科技与出版, 2019, 38(4): 71-75 doi:

融媒之光

OpenXR技术标准下增强现实出版物的融合创新*

郭璐1),2), 王晓磊3), 周荣庭1)

1)中国科学技术大学,230026,合肥

2)合肥师范学院,230009,合肥

3)中科大先进技术研究院新媒体研究院,230009,合肥

编委: 张广萌

摘要

新一代增强现实技术的发展,给增强现实出版物带来新的发展机遇。文章从当下增强现实出版物的相关问题入手,探讨了OpenXR等新技术标准在内容生产和产业链层面,对增强现实出版物的生产效率提升、创作流程重塑、产品功能形态创新和产业融合发展所产生的影响进行分析和展望。

关键词: 增强现实出版物 ; OpenXR ; 融合

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郭璐, 王晓磊, 周荣庭. OpenXR技术标准下增强现实出版物的融合创新*. 科技与出版[J], 2019, 38(4): 71-75 doi:

2017年,全球消费级增强现实(AR)和虚拟现实(VR)内容和应用的市场规模达到32亿美元[1]。2025年,AR和VR软硬件营收预计将达到800亿美元[2]。相较于虚拟现实技术,增强现实更适用于轻量级的实景互动。只需用手机扫描图标,即可触发AR应用程序。借助虚实结合、实时交互的特点,增强现实技术尤其适合打通数字内容与实体出版物之间的界限,实现读者与出版物的交互阅读体验。增强现实出版物,简称AR出版物,指在现实空间叠加一层虚拟信息,一般需通过现实中的物理实体作为载体进行数字内容的加载呈现,常见的产品形态有AR图书、AR游戏、AR视频、MR(混合现实)游戏、MR应用等[3]

当前市场上AR出版物的种类繁多,其开发工具、应用程序及硬件设备,缺乏统一的技术标准。不同工具开发出的数字内容、不同系统环境下运行的应用程序、各类硬件设备及配件均缺乏兼容性,这无疑令开发者和消费者均面临着巨大的碎片化困境。同时,多方协作机制尚不成熟,统筹运营机制薄弱,产品售后、迭代和衍生品环节缺位。就数字内容质量而言,AR出版物在图像识别、数据加载、交互手段、内容精度等方面均存在不同程度的不足,读者较难从中获得优质的沉浸体验。

随着AR出版物的应用场景日益广泛,行业迫切需要一个统一、开源的技术标准体系;也需要一个成熟的协作机制来优化生产并统筹跨界合作。而OpenXR技术标准体系的诞生,将有助于以上问题的解决。本文将着重分析该标准对AR出版物的生产和产业融合创新的重大意义和影响。

1 AR出版物的技术新标准:OpenXR

AR出版物的产业链和消费终端都需要一个兼容性强、融合度高且体验感优的生产消费环境。为实现这一目标,各方需要制定一个统一、开源的技术标准体系。当前行业联盟Khronos打造的OpenXR标准体系将全面解决行业碎片化问题,重塑AR出版物的生产、产品和产业链的融合创新,提升行业竞争力。

1.1 OpenXR标准概况

OpenXR是针对VR和AR的开源技术标准体系。该标准获得了包括英特尔、AMD、谷歌、微软、Unity、华为、三星、诺基亚、Oculus、EPIC、Steam等计算机软硬件和内容领域巨头的支持[4]。OpenXR是在现有的众多技术标准基础之上建立的跨平台技术标准体系。

1.2 OpenXR标准运作原理

OpenXR定义了两个级别的API接口,分别是面向硬件的设备层面(Device Layer)接口和面向软件的应用接口(Application Interface)。数字内容制作引擎和应用程序可以通过这些接口来查询和驱动设备,设备也可集成到标准化的驱动程序接口。借助OpenXR插件,数字内容制作引擎、应用程序和硬件设备将在OpenXR生态系统中无缝对接。无论是在线编辑器、光学追踪器、语音识别器、眼动仪,甚至是尚未发明的设备均能接入该系统。因此,AR出版物的数字内容、应用程序和硬件设备三者之间的兼容性将大幅提高,行业碎片化问题将得到有效解决。

2 基于OpenXR的AR出版物的生产与产业创新

2.1 利用OpenXR重塑AR出版物生产

由于OpenXR标准体系下的内容格式、API和编辑管理平台在功能性和兼容性上的持续革新,AR出版物将在生产效率、生产流程和产品功能等层面获得大幅提升。

2.1.1 提高内容生产效率

在AR出版物的生产中,不同格式间相互转换,渲染和封装是耗时较长的环节。由Khronos Group发布的glTF2.0格式,将有效压缩这些环节。glTF是OpenXR标准下的3D内容格式,其2.0版本的突出特点是实时渲染。以往一个3D模型制作完成后,需要耗费两三个小时进行渲染,而该格式将渲染耗时压缩至数分钟,并生成能够直接传输给图形API的数据形式,不再需要格式转换。AR出版物当前主流的内容格式是FBX、OBJ等,glTF相较于这些格式,更加适合浏览器播放和流式加载,无须借助额外的插件即可直接在网络运行,边加载边显示。这一格式增强了数字内容的兼容性,节省了渲染和封装耗时,也有助于提升产品的用户使用体验。目前,国际上许多主流3D引擎都已支持glTF 2.0,该格式的普及将极大提升AR数字内容的生产效率。

2.1.2 重塑开发流程

以往AR图书出版物往往作为单一性的AR产品在市场出现,其基本的生产制作流程是由出版企业委托AR技术厂商生产制作AR图书,这种生产制作的环节较为传统,出版企业往往承担的是委托加工的角色[5]。而基于OpenXR标准建立的在线平台作为编辑管理工具,能够协助出版社统筹跨岗位的内容创作,实现多个生产环节的合并。当前,AR出版物生产通常遵循设计、开发、调试、使用、反馈、迭代的线性流程模式。但实际上,其中某些环节是并行发生的。例如,由于程序开发通常与特效设计及交互功能开发同时进行。当程序开发进行到某一环节却发生要素缺位时,程序员会用替代品顶替,等正式要素完成时再替换。程序开发和内容策划、素材设计也常会出现并行的情况。因此,线性生产流程正逐渐被模块化的生产模式取代。各生产模块是半独立的子系统,利用在线平台,分属不同模块的团队进行跨界协同。这里的生产模块并非按照传统出版的岗位来划分,而是根据AR出版物本身的生产要素,由以下五大模块构成。

①内容策划模块,包含市场定位、题材、版权、内容脚本策划,通常由出版社同文化传媒组织合作完成。例如,由中科大先进技术研究院新媒体研究院同机械工业出版社合作的AR出版物《消失的世界》一书,其原版为法文,引进版在国内二次加工。外方授权是所有工作的前提和基础。于是,出版社先后3次与外方洽谈,直到古生物立体形象动态图、动画片头片尾和详细出版计划等获得外方首肯后,方获得版权[6]。②素材制作模块,包括制作3D素材、场景、视频、语音解说、动画、特效等元素。③交互设计模块,包括交互功能及界面设计及实现。由于交互设计影响功能和特效,因此该模块需要同素材制作和程序开发模块协作并行。④程序开发模块,包括编程开发、功能实现、封装集成。⑤内容管理模块,包含AR出版物的内容管理、渠道、定价、运营、售后等。从生产管理的视角来看,产品的售出并不是生产环节的终点,售后、迭代、衍生品等后续服务则对延续产品的生命周期起到重要作用。

2.1.3 促进产品功能升级

OpenXR技术标准体系将帮助AR出版物在技术所提供的发展空间下实现产品功能升级。

1)拓展虚拟世界入口形式

当前,读者体验AR出版物时,需要用设备扫描实体出版物上的图像标识。而基于OpenXR技术标准开发的AR出版物将极大地拓展出版物从实体标记进入虚拟场景的入口形式,例如整合语音、体感、眼动采集、物联网传感等设备,实现语音、手势、眼动、地理位置等识别方式的虚拟场景触发模式。通过创新技术的集成应用,AR出版物将有效升级读者的交互体验。未来,数字内容也将不仅局限于二维世界,而是将涵盖包括三维空间、嗅觉、味觉在内的全部物理世界。

此外,AR出版物也将不再依赖“纸书+AR应用程序”的形式,用户无须下载专门的AR应用程序,即可直接使用浏览器观看数字内容。中科大新媒体研究院识微团队研发的ARHat系统,整合GPS、Geo 、WebGL 、WebRTC和SLAM等技术,可利用微信扫码来观看数字内容。该产品从空间及位置两个维度感知真实环境,未来将实现用户在不同地理位置进入不同虚拟场景的功能。

2)提升产品体验

随着OpenXR标准和glTF 2.0格式的普及,AR出版物将能够呈现出更为丰富的数字内容形态。国际上众多机构正在积极挖掘增强现实在用户感知交互方面的应用。例如,一款AR地图导航HotSteppe,一位虚拟大叔带领用户在实景街道中导航,将虚拟人物、街道实景和在线地图整合。英国Blippar公司通过整合ARkit VIO和GPS技术,在图像特征点匹配的基础上加入IMU,将里程计、光流和惯导作数据融合,实现更高精度的定位。利用类似于Google街景数据库的可视化数据,根据用户对周围环境的识别来确定用户坐标,同时对环境识别。建筑物、商铺名称、评价都会显示在地图上[7]。未来AR出版物将适用于更多领域,并在信息体量、传达效率和交互体验上达到新高度。

2.2 利用OpenXR促进产业链延展

网络上每个终端都可以作为信息生产源头向网络中的任何部分传递信息,即媒介的产业链具有逆向生产的功能,而逆向生产出来的信息是增量信息,即并不耗费一次信息生产过程的成本,但由于引导了终端用户生产、传播信息,从而创造产业链上的增量价值。[8]

2.2.1 纵向上衍生逆向生产功能

OpenXR技术标准体系,特别是AR内容编辑管理平台的应用,将降低用户参与逆向生产的门槛,促进公众参与AR内容创作,实现产业链的纵向延展。

1)用户深度参与生产全流程

在线平台降低了公众贡献创意和参与生产的门槛。用户可以上传素材,自主编辑加工,一键生成AR出版物。运用这类工具平台,用户通过多媒体、特效、动作、互动和游戏的组合,能够便捷地完成AR出版物制作。

2018年2月,维基百科的免费媒体库—维基共享资源(Wikimedia Commons)允许用户上传3D模型。Facebook也推出了3D帖子(richer 3D posts),用户可以上传VR和AR模型。3D帖子还被引入新闻和动态推送中[9]

AR内容编辑平台和资源库提供素材和模板,帮助没有编程基础的用户快速上手,引导终端用户参与生产,创造逆向增值。

2)信息反馈实时有效

运用增强现实在线编辑和管理平台,项目实施的每一步均能够在平台上同步呈现。这有利于各生产模块之间充分了解彼此的工作进展,也有利于解决不同工种间沟通不畅的问题。此外,平台能够整合数据库、商城和评估系统,使出版物的销售、售后和衍生品开发情况得到清晰的展现,反馈实施有效。《消失的世界》采取的是分阶段开发策略,即“第一批先选七八种动物,然后陆续丰富”。图书上市后根据后台反馈和评估数据实施后续开发。读者拿到手后,出版物内容仍在持续丰富[10]。未来,OpenXR技术标准体系下的编辑管理平台将更好地帮助信息在产业链各个环节流通。

2.2.2 横向上统筹跨界生产融合

产业融合环境下,传媒产业由于资源和空间拓展的需求,以及外围产业对出版物依附性的增强,导致信息形态的产业和物质形态的产业之间寻找彼此的连接点,将信息生产和物质生产融合起来。

1)平台衍生多业务模块

AR出版物的生产就是在技术条件和规模化内容资源下,信息生产和物质生产的融合。OpenXR技术标准体系下的AR出版物编辑管理平台,统筹原本隶属于出版、IT等产业的业务,实现无边界重构,并有效解决成本和效率问题。具体来看,平台集成了内容编辑、程序开发、管理、数据库、流通等系统,促进产品从生产到流通的全产业链融合。

2017年,苹果公司推出ARKit平台。2018年,谷歌推出同类产品ARCore。ARKit支持用户在iPhone和iPad设备上开发应用程序。《华盛顿邮报》和《纽约时报》已利用ARKit来制作增强现实报道。国内AR在线编辑平台,腾讯AR、百度AR、阿里AR、网易洞见和北京科技大学的XRMaker也已投入使用,这些平台提供框架SDK、生产工具甚至交易平台,并可接入新型交互技术,实现了多业务模块的聚合。

2)平台促进跨行业融合

技术的发展带来产业边界的模糊,OpenXR技术标准体系下的AR出版物编辑管理平台的功能不仅局限于出版,一些平台正尝试添加跨行业功能模块。例如,西班牙的FI-AR编辑平台,将教育行业的学习管理系统(LMS)纳入平台机制。用户可经由LMS访问FI-AR,并添加选项来集成内容之外的服务和资源。同时,FI-AR还通过LMS建立了一个评估和管理系统[11]

北大方正电子与江苏梦想人技术服务商推出的AR数字资源开发工具与运营平台,提供音视频、3D模型、H5页面、全景体验等配套服务[12]。北京航空航天大学的CMfg platform在线制作和资源库平台,可接入应用商城[13]。平台对接出版、娱乐、IT、教育等行业的资源,从而衍生出更多跨行业的创新融合。

3 结语

OpenXR技术标准体系,将有效提高AR出版物的生产效率,解决产业碎片化问题。利用AR编辑管理平台,生产业务模块将得到统筹,生产环节实现无边界重构。通过glTF 2.0格式标准与创新技术的集成应用,AR出版物将有效升级读者的交互体验。产业链层面,OpenXR技术标准体系下的AR编辑管理平台能够引导终端用户参与生产,反向推动价值增长,同时加速跨行业融合,促进形成更有效力的价值链体系。

长期以来,技术标准体系的缺位阻碍了AR出版物的发展。而OpenXR将为AR出版物带来机遇。一个统一且开源的技术标准也是产业走向成熟的必经之路,其昭示出的广阔应用前景,将会对AR出版物的融合创新起到至关重要的作用。

基金项目:国家社科基金项目“虚拟现实条件下提升出版物传播效果研究”(17BXW034),安徽省哲学社科项目“AR/VR在非物质文化遗产数字化传播中的应用研究”(AHSKQ2018D62)资助。

参考文献

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