揭秘登上2021春晚舞台的黑科技-XR技术

作者：架构精进之路 2021-02-17 10:55:32

云计算

虚拟化 2021牛年春晚的舞台效果太美了，在视觉表现、科技创新上做了诸多尝试，科技与传统文化相得益彰，高科技让传统年味更浓。

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2021牛年春晚的舞台效果太美了，在视觉表现、科技创新上做了诸多尝试，科技与传统文化相得益彰，高科技让传统年味更浓。

《牛起来》节目中，在舞台上与王一博、关晓彤默契互动的刘德华 其实并不在现场，而是通过“云录制”而出现在舞台上。三人一同上演，时空穿插起来毫无违和，同时伴随灵活的机器牛写“福”字、跳踢踏舞，科技感十足。

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周杰伦一曲《莫吉托》，把舞台“搬”到海滨城市，使人物、道具跟虚拟场景互动和结合，让我们看到周杰伦带着乐队，开着粉色飞车与观众共享夏日风情。

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一系列美轮美奂的舞台互动效果，不禁让人惊叹：这究竟是什么“黑科技”，效果太真实了吧!

这其实是来自未来的黑科技：XR技术。

XR技术是什么?

XR 延展实境(Extended Reality)不仅覆盖了完全现实和完全虚幻之间的光谱，更能让这些技术统称为一个内容范围。

也有人根据扩展现实(XR)是“由计算机图形和可穿戴设备生成的所有真实和虚拟环境”的定义，简单来说，扩展现实(XR)就是VR/AR/MR三者的交集。

XR=VR/AR/MR 

VR(虚拟实境)

模拟现实强调营造虚拟世界，让用户与真实世界隔绝。VR 虚拟现实(Virtual Reality)，具体指的是利用电脑模拟三维空间，通过感官模拟一种沉浸感和临场感，就像把人带到一个虚拟的仿真世界。不过，要是单纯的影像内容，就和看普通3D电影没什么差别;所以虚拟现实VR内容和传统3D影像的区别在于人与影像内容的互动感。

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AR(扩增实境)

增强现实强调在真实世界中叠加信息。AR 增强现实(Augmented Reality)，说简单点，就是在真实空间里植入虚假内容，把虚拟信息(物体、图片、视频、声音等)映射在现实环境中。

VR是带你精神穿越，AR则是高楼林立的现实中，再现海市蜃楼。

MR：混合实境

合并现实和模拟世界，产生新的可视化沉浸式交互环境。

MR 混合现实(MediatedReality)，倒可以直接看作是VR/AR结合体，因为它指的是合并现实和虚拟世界后产生的新可视化环境。举个简单的例子，下班回家的你，戴上MR设备看暴力美剧，施瓦辛格会跳出传统屏幕，在你眼前吹胡子瞪眼，甭管你移动到哪，他都只对着你演。

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实现原理

在《牛起来》演出过程中，刘德华演唱场景采用了XR技术，其作用是制造极强的空间感。为了配合XR技术，一共营造了四个虚拟建模场景，刘德华在榫卯结构的传统建筑上放歌，在礼盒搭建的魔幻空间里劲舞，在年年有“鱼”的陪伴下遨游，最后和现场演员同台互动。

其实现的原理大概是这样的：

1)以3D拍摄技术，用三块LED屏，构建一个三维的虚拟空间，大概这个样子：

2)现场通过摄影机跟踪系统，实时提取演员的位置数据，放在三维空间里，再通过VR渲染，就呈现出动态虚拟的3D画面了;

3)那王一博、关晓彤通过看到屏幕的画面，就可以沉浸式和华仔进行互动。

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那观众看到的就是现实+虚拟结合在一起的一台节目了。

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XR技术原理部分参考：hecoos虚拟制作系统(https://www.bilibili.com/video/av373696347)

未来设想

目前这个阶段，仅仅实现了用户视觉的感官体验，其实XR还要实现听觉、触觉、嗅觉、味觉的3D体验，终极目标就是仿制完全以假乱真的虚拟场景。

一旦XR推广普及开来，很多行业都会得到颠覆式的改变：如XR+，XR+教育、XR+游戏、XR+工业制造业、XR+医疗等等

虽然我们对这个风口的到来充满期待，但是它还不会那么快的到来，主要原因在于：

1)技术上：目前芯片的算力还跟不上;

2)网络上：5G可能还达不到网络信号传输的要求。

你期待XR技术时代的到来吗?

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作者：架构精进之路，专注软件架构研究，技术学习与个人成长。