基于增强现实技术的纸质出版立体化，本文主要内容关键词为：纸质论文,现实论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
继二维码(QR)之后，增强现实技术(Augmented Reality，AR)被运用到出版行业，实现传统纸质出版物的立体化和交互性。中国新闻出版研究院发布的《2012—2013中国数字出版产业年度报告》指出，增强现实技术等新兴技术的应用凸显科技与文化的融合，开启数字出版全新业态。
一、增强现实技术概述
增强现实技术是一种利用计算机产生的信息对用户所看到的真实环境进行增强的技术。它将虚拟三维模型动画、视频、文字、图片等数字信息实时叠加显示到真实场景中，并与现实物体或使用者进行自然互动。
Ronald Azuma于1997年正式提出增强现实，并概括了其三个方面的内容[1]：
(1)真实世界和虚拟世界的信息集成(Combines real and virtual)。与虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)相比，增强现实技术可将虚实信息融为一体，用户不仅能看到真实世界，而且借助感知和显示设备也能看到叠加在真实世界上的虚拟对象，为人们提供了认知与体验周围事物的全新方式。
(2)具有实时交互性(Interactive in real time)。增强现实技术还实现了使用者、真实物体与虚拟物体之间的即时交互，用户环境与真实物体和虚拟物体因此达到真正的无缝结合。
(3)在三维尺度空间中增添定位虚拟物体(Registered in 3-D)。增强现实技术在军事、医学、教育、航空航天等专业领域应用较为普遍。比如增强现实技术可用于医疗教育培训，进行虚拟人体解剖等。还可运用增强现实技术制造、维修精密仪器，控制远程机器人等。
图1 Wikitude Drive导航应用
如果说增强现实技术早期主要运用于面向特定人群的专业领域，那么近年来越来越多的增强现实应用则开始服务于普通大众的日常生活。如图1所示，Wikitude Drive增强现实导航应用为用户提供前方街道的实时视图以及叠加在视频上方的导航数据；如图2所示，Zugara虚拟试衣间应用让人们随心所欲地试穿网络商店里的衣服；如图3所示，把手机摄像头对准周遭的景物，Layar Reality Browser应用可搜集并显示与景物相关的各种数据。这些AR应用产品通过摄像头和屏幕为用户创造了一个介于真实和虚幻间的世界。
图2 Zugara虚拟试衣间应用
图3 Layar Reality Browser应用
二、增强现实技术在传统出版领域中的应用及价值
智能技术的迅猛发展，也为出版业的创新发展提供了更多可能。特别是报纸、杂志、图书等传统纸质出版物借助增强现实技术可由单一的文字形态转化为视频、音频甚至3D影像等多媒体形态，为读者带来立体、交互的沉浸式阅读体验。
1.内容扩展：从平面媒体到全息媒体
纸质出版物由于纸介质载体的限制，信息容量相对有限，文字加图片的传播形式较为单一；而且一旦发行，内容便不可更改，对信息的额外扩展基本不可能。而增强现实技术能够满足纸质出版物内容深层次扩展的要求，尤其是对音频视频文本图片的多媒体补充。读者面对的不再是枯燥的文字与图片，而是声光画影的多样化呈现。
虽然以二维码为代表的基于标识物(marker)的信息扩展方式已被广泛使用，但是在纸质出版物上，特制的标识物(如二维码的几何图形排列)不仅影响读者的阅读感受，而且占用版面，增加印刷成本，降低了其应用价值。因此，基于纸质出版物上图片文字的自然特征实现虚拟信息的增强现实技术更加适用。
英国创业公司Blippar 2011年9月和爱尔兰都柏林报纸《地铁先驱》(Metro Herald)以及当地电视节目FYI合作，推出了“世界上第一家全面增强现实的报纸”。当读者将手机对准某一篇文章时，屏幕就会呈现由互动新闻栏目FYI提供的视频，或者通过手机摄像头能够看到纵横字谜游戏的答案。
2012年《成都商报》推出“拍拍动”App应用，成为国内首家植入增强现实技术的平面媒体(图4)。通过手机上安装的“拍拍动”，读者可看到“一张如同《哈利·波特》中所描述的有表情、有动作的魔法报纸”[2]。打开体育版，读者可以看到刘翔在报纸上跨栏；翻开汽车版，读者可以看到汽车驰骋，或如身处4S店一样感受汽车内部构造、内饰功能。《成都商报》的“基于增强现实技术的立体化纸媒”尝试，为传统纸媒的数字化提供了新思路。“拍拍动”因此入围2013年中国第五届数字博览会的“最佳作品”和“最佳技术”奖项。
图4 通过“拍拍动应用”阅读《成都商报》
与此同时，国内多家报纸纷纷推出与增强现实技术相关的新媒体项目，在电子报、手机报等数字化尝试后，纸媒再次借助增强现实技术的“翅膀”腾飞。如《重庆时报》独立自主开发了基于增强现实技术的App应用“随手动”。《陕西日报》“全面视频化第二步，将在前期受众终端读者适应的基础上，适时运用可以模拟真实现场景观的AR技术”[3]。2013年11月，随着“广传魔码”的上线，广西日报传媒集团由此成为全国首家打破传统纸媒阅读界限，全面整合、应用QR和AR的省级党报传媒集团。
2.“超现实”表现：“平面+3D”的立体化
读者用手机对书报刊文章或广告后附加的二维码进行扫描后，能直接看到的只是少量简单文字信息，其他大量信息如多媒体视频等需要通过3G或WLAN网络访问链接网址才能获得。与二维码不同，增强现实技术的内容拓展是通过一种“超现实”的方式实现的，即把3D模型、动画或者视频叠加到纸质出版物上，使内容直接、直观、声形并茂地跃然纸上。这种虚拟世界与现实世界的无缝结合，带来二维码技术不可比拟的巨大冲击力，是更深层次的媒体融合。
英国吉尼斯世界纪录大全有限公司授权海豚出版社在中国地区独家出版发行的《吉尼斯世界纪录大全2013》，据称是国内首次运用AR的书籍，让读者从视觉、听觉、嗅觉、触觉等多方面感知书中的事物，具有身临其境的感觉(图5)。例如，书中所收录的世界上最大的蛇、最矮的女人、最大的恐龙等纪录都可以让读者体验到3D的效果。
图5 《吉尼斯世界纪录大全》之动物篇
日本《东京新闻》推出一款专为儿童设计的AR应用软件，当智能手机摄像头扫描报纸版面时，对应的网络动画版文章会鲜活地出现在手机屏幕上。此时文章已按照儿童的识字水平减少了生字并进行了缩写，藏在文章背后的卡通人物还会跑出来为孩子朗读新闻(图6)。“平面+3D”的立体方式让报纸上的话题不再乏味，孩子们开始主动地、自主地阅读报纸。这对扩大儿童阅读范围、为纸媒培养“Digital一代孩子”的读报习惯有重要意义。
3.交互式阅读：沉浸体验
在基于增强现实的纸质出版物中，虚拟与真实结合的独特场景和多感官的刺激使读者获得了综合性的身心体验，交互式的设计满足了读者置身其中的参与感，阅读因此成为读者与内容之间积极、主动沟通的一种精神活动，读者正是在这种精神活动的沉浸式体验过程中获得了满足与超越。
增强现实与出版物的交互可以通过触摸纸面或点击屏幕来实现。如图7，在AR终端的作用下，小读者不但能看到儿童科普图书《乔布谷的魔法书》里栩栩如生的动物和机械的3D模型，还可手动控制投影内的天气变化，听到伴随场景出现的雨声和火声，从而达到超越现实的感官体验，阅读由此变得更加有趣。
图6 日本《东京新闻》增强现实应用
图7 “乔布谷的魔法书”体验活动
此外，教育出版领域中的AR出版物通过提供情境、支持协作，使读者更直观地获取文字难以表达的信息，为自主学习带来革命性的推动。图8是一个折纸教学的图书举例，以往主要通过分解的图例让读者学习，图例复杂繁琐且不直观。现在书本上“加”入折纸教学动画的增强现实应用后，每个步骤都清晰可见，折纸学习就不再像以往那样抽象。
其他增强现实出版物的教育应用领域还包括幼儿教育类读物、科普类读物、工艺设计类读物和历史读物等。科学普及出版社的《有趣的3D立体书·人体》一书中，设置了6个扩展动画。读者可以在电脑展示“卵子受精过程”3D动画时，用手遮住书页上“胚胎发育”的蓝色手型标记框，虚拟动画就会开始演示胚胎发育的过程。如果用手遮住“内部变化”标记，屏幕上则会展示母亲子宫内胎儿各个阶段的成长历程。读者还可以通过旋转移动手中的图书来变换视角，全方位多角度观看胎儿的成长。以往只有在科技馆才能体验到的高科技使读者享受到超越纸质图书的感官体验，为科普图书开辟了立体阅读的新模式。[4]
4.创新的商业模式
传统出版领域应用AR，不仅能为读者带来更加丰富、立体的阅读体验，还可能孕育出创新的商业模式。
首先，增强现实技术带来了广告经营模式的创新。AR为互动营销发展带来了巨大契机，它在一种轻松活跃的环境中，使用户与品牌产生零距离的接触。纸质出版物的增强现实广告由传统上依附于媒体的、平面静态的形式变得更直观、更多样化，给消费者带来虚实交融的体验，可延长广告起作用的时间，提高广告的价值。比如，在增强现实场景中，读者能看到广告中的家具摆放在自己房间中的效果，对款式是否搭配、尺寸是否合适做到心中有数。这在宜家2014年新品目录里已经成为现实(图9)。
图8 折纸教学书籍的增强现实应用
图9 宜家产品目录AR场景
增强现实技术还能增强商家和用户的互动性，更好地把用户的需求反馈给广告主，使广告投放更加精准。
以增强现实技术为工具，纸质出版物的价值在内容和广告两个层面都得到了提升。《成都商报》新媒体总监曾熙认为，平面媒体的广告定价模式将改变：“报纸广告将可能不仅仅按照版面大小来进行收费，而会根据广告视频长短、读者扫图次数以及消费者实际购买行为的返点来进行收费。此外，广告的收费方式也将不再仅由媒介属性决定，而取决于广告在报纸上究竟是以图片、视频、游戏还是以购物链接的形式呈现出来。”[5]
其次，增强现实技术带来了赢利模式的多元化创新。荷兰Layar公司认为增强现实技术的核心意义在于向印刷行业提供了一种与同等数字出版物相比所缺失的东西：通过网络分享内容的能力[6]。
目前作为纸媒线上线下入口广泛应用的二维码，在建立商家与用户之间、商品与用户之间关系方面存在不足。因为二维码需要打开网站才能显示内容，因此只能记录IP地址，而无法记录手机号码。这样一来，二维码所有者和传播者(广告商)无法得知其宣传效率如何，也无法进行后续跟踪销售。[7]现在AR使这一状况发生了改变。读者可以通过点击纸质印刷媒体来做他们想做的事。比如，读者可借助AR直接向厂家打电话询问，将产品分享到微博中，甚至购买(图10)。纸质出版物由此从单一的信息传播平台变为传播和销售的综合平台，其以往主要依赖发行和广告收入的赢利模式也可能随之发生变化，实现了线上经营与线下经营的结合，创造出丰富的经营想象空间。
三、制约传统出版物AR应用发展的因素
传统出版物AR应用实现的过程是：(1)在报刊、图书上印刷经过AR处理的“交互式图片”。这些图片嵌入了通向视频、游戏等多媒体内容的接口；(2)读者通过手机或计算机摄像头扫描图片，连通报刊、图书的后台数据库；(3)数据库中每张图片所对应的多媒体信息，将虚拟的多媒体形象叠加到静态图片上。因此，就传统出版物AR应用而言，制约其发展的因素包括：
1.出版单位多媒体内容资源不足，采编人员亟待转型
要实现从平面媒体到富媒体的转变，丰富的视频、音频甚至3D影像等多媒体内容资源是关键支撑，这对书刊报的出版机构提出了全媒体内容采集制作的高要求。但由于出版理念落后、经费不足等诸多原因，除少数实力雄厚、率先开始数字化转型的出版机构外，国内大部分出版单位还未能建立自己的多媒体内容数据库。同时，传统纸质出版中采编人员主要以文字、图片为工作对象，思维方式和工作模式比较平面和单向度。全媒体语境则要求立体的、互动的、创新的编辑出版理念。采编人员除了对内容价值的专业判断之外，还需要具备有效利用新技术进行多媒体内容设计和生产的技能和思维。技能掌握是基础，采编人员可以通过短期集中培训和实际锻炼达到；思维转换是本质，需要建立以读者为中心的传播理念。
图10 1626杂志AR应用
对出版物进行AR设计制作时，采编人员需要思考判断增强现实是否是内容表现的最佳方法或必要手段，既要符合信息呈现的科学性，又要满足受众多样化的需求，让技术更好地为内容服务。同时还要考虑增强现实内容的界面与意义诠释、人机互动与感知情境以及其塑造的环境氛围与沉浸体验能否被受众感知与采纳等。
2.增强现实实现的复杂性
增强现实的实现需要硬件、软件和技术共同发力。增强现实硬件平台的组成包括：计算机系统、视频输入转换系统、人机交互系统、视频显示系统、传感系统等。增强现实技术的实现对硬件设备性能要求较高，如果图像识别芯片、GPS、陀螺仪等识别速度慢、精度低，会影响读者增强现实的体验效果。智能手机的发展虽然使增强现实系统脱离了PC机的限制，实现了图像采集、计算与显示的整合，但与PC相比，手机芯片在处理速度、存储容量以及运算能力等方面仍存在明显弱点。
完美的用户体验效果，除了符合要求的高质量硬件之外，更需要完整、成熟的技术和软件。增强现实的关键技术包括显示技术、跟踪技术、交互技术、图像处理和融合技术等。随着相关技术的不断成熟，AR开发难度在逐渐降低。但由于其复杂性，技术实现仍然是制约AR应用的主要因素之一。
目前纸质出版物的AR应用主要需要两类软件：一是让出版商轻松制作与传统出版物结合的、增强现实内容的工具；二是让读者用来观看增强现实效果的安装在PC电脑或智能手机上的应用程序。2012年荷兰Layar公司推出网页端应用Layar Creator(图11)，出版方可利用这个工具快速而简单地使静态的页面变成供智能手机查看的视频、链接以及“购买”按钮的动态页面。但由于成本过高，这一工具的价格大型出版商无法完全独自承受，只能依赖免费广告支持、套餐价、现收现付等优惠政策。美国Qualcomm(高通)目前提供免费的基于Android和IOS的AR开发的SDK(开发工具包)，但出版机构需进一步开发。
利用现成代码框架、开源项目等现成工具，缩短产品开发周期，或者与技术成熟的科技公司合作共赢，是出版单位自主开发AR应用时可选择的解决方案。
3.读者阅读方式和阅读需求的变化
增强现实技术在出版中的应用给人耳目一新的感觉，对内容拓展和营销创新冲击非常大，目前正处于读者兴趣红利期，有趣是读者选择的首要原因。而纸质出版物最终能否得到长期稳定的市场认同，最终还取决于其提供的内容是否最大限度地满足了受众对信息的需求。因而，一方面要积极利用增强现实技术，用多媒体形式，以“超现实”的方式，讲述视觉化的故事，增加传统出版物的娱乐性和互动性；另一方面，应避免过分夸大和强调，不要让AR仅成为一种噱头或多余的行为，使形式脱离内容或有悖于内容。归根结底，还是要树立以读者为中心的传播观念，准确把握读者的兴趣爱好与阅读习惯，寻找内容、形式与读者贴近的结合点。
在阅读纸质内容的同时，又能观看到文中描述的“真实”场景，这种基于AR的新型阅读方式与传统纸质阅读和一般的电子阅读有很大的差异。特别是传统出版与手机AR的结合应用实质上已把传统出版物变成了手机出版物，连带着把传统出版固有的权威性、已有的忠实消费者和传统阅读习惯等转移到手机出版中来[8]。需要深入研究读者基于AR阅读的特点以及应该如何整合传统阅读与基于AR阅读的优势，实现让读者在阅读与增强现实体验之间自由地切换等。
图11 Layar Creator应用
网络媒体具有极强的时效性、广泛的传播面、多媒体化的信息和不断增强的互动性。但目前纸质出版物因其不可比拟的权威性、可信度、深层次，仍不可替代。增强现实等新技术的采用又弥补了其互动性和表现形式的不足。与单纯将纸质版转化为电子版相比，为纸质出版物加入数字化技术，事实上加深了读者与内容交流的过程，为读者提供了更丰富、更有深度的阅读选择。
对出版业而言，应继续通过研发促进增强现实技术的应用简单化，同时应更加敏感地关注并采纳传播新技术的发展，培养新媒体技术人才，加强传播新技术的商业化应用研究。
随着智能手机的技术进步，移动互联网和云服务性能的提高，出版领域的增强现实应用还大有可为。例如，基于LBS位置服务的增强现实应用可以获取用户的全球定位信息，使书报刊在不同的地区显示不同的内容。2012年谷歌公司发布的Google Project Glass则向人们打开了一道新的大门：基于移动AR的数字出版全新业态。