重磅解讀：AR設備的商業(yè)和技術(shù)潛力

關(guān)鍵字：AR設備  AR技術(shù)  AR眼鏡 

AR：下一代運算戰爭

這些數據的重點(diǎn)在于顯示，業(yè)界將會(huì )把AR/VR看作是一種新的平臺，新一代的運算戰爭將在此展開(kāi)。

AugmentedReality.org共同創(chuàng )始人兼執行長(cháng)Ori Inbar認為，增強現實(shí)是“不可避免的”，他說(shuō)，“想想運算的創(chuàng )新歷程，從大型主機到個(gè)人計算機、到行動(dòng)運算，再到可穿戴式設備：主要在于受到市場(chǎng)對于計算機變得更小、更好以及更便宜的需求所帶動(dòng)?？纱┐魇皆O備實(shí)際上就是越變越小的迷你計算機，最終還從我們的身體上消失。”

微軟表示，HoloLens將執行在Windows 10操作系統上，這對于為其它Windows 10設備編寫(xiě)軟件的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)應該非常簡(jiǎn)單，只需改編一下程序代碼即可。很明顯地，微軟已經(jīng)邀請其它AR和VR公司開(kāi)始在新的全像平臺上建構經(jīng)驗與硬件了。

IHS分析師Harding-Rolls認為這特別是指HoloLens平臺計劃，而“微軟試圖在建立下一代運算平臺上扮演重要角色，”則是一般的AR/VR目標。

好吧，這可是個(gè)遠大的發(fā)展藍圖。

現實(shí)擴增OR虛擬現實(shí)？

但從技術(shù)上來(lái)看，在A(yíng)R和VR的發(fā)展道路上仍然存在許多風(fēng)險。舉例來(lái)說(shuō)，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實(shí)解決方案，另一派是支持更加開(kāi)放、身臨其境感較低的增強現實(shí)解決方案，后者一般來(lái)說(shuō)較少迷失實(shí)際方向感。”

他解釋說(shuō)，HoloLens“看來(lái)已具有足夠的靈活性和能力，可在使用Skype等特殊應用程序(App)或播放在線(xiàn)視訊等更加細致的增強功能，以及針對游戲等更加身臨其境的建置應用之間自由切換。”

Harding-Roll總結說(shuō)，“這種靈活性暗示，微軟的新平臺將比現有的封閉式VR耳機更廣泛地受到消費者的歡迎，不過(guò)也還不至于像對游戲玩家那樣具有吸引力，這些游戲玩家對于即將發(fā)布的Oculus Rift平臺和Sony的Morpheus耳機表現出濃厚的興趣。”

接下來(lái)，《EE Times》將帶您回顧AR和VR的基本原理，并著(zhù)重于討論增強現實(shí)的商業(yè)和技術(shù)潛力。

AR與VR的異同

增強現實(shí)(AR)很容易被誤認為就是虛擬現實(shí)(VR)。這是因為我們都看過(guò)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(lèi)似的設備。這是無(wú)意中發(fā)生的趣事，很難讓人忘記。

圖2：HoloLens頭戴式設備
 

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(chēng)做“非常接近的孿生兄弟。”

然而，在A(yíng)R和VR之間有著(zhù)本質(zhì)的區別：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(hù)增強真實(shí)世界體驗。

人們在大多數時(shí)候傾向于選擇真實(shí)世界，這意味著(zhù)對AR的接受程度要高于VR。不過(guò)，Inbar預測，“在今后十年內AR和VR將變得不易區分。”

從技術(shù)上來(lái)看，有兩種不同的方法可呈現增強現實(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?zhuān)?ldquo;用戶(hù)可以直接觀(guān)察現實(shí)環(huán)境。微型顯示器隨即透過(guò)半透明鏡或光學(xué)合成器為人眼提供計算機產(chǎn)生的視覺(jué)元素?？傊?，在光學(xué)透視法中，虛擬內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(如結合相機的Oculus Rift)可以實(shí)時(shí)擷取用戶(hù)最佳觀(guān)察地點(diǎn)的現場(chǎng)串流。Inbar解釋道，“當相機影像被傳送到計算機后，由計算機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(hù)眼睛附近的不透明顯示器。

圖4：視訊透視原理。
 

為什么現在要用AR？想想看可穿戴式設備和物聯(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(wú)人機)一樣，AR隨著(zhù)智能手機和平板計算機的發(fā)展以及MEMS傳感器的普及而開(kāi)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(ADAS)的處境，嵌入式視覺(jué)聯(lián)盟(Embedded Vision Alliance)創(chuàng )始人Jeff Bier指出。三年前，并沒(méi)有太多人相信嵌入式視覺(jué)技術(shù)能夠推動(dòng)ADAS走得這么遠。當然，也沒(méi)有人預料到ADAS正成為許多新車(chē)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。根據他的看法，將視覺(jué)技術(shù)與AR整合在一起將成為嵌入式視覺(jué)產(chǎn)品的下個(gè)技術(shù)前端。

AR的潛力在樂(lè )高(Lego)商店等場(chǎng)所是很明顯的，他表示。“對于那些很難想象盒子內的樂(lè )高積木最終將拼成什么樣子的人來(lái)說(shuō)，”Bier解釋道，“商店內的AR技術(shù)可以提供解決之道。顧客可以拿著(zhù)樂(lè )高盒子站在屏幕前面，觸發(fā)相機將3D動(dòng)畫(huà)模型投射到屏幕上。”當顧客旋轉積木盒子時(shí)，模型也跟著(zhù)旋轉。

AR已經(jīng)應用于游戲中。例如，游戲玩家可以將客廳作為戰場(chǎng)，與別人看不見(jiàn)的對手進(jìn)行廝殺。

雖然這些例子都不需要AR眼鏡，但AR應用程序sans glasses已經(jīng)非常普及，這可歸功于整合在智能手機和平板計算機的先進(jìn)硬件組件。正如《MIT技術(shù)評論》(MIT Technology Review)指出的，“隨著(zhù)智能手機呈爆炸性成長(cháng)，增強現實(shí)開(kāi)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、傳感器和輸入設備?，F代的智能手機都配備了相機和MEMS傳感器(包括加速度計、GPS和固態(tài)羅盤(pán))，已經(jīng)是一款合適的AR平臺了。

Inbar認為，AR平臺正從智能手機過(guò)渡到AR眼鏡。

如同智能手機一樣，AR眼鏡可預先加載各種傳感器和行動(dòng)操作系統。Inbar解釋?zhuān)珹R眼鏡中的操作系統“可以單獨執行獨立的行動(dòng)應用程序，也可以在藍牙配對的智能手機或聯(lián)機的行動(dòng)計算機支持下執行。”再者，透過(guò)使用內部和外部傳感器，AR眼鏡可以收集和擷取數據，并產(chǎn)生信息。

AR眼鏡用起來(lái)非常方便，因為它們不需要用手操作。

圖6：Google眼鏡。
 

雖然坦言該技術(shù)在未來(lái)十年內仍‘無(wú)法達到’完善程度，但Inbar堅信AR正處于“爆發(fā)前的臨界點(diǎn)”。僅在2014年，市場(chǎng)上就已經(jīng)推出了十多款不同型號的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)的終端節點(diǎn)。AR是“可穿戴運算和物聯(lián)網(wǎng)之間的連接接口”，Inbar指出，因為它將為用戶(hù)在真實(shí)世界中看到的內容提供一個(gè)數字層。

圖7：越來(lái)越豐富的AR眼鏡。
 

AR眼鏡面臨的技術(shù)障礙

圖8：數位眼鏡生態(tài)。
 

即使AR眼鏡持續普及，開(kāi)發(fā)人員也樂(lè )于坦承其AR設備離完美理想還有很遠的距離。主要的技術(shù)挑戰在于……

AR眼鏡的5個(gè)挑戰

1.視角：AR眼鏡的有限視角是一大問(wèn)題。大多數AR眼鏡比VR頭戴式設備輕得多，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(lèi)超過(guò)180度的視角，你可以發(fā)現AR還有很大的發(fā)展空間。

雖然對于目標在于提高員工效率的企業(yè)應用來(lái)說(shuō)，40度可能就夠好了，但這樣的視角很可能成為消費者拒之門(mén)外的原因。

2.游泳效應：AR眼鏡遇到的另一個(gè)問(wèn)題是記錄用戶(hù)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經(jīng)常導致時(shí)間上的延遲。

被專(zhuān)家們形容為‘游泳效應’的這種延遲可能導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(jué)。

問(wèn)題的關(guān)鍵在于用戶(hù)頭部的動(dòng)作會(huì )使頭戴式顯示器混淆。大幅減少游泳效應的一種方法是使用預測的頭戴式顯示器位置而不是測量到的位置。用于校準頭戴式顯示器視角的理想混合型解決方案是利用光學(xué)追蹤系統融合各種傳感器(如加速度計、陀螺儀和影像傳感器數組)發(fā)送的數據，Inbar表示。

3.用戶(hù)接口：千萬(wàn)不要低估了了解AR眼鏡最合適的用戶(hù)接口(UI)的重要性。由于A(yíng)R眼鏡不附帶鍵盤(pán)，語(yǔ)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)習之處，那就是語(yǔ)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。目標是一組自然的手勢、對用戶(hù)來(lái)說(shuō)要舒適直觀(guān)，當被頭戴式相機捕捉到時(shí)要能易于被AR眼鏡辨識。Inbar表示，“在增強現實(shí)中你需要的新UI語(yǔ)言。”

第三種選項：‘凝視追蹤’。眼球追蹤技術(shù)可用于為VR開(kāi)發(fā)新的用戶(hù)接口。眼球追蹤數據可以分析用戶(hù)對物體、建筑物或人的注視。然后用專(zhuān)門(mén)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的更多信息。

4.電池壽命：如同所有可配戴設備一樣，電池壽命對AR眼鏡來(lái)說(shuō)也仍然是一個(gè)懸而未決的難題。目前AR眼鏡的電池撐不到一個(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(wèn)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(lèi)似Google在地圖和街景上的內容，只不過(guò)是3D的，他解釋?zhuān)?ldquo;為了在真實(shí)世界中到處覆蓋虛擬內容，這的確有其必要性——這是為增強世界而設計的萬(wàn)靈丹。”

真實(shí)世界中的AR應用

AR已經(jīng)在工業(yè)和商業(yè)市場(chǎng)中發(fā)展成熟了。長(cháng)久以來(lái)，醫療領(lǐng)域也一直在探索AR的效果，而且證明它是一種有力的銷(xiāo)售和營(yíng)銷(xiāo)工具。舉例來(lái)說(shuō)，行動(dòng)AR App能夠協(xié)助顧客與客戶(hù)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(jué)的應用呢？

現場(chǎng)服務(wù)：現場(chǎng)服務(wù)也許是AR最能讓人信服的應用之一。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、計算機視覺(jué)和同步定位與地圖整合遲可穿戴的計算機中。

機械維修的AR應用：使用平板計算機顯示現場(chǎng)AR指令，機械技師可以快速地在交互式動(dòng)畫(huà)地圖上找到各種不同汽車(chē)車(chē)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(chē)的過(guò)程。

倉儲管理：倉庫是適合AR的另一個(gè)自然應用。配戴AR眼鏡的倉儲員工可以直接取得提領(lǐng)正確貨箱的方位以及應該往哪里走的指令。在這種情況下，AR就是效率。

向消費者推銷(xiāo)增強現實(shí)

購買(mǎi)前先試用：對AR應用來(lái)說(shuō)，‘購買(mǎi)前先試用’正變得越來(lái)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(hù)可以利用IKEA目錄App掃描印刷版IKEA目錄中的選擇頁(yè)面來(lái)啟動(dòng)這項功能。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App，取得中文菜單和指針的英文翻譯。

AR的體育賽事應用：對于美國的大多數電視觀(guān)眾來(lái)說(shuō)，迭加在電視屏幕上顯示橄欖球場(chǎng)上‘初次進(jìn)攻，還差十碼取勝’(First-and-Ten)的黃線(xiàn)就是最為人們熟悉的AR應用，不過(guò)很少人知道這就是AR。

此外，在安裝于天花板的攝影機中嵌入一款雷射引導系統，AR還可作為撞球比賽的指導，從而將AR的體育運動(dòng)應用推至下一個(gè)新進(jìn)展階段。該雷射引導系統可分析球桌的邊距、球的位置，然后計算將球撞進(jìn)底洞的最佳角度。

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