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編者按：本文作者郁樹達，法國計算機視覺博士，現(xiàn)就職于深圳超多維光電子有限公司任研究員，長期關注 AR&VR 相關技術發(fā)展。

通過 AR 技術，我們可以讓每一個女孩在幾秒鐘內(nèi)看到各種粉底、眼影、睫毛膏在自己臉上的效果；我們可以讓連環(huán)畫書中的故事活起來；我們可以在開車的時候，直接在車窗上看到輔助駕駛信息；我們可以看到網(wǎng)上的衣服穿在自己身上的樣子......

現(xiàn)實增強虛擬試衣

你也許會說這些看上去高大上的東西沒什么用，我還是習慣去實體店使用，我還是喜歡噴著油墨香的連環(huán)畫，就像現(xiàn)在還是有人堅定的使用著功能機一樣。的確，單一的技術有時不一定會像技術發(fā)明人想的那樣被發(fā)揚光大，也常常被創(chuàng)業(yè)者和投資者認為解決的是弱需求，不高頻等等。但是，我們也應該牢記，科學技術是第一生產(chǎn)力。

扯遠了，還是先直截了當?shù)膾伋鲎约簩τ谘芯?AR 的意義吧：

AR 設備有可能成為替代智能手機的下一個平臺。

 1. AR 設備的定義

我們上面所看到的圖都是 AR 技術應用場景，這些 AR 技術使用的顯示設備是平板，電視和手機，這一類我們稱之為 video see-through 的 AR 技術，因為我們所看到的現(xiàn)實是通過攝像頭捕捉之后的 video。

而這里我們指的 AR 設備是使用投影設備，將虛擬的物體直接投影在人眼中的近眼顯示設備，也稱 optical see-through 的 AR 技術，最具有代表性的當然是微軟的 Hololens 和 Magic Leap 的 AR 設備了。Optical see-through 相比 video see-through，直接是現(xiàn)實環(huán)境加虛擬的物體，這種真實感是后者難以達到的。

Optical see-through AR 設備的典型代表 Hololens

2. AR 賦予設備視覺的力量

我們都知道智能手機代替了功能機。其實我不是非常認同「代替」這個詞，因為二者的角色是不一樣的，因為功能機是一個工具，而智能手機是一個平臺。如果把智能手機看成人類的私人管家，AR 設備給這個管家賦予了更多的力量——視覺的力量。

人類獲取到外界的信息 90% 以上來自視覺，你的智能手機只能在碎片的時間覆蓋你視野很小很小的比例，而 AR 設備給你的是時刻變化的整個世界。

設想一下，走在路上，AR 設備會隨時在你視野中畫出導航路線，而你再也不需要低頭看手機；當你在飯店點菜，菜單不再是一張張永遠與事實不符的圖片，而是浮現(xiàn)在餐桌上的拍攝到的飯菜；生活中再也不用擔心錯過精彩的瞬間因為它是一個隨時隨地攝像機；當你們相處兩地視頻聊天的時候，她可以虛擬的出現(xiàn)在你的房間里任意的地方。

沒錯，智能手機能做的它都能做，而它能做的，智能手機有些永遠做不到。智能手機干掉電腦是因為你可以將一臺電腦隨身攜帶，但是再怎樣隨身，你也只能停下來，掏出手機，間斷性的使用，而 AR 設備是真正的隨身，你所要做的只是與這個私人管家不斷交互。當然，偶爾在想靜靜的時候，也可以讓它睡眠......

3. 做好 AR 的三個難點

然而，美好的愿望之所以美好，是需要現(xiàn)實的殘酷來烘托，AR 技術之所以沒有 VR（虛擬現(xiàn)實）那么受到追捧，是因為其準入門檻極高。

AR 技術橫跨了多個領域，從計算機視覺，到計算機圖形，再到光學顯示，是一個軟硬件準入門檻都很高的技術。AR 設備需要通過各種傳感器，主要是攝像頭以及深度攝像頭，讓機器感知到外界環(huán)境，并且理解外界環(huán)境，再生成出與外界環(huán)境融合的虛擬場景，最后通過光學顯示設備將虛擬場景投到人的眼中。

這其中，一個難題是交互方式。智能手機托喬布斯先生的遠見卓識和強大資源，通過觸摸屏這一人性化的方式實現(xiàn)了交互，而 AR 設備則需要的更加自然的交互。

現(xiàn)有的方法有多種，有的通過手持設備實現(xiàn)，比如遙控器，體感手套，但使用局限性太大；有的通過手勢識別，但作為以后一個常用設備，長時間的手舞足蹈顯然是一個費力的方式；有的通過聲音語意解析，但許多場景靠聲音是無法精確交互的，而且保密性是個問題，可以作為一種交互方式但仍不能作為獨立的解決方案。

目前較為現(xiàn)實的交互方案是多元的，比如可以將交互界面投影到空中，像手機界面一樣，然后通過動作識別去完成交互，比如通過眼球追蹤獲取人眼當前聚焦點，并對聚焦畫面進行解析。總之，交互方式仍然缺少一個成熟有效的解決方案。

解決交互的一種方式

另外一個難點在于虛實融合。谷歌前幾年推出的 Google Glass 之所以被人詬病，除了其可視范圍很小之外，一個重要原因就是并沒有實現(xiàn)虛實的融合。實際上，Google Glass 實現(xiàn)的只是將虛擬的物體投影到人眼里，當人視野變化時，這個虛擬物體的投影并不能像真實場景中的物體一樣在畫面中發(fā)生變化。

為了實現(xiàn)好的虛實融合，需要在場景三維信息獲取、跟蹤、渲染幾個方面做大量工作。AR 設備需要獲取周圍場景的三維信息，通過跟蹤獲取當前人眼與環(huán)境的相對位置關系，并通過渲染將虛擬的物體結合現(xiàn)有場景和人眼的相對關系，場景的光源信息等等真實的渲染出來，使之看上去像場景中一個真實的物體一樣。這其中，涉及到的軟硬件技術繁多，包括但不限于深度攝像頭、雙目測距、Visual SLAM、重力加速計、陀螺儀、photo-realistic rendering 等等。

最后一個難點是顯示技術。Google Glass 通過一個微型投影儀和反射棱鏡實現(xiàn)了最基本的近眼 AR 顯示，然而僅僅這樣是不夠的，最主要的是無法做到精密的調節(jié)投影儀的角度，使投影的物體可以在不同深度和位置呈現(xiàn)不同的圖像。Hololens 和 Magic Leap 在顯示方面分別有其獨到之處，下期筆者會分享這兩家的部分專利進行解讀。

最后給大家附上一張列表，包括了現(xiàn)在涉足 AR 設備的廠家：