻的擴展現實技術也進入新的發展機遇期，市場規模持續擴大，行業應用也愈加豐富。

其中，在與5G的結合方面，5G XR不僅帶給人們一種全新的生活方式，還帶來了産業發展新機遇。

2020年，5G商用起跑的第一年。5G手機用戶的擴大，為XR産業發展注入了新活力。中國移動、中國電信、中國聯通等國内三大電信運營商紛紛發力布局5G＋XR，搶占XR市場先機。

中國移動2018年就已專門成立5G XR工作組，如今更是依托聯合創新中心，聯合産業夥伴從技術、标準、産品、生态四個方面推動5G雲XR産業發展；中國電信攜手多家國際運營商，成立全球XR内容電信聯盟；中國聯通發布“1 2 N”5G XR戰略，成立5G XR終端生态聯盟，并推出XR内容開發者孵育計劃……世界範圍内，高通、華為、微軟、谷歌、蘋果等公司也都在積極布局XR技術。從芯片研發、系統引擎、終端制造、應用開發到平台分發，各方力量的加入與聯合，将有力推動XR産業發展。

在企業級應用方面，XR的發展前景同樣可觀，特别是在工業制造、機械維修、建築、能源等行業。有分析認為，擴展現實技術的應用，能夠從企業的物理資産、生産流程中收集數據，并進行整合分析，幫助企業更好地完成市場預測、設計生産、質量控制、管理維護等工作，實現降本增效。當智能設備、智能生産體系與數字世界實現融合後，可驅動制造企業完成智能化轉型。因此可以說，XR技術的應用，對于驅動數字經濟發展和傳統産業升級具有重要意義。

去年，全球著名信息技術、通信行業和消費科技市場研究機構Strategy Analytics曾發布一份專題研究報告，預測從2021年起XR市場将強勁增長。

面對值得期待的前景，擴展現實技術未來發展還需要應對哪些挑戰？

在硬件方面，讓可穿戴設備更加舒适，讓電池待機時間更長；在系統運行方面，解決高時延問題；保障數據安全，防止使用者信息洩露，防禦網絡攻擊……這些都是要解決的問題。

需要注意的是，即使硬件設備不斷完善，内容和應用的缺乏仍然是制約行業發展的一大瓶頸。彌補生态短闆、打造産業鍊至關重要。而這需要更為全面、強大的算力服務支撐，也需要業内更深入思考，什麼樣的行業、流程、内容能更好地虛拟化，怎樣讓虛拟與現實的結合與互動更加便捷，更加符合市場的期待和人們的需求。

此外，擴展現實技術的發展，也需要更多的專業人才支撐。對此，國家相關部門已從教育培養、從業标準等方面出台相關政策引導。去年年底，《人工智能從業人員能力要求》《虛拟現實從業人員能力要求》等五項人才培養行業标準啟動制定。從業人員能力的整體提升，将為擴展現實等相關産業發展提供有力的人才保障。（應研）

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