闫月明

摘要：增强现实（AR）技术发明于二十世纪九十年代，从该技术出现之初，人们就对增强现实在娱乐方面的未来和前景抱有极大的期望。其简单直观的逻辑，非常适合在儿童娱乐与教育方面的应用。通过即时3D模型的显示，使儿童玩具在娱乐与教育的深度广度有了极大提升。本文通过对现有增强现实儿童玩具的调查与分析，研究增强现实技术对传统儿童玩具的设计产生了哪些方面影响。在现有儿童玩具的基础上，尝试探讨未来增强现实玩具的发展方向。

关键词：增强现实技术;儿童玩具设计

一、增强现实技术的简介

增强现实，英文全称为Augmented Reality，简称AR。通常使用科技手段，模拟视觉、听觉、触觉和嗅觉等多种感觉，通过感官信息的重叠，持续改变人们对现实环境世界的感知，达到以假乱真的效果。增强显示技术发明于二十世纪九十年代早期，在之后的二十年间，陆续有工业和军事上的产品面世。但受限于计算机性能和显示技术，直到2014年才有第一款增强现实玩具面世。

增强现实玩具这个称呼，其实不是太准确，因为增强现实只是一个技术而不是类别。严格来讲，使用虚拟世界进行交互的玩具都可以统称为增强现实玩具，它们的显著特点是在与人的互动上因为科技的加入，有了突破性的进步。上面的三类玩具，不管是哪一类玩具都可以与增强现实交互结合，在游戏体验上有极大的提升。

增强现实技术的实现离不开智能设备的配合，目前实现增强现实效果的方式大体上可以归结为三种：（1）通过移动摄像头采集实景，程序进行计算后识别平面、图形和距离，在屏幕上即时显示真实图像和虚拟物体的技术。（2）头戴半透明显示器，通过传感器对外部信息进行采集，在半透明显示器上局部显示虚拟内容的技术。（3）完全固定的显示屏或背部投影。通常与现实物体或人物相同大小，营造出一种真实物体或人物来到显示的感觉。受到现有技术水平的限制，几乎所有儿童玩具的技术都是通过上文中第一种，即移动设备来实现的。

二、增强现实技术在儿童玩具设计中的应用现状

1.传统儿童玩具的设计分类

传统儿童玩具在造型设计上大概可以分为三类：（1）仿真类。这类玩具通常是一体化，在外形上模仿成人世界的物体，或对真实物体进行进一步拟态化，基于儿童想象力去设计的。（2）拼装类。这类玩具通常没有固定形态或有重复的形态，一般强调主观性。在模块化的形态设计下，引导儿童思考和想象。（3）运动类。通常是为了让儿童进行体力运动，锻炼骨骼和肌肉设计的。这类玩具通常是条状、圆形或环状等组合形态，目的是为了适应玩具本身不断的运动状态。这三类玩具的形态随着玩具的游戏模式或模仿对象的不同，形态通常会不断的变化。

2.已有增强现实玩具的发展分析

2.1增强现实技术在儿童玩具上应用的初步阶段

这个阶段玩具的实体通常是以平面居多的形态出现。增强现实儿童玩具大多局限在单一终端操作的玩法，即玩具和智能设备之间没有交叉互动。这类玩具通常使用平面或平面较多的形态为现实载体，在使用玩具游戏时，往往长时间把持屏幕或长时间固定屏幕来操控实物。（例图1，图2）

增强现实在初起步时期，大多数厂商仍在观望或开发阶段，所以出现商品良莠不齐的景象是在所难免的。在屏幕上显示卡片的3D模型或单纯以动态定位展示3D模型互动形式呈现图像，是增强现实玩具的初步阶段。

2.2增强现实技术在儿童玩具上应用的发展阶段

发展阶段的儿童玩具指的是近两年来发布的互动性较强的玩具，具体体现在游戏模式和形态脱离了仅有增强现实识别玩法的定位和识别玩法，游戏模式上加入了许多与现实相关的元素，不再是单一的科普，而是变成了职业模拟（图3）或创造类游戏。形态上的表现为，从单一的手机屏幕，变为了手持的枪械（图4）或拟态类型。不难看出，在发展阶段的增强现实玩具开发里，开发者都倾向于将一个可游戏化的行为模式中的感官替换成虚拟的（即电子屏幕的）。

三、增强现实技术对儿童玩具设计产生的影响

1.增强现实技术影响儿童玩具的因素

影响儿童玩具设计的技术因素有很多，材料强度、加工工艺、电池技术、传感器和芯片的运算速度等这些都会成为影响设计的因素。材料强度和加工工艺的发展会使玩具的形态越来越“生态”、越来越人性化。传感器的加入不仅会使玩具的游戏体验变好，也会从根本上改变玩具的游戏方式，玩具的形态可能更倾向于握持，或倾向于模拟。

芯片的运算速度使得更多游戏内容得以实现，比如图3中的玩具熊，在使用增强现实技术之前，它只具备玩偶的功能，它的延伸功能——比如过家家，都是儿童想象实现的。增强现实在这里起到的功能是，将想象力产生的东西搬到了现实中。所以在形态上，开发商可以做出更具体的物理形态，依靠图形识别或其他传感器功能，来对应更有交互性的玩法。增强现实技术的发展，影视或游戏衍生类科幻玩具获益匪浅，通常影视和游戏有许多受限于成本和技术无法在玩具中实现的特殊效果，但是通过手机上的图像识别技术，可以使角色的特殊效果和动态到现实中来，也可以使在现实中的模型到虚拟中去。不仅增加了衍生玩具的可互动性，也在无形中提升了衍生玩具的销量和IP的影响力。

2.增强现实技术对儿童玩具形态的影响

增强现实技术对儿童玩具形态的影响可以从上文分的三个类型来说，这三个类型分别是：仿真类、拼装类和运动类。

从仿真类玩具来说，玩具的主体形态具有承担联想的功能，所以增强现实技术在里面起的作用就是將联想具现化。得益于联想具现化，玩具和配件的结合更加紧密了。开发商在做需要用到图像识别配件的时候通常倾向于扁平化，同时玩具主体也要考虑到用户习惯，是把电子屏幕独立在外，还是将电子屏幕设计为可组装进玩具主体的配件，或者直接自带显示屏幕。仿真类玩具通常承载的是儿童的想象力，儿童的对玩具的所有感觉都会造成联想，所以除了玩具的视觉效果之外，在听觉、触觉（振动反馈）、乃至重量，都会成为视觉效果的补充。所以在开发增强现实玩具时，不仅要在虚拟内容上下功夫，也要为玩具本身提供多种触感和交互可能，模糊虚拟和现实的界限，在用户离开屏幕之后，也要让用户在玩具的其他感觉上体会到虚拟的事物继续存在在现实中。

对于拼装类玩具来说，想象力显得就不是那么重要了，这类玩具通常更注重“过程”，是拼装劳动后获得的成就感。在拼装玩具的类别中，增强现实技术目前在两个方面的应用广泛。第一个方面是在拼装过程中，系统通过安置在玩具中的传感器，可以在不通过图像识别的情况下，对游戏过程进行图像、音效甚至氛围的展示，比如拼装正确或失误有不同的颜色光、振动和声音等，大大提升玩具的游戏体验。第二个方面是在拼装结束后，通过增强现实技术可以增加成就感，开发商可以结合游戏内容，添加画面或模型，来与现实成品进行互动。

对于运动类玩具来说，增强现实技术的应用就显得简单了。如果将虚拟世界的复杂信息带入到现实中来，依托玩具本身显示即时信息的话——比如在篮球上通过颜色显示篮球比赛两队得分的高低，显示已运动时间，或者干脆显示家长叫儿童回家吃饭的信息。这样展示的信息既直观，又增加趣味性，提升儿童运动游戏的参与感与积极性。

3.未来增强现实儿童玩具发展的前景

综合以上观点，笔者认为增强现实技术对儿童玩具设计的影响主要体现在游戏方式和形态上，使用增强现实技术的玩具在虚拟世界到现实世界的交互更加自然，让儿童通过科学的方式与玩具产生更多的互动。在更多直观的互动中，通过科技效果，使儿童玩具本身的玩法更丰富。通过主动触发的方式，使儿童获取信息的方式从被动变为了主动，以往很多限于成本或安全等原因无法出现的游戏效果，也能通过增强现实技术得以实现。所以增强现实玩具在科技不断发展的未来，随着技术水平不断提升，儿童玩具也会与时俱进，增强现实玩具会是如何开发新玩具种类的重要思路。

参考文献：

[1]《数字时代儿童产品设计》[美]Debra Levin Gelman著，华中科技大学出版社，2017.10