重磅解讀：AR設(shè)備的商業(yè)和技術(shù)潛力

關(guān)鍵字：AR設(shè)備  AR技術(shù)  AR眼鏡 

AR：下一代運算戰(zhàn)爭

 

這些數(shù)據(jù)的重點在于顯示，業(yè)界將會把AR/VR看作是一種新的平臺，新一代的運算戰(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，增強現(xiàn)實是“不可避免的”，他說，“想想運算的創(chuàng)新歷程，從大型主機到個人計算機、到行動運算，再到可穿戴式設(shè)備：主要在于受到市場對于計算機變得更小、更好以及更便宜的需求所帶動?？纱┐魇皆O(shè)備實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(zhí)行在Windows 10操作系統(tǒng)上，這對于為其它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)邀請其它AR和VR公司開始在新的全像平臺上建構(gòu)經(jīng)驗與硬件了。

 

IHS分析師Harding-Rolls認(rèn)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(biāo)。

 

好吧，這可是個遠(yuǎn)大的發(fā)展藍(lán)圖。

 

現(xiàn)實擴增OR虛擬現(xiàn)實？

 

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。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)實解決方案，另一派是支持更加開放、身臨其境感較低的增強現(xiàn)實解決方案，后者一般來說較少迷失實際方向感。”

 

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)致的增強功能，以及針對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，微軟的新平臺將比現(xiàn)有的封閉式VR耳機更廣泛地受到消費者的歡迎，不過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(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，并著重于討論增強現(xiàn)實的商業(yè)和技術(shù)潛力。

AR與VR的異同

 

增強現(xiàn)實(AR)很容易被誤認(rèn)為就是虛擬現(xiàn)實(VR)。這是因為我們都看過參加展會的與會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真實世界體驗。

 

人們在大多數(shù)時候傾向于選擇真實世界，這意味著對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)增強現(xiàn)實，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算機產(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)合相機的Oculus Rift)可以實時擷取用戶最佳觀察地點的現(xiàn)場串流。Inbar解釋道，“當(dāng)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‘時髦的’和‘流行的’任何東西(如無人機)一樣，AR隨著智能手機和平板計算機的發(fā)展以及MEMS傳感器的普及而開始興起。

 

如今AR的處境有點像三年前先進(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，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)相機將3D動畫模型投射到屏幕上。”當(dāng)顧客旋轉(zhuǎn)積木盒子時，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，“隨著智能手機呈爆炸性成長，增強現(xiàn)實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)代的智能手機都配備了相機和MEMS傳感器(包括加速度計、GPS和固態(tài)羅盤)，已經(jīng)是一款合適的AR平臺了。

Inbar認(rèn)為，AR平臺正從智能手機過渡到AR眼鏡。

 

如同智能手機一樣，AR眼鏡可預(yù)先加載各種傳感器和行動操作系統(tǒng)。Inbar解釋，AR眼鏡中的操作系統(tǒng)“可以單獨執(zhí)行獨立的行動應(yīng)用程序，也可以在藍(lán)牙配對的智能手機或聯(lián)機的行動計算機支持下執(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)在未來十年內(nèi)仍‘無法達(dá)到’完善程度，但I(xiàn)nbar堅信AR正處于“爆發(fā)前的臨界點”。僅在2014年，市場上就已經(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(jié)點。AR是“可穿戴運算和物聯(lián)網(wǎng)之間的連接接口”，Inbar指出，因為它將為用戶在真實世界中看到的內(nèi)容提供一個數(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者拒之門外的原因。

 

2.游泳效應(yīng)：AR眼鏡遇到的另一個問題是記錄用戶外圍環(huán)境和合成空間所花的時間。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作會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、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)境中只會變得更糟。

 

手勢也是可行的。目標(biāo)是一組自然的手勢、對用戶來說要舒適直觀，當(dāng)被頭戴式相機捕捉到時要能易于被AR眼鏡辨識。Inbar表示，“在增強現(xiàn)實中你需要的新UI語言。”

 

第三種選項：‘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AR眼鏡來說也仍然是一個懸而未決的難題。目前AR眼鏡的電池?fù)尾坏揭粋€小時。

 

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——這是為增強世界而設(shè)計的萬靈丹。”

真實世界中的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AR App能夠協(xié)助顧客與客戶看到實際上不存在的產(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、計算機視覺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(yīng)用：使用平板計算機顯示現(xiàn)場AR指令，機械技師可以快速地在交互式動畫地圖上找到各種不同汽車車款引擎蓋下的每個零件。例如I-Mechanic技師維修福特(Ford) Fiesta汽車的過程。

 

倉儲管理：倉庫是適合AR的另一個自然應(yīng)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(yīng)該往哪里走的指令。在這種情況下，AR就是效率。

 

向消費者推銷增強現(xiàn)實

 

購買前先試用：對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，就可以采用這個點讀式智能手機App，取得中文菜單和指針的英文翻譯。

 

AR的體育賽事應(yīng)用：對于美國的大多數(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的體育運動應(yīng)用推至下一個新進(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，然后計算將球撞進(jìn)底洞的最佳角度。

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