關(guān)鍵字：AR設(shè)備 AR技術(shù) AR眼鏡
然而，就在不久前，AR/VR領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)布了許多重要聲明。最轟動(dòng)的莫過于微軟(Mocrosoft)HoloLens平臺(tái)的發(fā)布。HoloLens可以將三維影像投射到空氣中，將虛擬數(shù)字元素整合于真實(shí)世界中。
在某種程度上，微軟的發(fā)布馬上就讓技術(shù)專業(yè)媒體變成了AR/VR的信徒——微軟的展示絕對(duì)夠酷。你可以在冰箱上打出虛擬的待辦清單，或者在虛擬墻上觀看真實(shí)的足球比賽，所有這一切都發(fā)生在你戴著頭戴式設(shè)備緊張地在廚房里徘徊之際。
圖1：在廚房里使用HoloLens（來源：Microsoft）
IHS資深總分析師和游戲研究負(fù)責(zé)人Piers Harding-Rolls對(duì)HoloLens豎起了大拇指。他形容HoloLens在“所有主要科技業(yè)者公開展示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)解決方案中，具有最最豐富的影像，也最能讓人感到身臨其境。”
Harding-Rolls已經(jīng)在許多應(yīng)用場合中展示最新發(fā)布的HoloLens平臺(tái)了，他認(rèn)為，“很明顯的，這種讓人身臨其境的最新增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以為商業(yè)部署帶來功能強(qiáng)大、極具吸引力的游戲平臺(tái)以及高效的協(xié)同工具。”
但這是否意味著2015年最終將成為AR/VR開始積極進(jìn)入主流市場的一年呢？
在回答這個(gè)問題之前，我們應(yīng)該考慮目前已經(jīng)明朗的情勢。技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的巨擘們已經(jīng)啟動(dòng)這項(xiàng)‘副業(yè)’，并開始向AR/VR領(lǐng)域投入資金和人才。今年初，英持爾宣布將2,480萬美元投資于Vuzix，這是一家企業(yè)級(jí)智能眼鏡制造商。
英特爾還收購了瑞士新創(chuàng)企業(yè)Composyt Light Labs，詳細(xì)金額并未披露。但據(jù)報(bào)導(dǎo)，從洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)獨(dú)立出來的這家子公司Composyt開發(fā)的智能眼鏡技術(shù)可以與任何類型的眼鏡搭配使用。
Google并不打算在短時(shí)間內(nèi)推出改版的新型智能眼鏡(該公司表示沒有時(shí)間表)，但這并不表示這家搜索引擎巨擘決定放棄。Glass 2.0計(jì)劃還在繼續(xù)中，而且Google在不久前才宣布負(fù)責(zé)監(jiān)督的新伙伴是Tony Fadell。他是Nest的共同創(chuàng)始人，也是在iPod和iPhone開發(fā)背后的蘋果編外工程師。
AR：下一代運(yùn)算戰(zhàn)爭
這些數(shù)據(jù)的重點(diǎn)在于顯示，業(yè)界將會(huì)把AR/VR看作是一種新的平臺(tái)，新一代的運(yùn)算戰(zhàn)爭將在此展開。
AugmentedReality.org共同創(chuàng)始人兼執(zhí)行長Ori Inbar認(rèn)為，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是“不可避免的”，他說，“想想運(yùn)算的創(chuàng)新歷程，從大型主機(jī)到個(gè)人計(jì)算機(jī)、到行動(dòng)運(yùn)算，再到可穿戴式設(shè)備：主要在于受到市場對(duì)于計(jì)算機(jī)變得更小、更好以及更便宜的需求所帶動(dòng)?？纱┐魇皆O(shè)備實(shí)際上就是越變越小的迷你計(jì)算機(jī)，最終還從我們的身體上消失。”
微軟表示，HoloLens將執(zhí)行在Windows 10操作系統(tǒng)上，這對(duì)于為其它Windows 10設(shè)備編寫軟件的開發(fā)人員來說應(yīng)該非常簡單，只需改編一下程序代碼即可。很明顯地，微軟已經(jīng)邀請(qǐng)其它AR和VR公司開始在新的全像平臺(tái)上建構(gòu)經(jīng)驗(yàn)與硬件了。
IHS分析師Harding-Rolls認(rèn)為這特別是指HoloLens平臺(tái)計(jì)劃，而“微軟試圖在建立下一代運(yùn)算平臺(tái)上扮演重要角色，”則是一般的AR/VR目標(biāo)。
好吧，這可是個(gè)遠(yuǎn)大的發(fā)展藍(lán)圖。
現(xiàn)實(shí)擴(kuò)增OR虛擬現(xiàn)實(shí)？
但從技術(shù)上來看，在AR和VR的發(fā)展道路上仍然存在許多風(fēng)險(xiǎn)。舉例來說，正如IHS分析師所解釋的，“目前一些主要的技術(shù)公司分成了兩派，一派支持深度身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案，另一派是支持更加開放、身臨其境感較低的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)解決方案，后者一般來說較少迷失實(shí)際方向感。”
他解釋說，HoloLens“看來已具有足夠的靈活性和能力，可在使用Skype等特殊應(yīng)用程序(App)或播放在線視訊等更加細(xì)致的增強(qiáng)功能，以及針對(duì)游戲等更加身臨其境的建置應(yīng)用之間自由切換。”
Harding-Roll總結(jié)說，“這種靈活性暗示，微軟的新平臺(tái)將比現(xiàn)有的封閉式VR耳機(jī)更廣泛地受到消費(fèi)者的歡迎，不過也還不至于像對(duì)游戲玩家那樣具有吸引力，這些游戲玩家對(duì)于即將發(fā)布的Oculus Rift平臺(tái)和Sony的Morpheus耳機(jī)表現(xiàn)出濃厚的興趣。”
接下來，《EE Times》將帶您回顧AR和VR的基本原理，并著重于討論增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的商業(yè)和技術(shù)潛力。
AR與VR的異同
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)很容易被誤認(rèn)為就是虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)。這是因?yàn)槲覀兌伎催^參加展會(huì)的與會(huì)者試戴體積龐大且笨重的光學(xué)頭戴式顯示器(HMD)以及類似的設(shè)備。這是無意中發(fā)生的趣事，很難讓人忘記。
圖2：HoloLens頭戴式設(shè)備
Ori Inbar表示，VR和AR是Ivann Sutherland于1968年同時(shí)發(fā)明的。他把它們稱做“非常接近的孿生兄弟。”
然而，在AR和VR之間有著本質(zhì)的區(qū)別：VR產(chǎn)生完全虛擬的世界，通常將真實(shí)世界阻隔在外。相反地，AR正如其文字所含意義一樣，利用額外信息為用戶增強(qiáng)真實(shí)世界體驗(yàn)。
人們在大多數(shù)時(shí)候傾向于選擇真實(shí)世界，這意味著對(duì)AR的接受程度要高于VR。不過，Inbar預(yù)測，“在今后十年內(nèi)AR和VR將變得不易區(qū)分。”
從技術(shù)上來看，有兩種不同的方法可呈現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，即光學(xué)透視以及視訊透視。
在光學(xué)透視頭戴式顯示器或AR眼鏡中，Inbar解釋，“用戶可以直接觀察現(xiàn)實(shí)環(huán)境。微型顯示器隨即透過半透明鏡或光學(xué)合成器為人眼提供計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的視覺元素?？傊?，在光學(xué)透視法中，虛擬內(nèi)容彷佛就放置于真實(shí)世界中。
圖3：光學(xué)透視原理。
相反地，視訊透視顯示器(如結(jié)合相機(jī)的Oculus Rift)可以實(shí)時(shí)擷取用戶最佳觀察地點(diǎn)的現(xiàn)場串流。Inbar解釋道，“當(dāng)相機(jī)影像被傳送到計(jì)算機(jī)后，由計(jì)算機(jī)混合虛擬元素與真實(shí)世界影像。”組合后的視訊再被傳送到用戶眼睛附近的不透明顯示器。
圖4：視訊透視原理。
為什么現(xiàn)在要用AR？想想看可穿戴式設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)。
就像今天被宣傳為‘時(shí)髦的’和‘流行的’任何東西(如無人機(jī))一樣，AR隨著智能手機(jī)和平板計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及MEMS傳感器的普及而開始興起。
如今AR的處境有點(diǎn)像三年前先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)的處境，嵌入式視覺聯(lián)盟(Embedded Vision Alliance)創(chuàng)始人Jeff Bier指出。三年前，并沒有太多人相信嵌入式視覺技術(shù)能夠推動(dòng)ADAS走得這么遠(yuǎn)。當(dāng)然，也沒有人預(yù)料到ADAS正成為許多新車上的普遍功能。
同樣地，AR正處于邁向主流的關(guān)鍵點(diǎn)，Bier表示。根據(jù)他的看法，將視覺技術(shù)與AR整合在一起將成為嵌入式視覺產(chǎn)品的下個(gè)技術(shù)前端。
AR的潛力在樂高(Lego)商店等場所是很明顯的，他表示。“對(duì)于那些很難想象盒子內(nèi)的樂高積木最終將拼成什么樣子的人來說，”Bier解釋道，“商店內(nèi)的AR技術(shù)可以提供解決之道。顧客可以拿著樂高盒子站在屏幕前面，觸發(fā)相機(jī)將3D動(dòng)畫模型投射到屏幕上。”當(dāng)顧客旋轉(zhuǎn)積木盒子時(shí)，模型也跟著旋轉(zhuǎn)。
AR已經(jīng)應(yīng)用于游戲中。例如，游戲玩家可以將客廳作為戰(zhàn)場，與別人看不見的對(duì)手進(jìn)行廝殺。
雖然這些例子都不需要AR眼鏡，但AR應(yīng)用程序sans glasses已經(jīng)非常普及，這可歸功于整合在智能手機(jī)和平板計(jì)算機(jī)的先進(jìn)硬件組件。正如《MIT技術(shù)評(píng)論》(MIT Technology Review)指出的，“隨著智能手機(jī)呈爆炸性成長，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開始從新奇事物成為大眾能接受的事物。”
AR所需的硬件組件包括處理器、顯示器、傳感器和輸入設(shè)備?，F(xiàn)代的智能手機(jī)都配備了相機(jī)和MEMS傳感器(包括加速度計(jì)、GPS和固態(tài)羅盤)，已經(jīng)是一款合適的AR平臺(tái)了。
Inbar認(rèn)為，AR平臺(tái)正從智能手機(jī)過渡到AR眼鏡。
如同智能手機(jī)一樣，AR眼鏡可預(yù)先加載各種傳感器和行動(dòng)操作系統(tǒng)。Inbar解釋，AR眼鏡中的操作系統(tǒng)“可以單獨(dú)執(zhí)行獨(dú)立的行動(dòng)應(yīng)用程序，也可以在藍(lán)牙配對(duì)的智能手機(jī)或聯(lián)機(jī)的行動(dòng)計(jì)算機(jī)支持下執(zhí)行。”再者，透過使用內(nèi)部和外部傳感器，AR眼鏡可以收集和擷取數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生信息。
AR眼鏡用起來非常方便，因?yàn)樗鼈儾恍枰檬植僮鳌?/strong>
圖6：Google眼鏡。
雖然坦言該技術(shù)在未來十年內(nèi)仍‘無法達(dá)到’完善程度，但I(xiàn)nbar堅(jiān)信AR正處于“爆發(fā)前的臨界點(diǎn)”。僅在2014年，市場上就已經(jīng)推出了十多款不同型號(hào)的AR眼鏡。
從更大的范圍看，Inbar將人們配戴的AR眼鏡看作是物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)。AR是“可穿戴運(yùn)算和物聯(lián)網(wǎng)之間的連接接口”，Inbar指出，因?yàn)樗鼘橛脩粼谡鎸?shí)世界中看到的內(nèi)容提供一個(gè)數(shù)字層。
圖7：越來越豐富的AR眼鏡。
AR眼鏡面臨的技術(shù)障礙
圖8：數(shù)位眼鏡生態(tài)。
即使AR眼鏡持續(xù)普及，開發(fā)人員也樂于坦承其AR設(shè)備離完美理想還有很遠(yuǎn)的距離。主要的技術(shù)挑戰(zhàn)在于……
AR眼鏡的5個(gè)挑戰(zhàn)
1.視角：AR眼鏡的有限視角是一大問題。大多數(shù)AR眼鏡比VR頭戴式設(shè)備輕得多，而且采用的是中等分辨率的顯示器。但它們只提供14到40度的視角(FOV)，Inbar指出。相較于正常人類超過180度的視角，你可以發(fā)現(xiàn)AR還有很大的發(fā)展空間。
雖然對(duì)于目標(biāo)在于提高員工效率的企業(yè)應(yīng)用來說，40度可能就夠好了，但這樣的視角很可能成為消費(fèi)者拒之門外的原因。
2.游泳效應(yīng)：AR眼鏡遇到的另一個(gè)問題是記錄用戶外圍環(huán)境和合成空間所花的時(shí)間。追蹤和頭戴式顯示器之間的幾何校準(zhǔn)經(jīng)常導(dǎo)致時(shí)間上的延遲。
被專家們形容為‘游泳效應(yīng)’的這種延遲可能導(dǎo)致合成的圖形物體自由漂浮在合成空間中，破壞合成物體固定在環(huán)境中的幻覺。
問題的關(guān)鍵在于用戶頭部的動(dòng)作會(huì)使頭戴式顯示器混淆。大幅減少游泳效應(yīng)的一種方法是使用預(yù)測的頭戴式顯示器位置而不是測量到的位置。用于校準(zhǔn)頭戴式顯示器視角的理想混合型解決方案是利用光學(xué)追蹤系統(tǒng)融合各種傳感器(如加速度計(jì)、陀螺儀和影像傳感器數(shù)組)發(fā)送的數(shù)據(jù)，Inbar表示。
3.用戶接口：千萬不要低估了了解AR眼鏡最合適的用戶接口(UI)的重要性。由于AR眼鏡不附帶鍵盤，語音是一種很自然的選擇。然而，如果Google眼鏡的早期使用者有什么值得學(xué)習(xí)之處，那就是語音很難被理解，而且在嘈雜環(huán)境中只會(huì)變得更糟。
手勢也是可行的。目標(biāo)是一組自然的手勢、對(duì)用戶來說要舒適直觀，當(dāng)被頭戴式相機(jī)捕捉到時(shí)要能易于被AR眼鏡辨識(shí)。Inbar表示，“在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中你需要的新UI語言。”
第三種選項(xiàng)：‘凝視追蹤’。眼球追蹤技術(shù)可用于為VR開發(fā)新的用戶接口。眼球追蹤數(shù)據(jù)可以分析用戶對(duì)物體、建筑物或人的注視。然后用專門的信息處理技術(shù)偵測注視的模式，再為配戴者提供感興趣目標(biāo)的更多信息。
4.電池壽命：如同所有可配戴設(shè)備一樣，電池壽命對(duì)AR眼鏡來說也仍然是一個(gè)懸而未決的難題。目前AR眼鏡的電池?fù)尾坏揭粋€(gè)小時(shí)。
5. 3D映射：最后但也很重要的是，AR眼鏡存在軟件問題，尤其是“映像三維(3D)世界，并使其在云端可用。”Inbar指出，“我們知道如何映像表面、影像甚至掃描3D物體，但還不知道如何映射整個(gè)3D世界。”AR需要的是類似Google在地圖和街景上的內(nèi)容，只不過是3D的，他解釋，“為了在真實(shí)世界中到處覆蓋虛擬內(nèi)容，這的確有其必要性——這是為增強(qiáng)世界而設(shè)計(jì)的萬靈丹。”
真實(shí)世界中的AR應(yīng)用
AR已經(jīng)在工業(yè)和商業(yè)市場中發(fā)展成熟了。長久以來，醫(yī)療領(lǐng)域也一直在探索AR的效果，而且證明它是一種有力的銷售和營銷工具。舉例來說，行動(dòng)AR App能夠協(xié)助顧客與客戶看到實(shí)際上不存在的產(chǎn)品3D模型。
目前，AR在商業(yè)與工業(yè)領(lǐng)域中有哪些直覺的應(yīng)用呢？
現(xiàn)場服務(wù)：現(xiàn)場服務(wù)也許是AR最能讓人信服的應(yīng)用之一。服務(wù)人員幾乎不用手操作就能輕松快速地完成工作。例如SAP正與眼鏡公司Vuzix合作，將AR、計(jì)算機(jī)視覺和同步定位與地圖整合遲可穿戴的計(jì)算機(jī)中。
機(jī)械維修的AR應(yīng)用：使用平板計(jì)算機(jī)顯示現(xiàn)場AR指令，機(jī)械技師可以快速地在交互式動(dòng)畫地圖上找到各種不同汽車車款引擎蓋下的每個(gè)零件。例如I-Mechanic技師維修福特(Ford) Fiesta汽車的過程。
倉儲(chǔ)管理：倉庫是適合AR的另一個(gè)自然應(yīng)用。配戴AR眼鏡的倉儲(chǔ)員工可以直接取得提領(lǐng)正確貨箱的方位以及應(yīng)該往哪里走的指令。在這種情況下，AR就是效率。
向消費(fèi)者推銷增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)
購買前先試用：對(duì)AR應(yīng)用來說，‘購買前先試用’正變得越來越流行。例如2014年的宜家家居(IKEA)目錄就是一個(gè)例子，它讓顧客可先在自己家中擺放虛擬家具。
用戶可以利用IKEA目錄App掃描印刷版IKEA目錄中的選擇頁面來啟動(dòng)這項(xiàng)功能。IKEA表示，“你只需將印刷版IKEA目錄放在家中房間想擺家具的位置，從IKEA某個(gè)產(chǎn)品范圍內(nèi)挑選出一款產(chǎn)品，就能看到它擺在你家里的樣子。”
翻譯：如果你想去中國，就可以采用這個(gè)點(diǎn)讀式智能手機(jī)App，取得中文菜單和指針的英文翻譯。
AR的體育賽事應(yīng)用：對(duì)于美國的大多數(shù)電視觀眾來說，迭加在電視屏幕上顯示橄欖球場上‘初次進(jìn)攻，還差十碼取勝’(First-and-Ten)的黃線就是最為人們熟悉的AR應(yīng)用，不過很少人知道這就是AR。
此外，在安裝于天花板的攝影機(jī)中嵌入一款雷射引導(dǎo)系統(tǒng)，AR還可作為撞球比賽的指導(dǎo)，從而將AR的體育運(yùn)動(dòng)應(yīng)用推至下一個(gè)新進(jìn)展階段。該雷射引導(dǎo)系統(tǒng)可分析球桌的邊距、球的位置，然后計(jì)算將球撞進(jìn)底洞的最佳角度。
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