1、 学 士 学 位 论 文探讨混合现实技术在新媒介艺术的运用研究生学号：（注 1）论文分类号：（注 2）密 级：（注 3）广 州 美 术 学 院（注 4）研究生学位论文： 论 文 题 目： 研 究 生 姓 名： 院 、 系 （ 所 ）： 专 业导师姓名、职称： ： 毕 业 时 间广州美术学院学士学位论文探讨混合现实技术在新媒介艺术的运用摘 要文学艺术与科学技术有着先天的不解之缘；从某种意义上讲，一部艺术史就是一部艺术与技术的关系史。新媒介艺术是当代信息科学技术与艺术相互结合的产物。就这一点来说，技术对艺术来说是重要的；媒体技术对于新媒介艺术就更加重要。正是由于现代科技革命的推动，一种新的媒体技术
2、诞生了混合现实技术。混合现实的研究及最早期应用起源于 1990 年。到 2000 年已日渐成熟，目前国外已经在娱乐、军事、医学、教育、建设等各行业中开始大量应用。最新的混合现实技术能使得人们亲身实时地感受，现实的环境，虚拟的物品，处在了同一时空，而人也在其中，这无疑给我们带来了更大的乐趣和深远的意义！本文通过研究混合现实的真实性、实时互动性与构想性（Imagination） ，探讨混合现实技术在新媒介艺术创作的运用能带来多大的创作可能性和想象的空间。可以让人们感受全新的艺术体验。但再重要的技术也是手段，而不是本体。对于包括新媒介艺术在内的一切艺术来说，比技术更重要的是感觉，比感觉更重要的是意识
3、。关键词：混合现实技术；新媒介艺术；运用；可能性目 录摘 要 I目 录 II导 言 ( 0 )第一章：混合现实技术与其特点 ( 1 )一、混合现实技术概述 ( 1 )二、混合现实技术发展与其应用 ( 2 )三、混合现实技术的三大基本特点 ( 3 )四、混合现实技术的技术框架概述 ( 3 )第二章：新媒介艺术概述 ( 4 )一、新媒介艺术定义 ( 4 )二、新媒介艺术兴起及现状 ( 5 )三、新媒介艺术发展趋向 ( 6 )第三章：混合现实技术在新媒介艺术的运用的可能性 ( 6 )一、混合现实技术在新媒介艺术领域中应用的可行性分析 ( 6 )二、混合现实技术与新媒介艺术结合的新的心理体验 ( 7
4、)三、混合现实技术与新媒介艺术结合的运用与可能性的探讨 ( 8 )结 论 ( 10)注 释 ( 11)参考文献 ( 12)附 录 ( 13)毕业创作、毕业设计说明 （14 ）探讨混合现实技术在新媒介艺术的运用导言0导 言艺术创新与科技进步总是如影随形，现代科技革命正在给艺术带来前所未有的变革。艺术发展到今天，已经迈入了另一个新的阶段，从现代艺术发展的迹象看，国、油、版、雕等艺术种类的界限已日渐模糊，追求质朴简约，追求单一的表现手法，追求单一材料，单一技术已逐渐落后；而随着录像、摄影数码技术的出现，现代光学电子技术电脑技术的迅猛发展；随着新材料、新观点、新生力量的介入新媒介艺术应运而生。笔者认为
5、，作为新媒介艺术的“前锋” 应在全方位、多层次的综合领域中 ，以新的艺术形态，独特的构想，新的技术创作出新的艺术面貌。传达一种新的艺术时代精神。这不可不说是一种现代艺术发展的新形象、新趋势。而今，由于现代科技革命的推动，一种新的媒体技术诞生了混合现实技术。真实现实和虚拟现实是人类对客观存在认知的两个极端形态。处于这两个极端之间的就是扩展现实（Augment Reality） ，扩展现实也称作为混合现实（Mixed Reality） 。混合现实是由真实现实和虚拟现实共同组成的。混合现实的研究及最早期应用起源于 1990 年。到 2000 年已日渐成熟，目前国外已经在娱乐、军事、医学、教育、建设等
6、各行业中开始大量应用。而混合现实在艺术领域到底能带来什么样全新的艺术面貌呢？最新的混合现实技术能使得人们亲身实时地感受，现实的环境，虚拟的物品，处在了同一时空，而人也在其中，这无疑给我们带来了更大的乐趣和深远的意义！因此，作为新媒介艺术的“前锋” ，探讨混合现实技术的特性与新媒介艺术的结合的运用的可能性，将是极其有意义的和必要的。广州美术学院学士学位论文1第一章 混合现实技术与其特点在了解混合现实之前有必要先了解真实现实技术与虚拟现实技术在艺术领域中的运用概况。真实现实有二种含义：一是作为客观存在的真实现实。它们是被人类认知了的客观存在，与人类处于交互作用之中。在此意义上，真实现实是人类赖以生
7、存的基础。二是作为知识形态的真实现实。它们是人类对于客观存在的认知结果。当我们在讨论与扩展现实和虚拟现实相对应的真实现实时，真实现实指的是一种知识形态。作为知识形态的真实现实或者是通过感官认知的方式获得的，或者是以视频窗口方式（如对实景的摄像）获得的。这两种方式中，前者是直接的，后者是间接的。本文所论述的是后者（作为知识形态的真实现实）真实现实技术在艺术领域中的运用到现今可以说已经相当成熟，如录像艺术、DV 艺术、电影艺术等。在技术而言它们通常只能是的记录并再现既定的影像。虽然镜头能够提供关于事实的权威“见证” 。但认识从来不是机械地反映和复制现实，它还积极地选择和构造事实。当录像超越其实用功
8、能而作为艺术手段开类人类感知方式时，它往往是努力利用并自我否定机械性，而在主客二者的交互关系中建立一种有机性。而真实现实技术 的局限性就是缺少了与观众实时的互动性与构想性。第二个就是虚拟现实技术，随着虚拟技术的理论和实践不断发展，这一系统已经达到了以假乱真的境界。所以也已经有很多被应用到了装置艺术当中了。虚拟现实是通过计算机产生三维影像，提供给观众一个可以感观的虚拟三维空间的一种技术。近年来，虚拟现实系统大体可分为四类：1）桌面虚拟现实系统，也称窗口中的 VR，它成本低，主要用于 CADCAM、建筑设计等领域；2）沉浸虚拟现实系统，使用头盔显示器把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身
9、临其境的错觉；3）分布式虚拟现实系统，它建立在沉浸虚拟现实系统和分布式交互仿真（Distributed Interaction Simulation）的基础上；4）混合现实。 （在某种方面说混合现实是虚拟现实中的其中一种）在虚拟现实系统中，人与真实现实完全处于隔离状态，在虚拟现实中已不存在自然状态的物理时间和空间。人完全被虚拟现实系统所控制。真实现实和虚拟现实是人类对客观存在认知的两个极端形态。随着科学技术的不断向前发展与人类认识世界并改造世界意识驱使之下，出现了一个新的概念混合现实。处于这两个极端之间的就是扩展现实（Augment Reality） ，扩展现实也称作为混合现实（Mixed R
10、eality） 。混合现实是由真实现实和虚拟现实共同组成的。第一节 混合现实技术概述混合现实（Mixed reality）又称扩展现实和增强现实（AR） ，混合现实是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时广州美术学院学士学位论文2地叠加到了同一个画面或空间同时存在。混合现实是由真实现实和虚拟现实共同组成的。例如，真实的环境加上虚拟的物体共同组成一幅（组）画面，在这组画面中我们根本无法区别哪些是真实的，哪些是虚拟的。混合现实又分为两种情形。一种是扩展现实。上面举的例子就是属于扩展现实。另一种是扩展虚拟（Augment Virtuality） 。例如，虚拟的环境加上某
11、些真实的物体共同构成扩展虚拟。真实现实、扩展现实和虚拟现实三者构成了一个真实虚拟连续统，它们之间的关系可以用下图表示：图 1 真实虚拟连续统 混合现实与虚拟现实的区别是显而易见的。在虚拟现实系统中，人具有沉浸感。视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉部分或全部处于计算机系统控制之中。人失去与真实现实的一切联系。混合现实则不同，它是将虚拟的物体融合到真实的环境中，或者将真实的物体融合到虚拟的环境中。在混合现实中，人可以感受到真实世界的存在。当然，混合现实所展现出来的世界并不完全是真实现实。它们中的虚拟成份是对真实现实的扩展。真实现实受物理法则的支配，而虚拟现实不受物理法则支配。在混合现实中，如何将真实的部
12、分和虚拟的部分完美无缺地融合在一起，将成为对实际应用非常有意义的研究。第二节 混合现实技术发展与其应用混合现实的研究及最早期应用起源于 1990 年。到 2000 年已日渐成熟，目前国外已经在娱乐、军事、医学、教育、建设等各行业中开始大量应用。在娱乐、游戏、教育领域，混合现实的应用的前景更加广泛。混合现实的quake 游戏可以让位于全球不同地点的玩家，共同进入一个真实的自然场景，以虚拟替身的形式，进行网络对战。医疗方面的应用教育方面的应用广州美术学院学士学位论文3第三节 混合现实技术的基本特点混合现实技术的主要特征有以下几方面：1、 真实性混合现实技术比起以往的虚拟现实技术体现在真实环境与虚拟
13、环境结合的优越性，虚拟现实只是纯反应计算机所虚拟现实世界中的事物，而混合现实技术将虚拟世界中的事物和真实事物结合，使人们与虚拟世界有了沟通的桥梁。2、实时与互动所谓实时性是指虚拟现实系统能按用户当前的视点位置和视线方向，实时地改变呈现在用户眼前的虚拟环境画面，并在用户耳边和手上实时产生符合当前情景的听视和触觉/力觉响应。所谓互动性是指用户可采取现实生活中习以为常的方式来操纵拟场景中的物体，并改变其方位、属性或当前的运动状态。混合现实技术又分为后期混合现实和实时混合现实，相对而言实时混合现实技术的趣味性和实用性更大。同时这样可以使混合现实技术应用到更广的领域中去。而本文所讨论的混合现实技术主要就
14、是实时混合现实技术。3、构想性（Imagination）强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。第四节 混合现实技术的技术框架概述混合现实技术主要有两方面的技术类型，一方面是捕捉技术设备，另一方面就是显示技术设备。一、显示设备：显示设备主要用于显示虚拟图像与真实环境相叠加所产生的影像。头带式显示设备，我们统称为 HMD。对于 HMD，主要有两种类型，一种为透光式 HMD（Optical see-through） ，另一种为影像式 HMD（Video see-through） 。透光式 HMD 允许用
15、户看到真实的环境，而且计算机把生成的图像叠加显示于眼镜上。影像式 HMD 并不能让用户直接看到真实的环境，而是通过 HMD 上的摄像头记录环境信息，然后计算机产生虚拟图像叠加于录像中。广州美术学院学士学位论文4透光式 HMD 设有定位反光球的捕捉“ 笔 ”除了 HMD 外，普通的显示设备，如显示器、电视机、投影仪都是混合现实显示图像的主要载体。二、捕捉设备：、机械式：捕捉设备是最早期的技术之一。其优点在于准确和实时，但其缺点也是很明显的，那就是笨重。因此机械式捕捉设备只适合于小范围简单动作的捕捉。 、电磁式：电磁式捕捉设备是通过一巨大的电磁发生器配合若干电磁感应装置来确定用户的坐标和方向。其优
16、点在于轻巧、准确、实时、容易安装和经济。但电磁式捕捉设备极容易收到环境的金属影响。 、光学式：一般的光学捕捉设备是通过若干高速摄像机对需要捕捉的人或物体进行包围布置，而且演员或动物身上均需要牢固绑上各种反光小球。光学捕捉设备的最大特点在于高精确度。另外，光学捕捉技术的难点之一在于如何解决当被捕捉物体的感应器被其他物体或身体的其他部分阻挡的时候的捕捉。、超声波：超声波捕捉设备是通过超声波对需要捕捉物体身上的感应器进行捕捉并输出坐标。超声波捕捉设备有效地解决了光学捕捉设备中捕捉物体被遮挡的难题。但超声波捕捉设备在准确性方面还不能与光学捕捉设备相媲美。、图像处理：这是一种新式的动作捕捉方式，该技术通
17、过一个摄像机对影像进行拍摄，然后对影像分析，从而产生被捕捉物体的动作。此技术的优点在于被捕捉演员不需要穿着感应器，所以非常适合于对捕捉数据准确性要求不高的场合，如家庭或娱乐场。但这种方式的互动性与实时性是最方便的，它无须参与者穿戴仪器，这使观众的参与变得很方便。使得观众可以成为艺术某种意义上的创作者。第二章 新媒介艺术概述艺术发展到今天，已经迈入了另一个新的阶段，从现代艺术发展的迹象看，国、油、版、雕等艺术种类的界限已日渐模糊，追求质朴简约，追求单一的表现手法，追求单一材料，单一技术已逐渐落后；而随着录像、摄影数码技术的出现，现代光学电子技术电脑技术的迅猛发展；随着新材料、新观点、新生力量的介
18、入新媒介艺术应运而生。第一节 新媒介艺术定义到底如何给新媒介艺术定义呢，又或者说到底什么是新媒介艺术呢？新媒介艺术不同于现成品艺术、装置艺术、身体艺术、大地艺术。新媒介广州美术学院学士学位论文5艺术是一种以“ 光学” 媒介和电子媒介为基本语言的新艺术学科门类，新媒介艺术是建立在以数字技术为核心的基础上的，其表现手段主要为电脑图形图象（computer graph）,其实新媒介艺术的范畴具有“与时俱进”的确定性，眼下他主要是指那些利用录象、计算机、网络、数字技术等最新科技成果作为创作媒介的艺术品。因此新媒介艺术已经在不经意中深入到了现代艺术的各个领域中去了。第二节 新媒介艺术兴起及现状 新媒介艺
19、术兴起新媒介艺术源于二十世纪六十年代的观念艺术，以及由早期未来主义宣言和达达式行为、以及稍后出现的偶发艺术(happening)脱胎转变而成的七十年代表演艺术等。同时，五、六十年代的前卫艺术实验中也出现结合机械技术的动力艺术（kinetic art）和最早的电子艺术作品。沟通与合作，成为在这些范畴进行创作的艺术家的关注焦点，他们不断探索新的行为模式与新的媒材，企图发掘创造新思维、新的人类经验，甚至新世界的可能性。在电子民碎主义理想的驱动下，第一代个人电脑的先驱掀起一场信息革命，与此同时，艺术家首次得到便携式摄录像设备，立即开始将这一媒体用于艺术表现，新媒介艺术由此开端。 国际新媒介艺术发展概况
20、六十年代末，战后大众电视网的建设已见成效，电子媒体深入到社会生活的各方面。艺术方面，大地艺术、身体艺术、概念艺术等反市场的新艺术样式空前活跃。七十年代初，欧美的许多大众电视台纷纷设立实验电视节目，尝试在大众电视网中接纳实验性的艺术作品并提供将新技术与艺术思潮结合的实验场所。七十年代末期，福特基金会、洛克菲勃基金会等减少对大众电视实验性节目的资助，转而直接资助艺术家。这促使艺术家考虑将电子媒体与传统视觉艺术的空间处理结合，促成了录像装置的成熟。八十年代录像艺术开始在各种国际艺术大展上出尽风头，它挟新技术之威，具有传统媒介不可比拟的敏感性、综合性、强烈的现场感和互动性。在各种国际艺术大展上，录像作
21、品往往要占到三分之一强，它已成为与架上艺术、装置并驾齐驱的主要艺术媒介。九十年代以来，世界各地的艺术机构定期举办录像节，推动新媒介艺术的传播和交流。近年来，由于个人电脑日趋成熟，许多作品以互动多媒体光碟的形式出现，互联网作品也正在蓬勃发展中。新媒介艺术在今天包括了单频录像带作品，录像装置作品，多媒体光盘和网络艺术。与之配套的各种培训，服务和研究机构也应运而生。对新媒介艺术的资助大量自各高技术公司的文化基金，如柏林录像节由苹果电脑资助，汉堡录像节由西门子资助，卡赛尔文献展的技术部分由 IBM 和 SONY 赞助。对新媒介艺术的支持提升了公司的文化形象，展示了新媒介的艺术魅力与技术潜能，在新媒介艺术与新技术之间形成了良性循环的关系。
