一、增强现实(AR)技术的定义
先简单描述一下增强现实的概念 。
AR技术在中文维基百科的定义:
目前对于增强现实有两种通用的定义。一是北卡大学罗纳德·阿祖玛(Ronald Azuma)于1997年提出的,他认为增强现实包括三个方面的内容:
1.将虚拟物与现实结合
2.即时互动
3.三维
而另一种定义是1994年保罗·米尔格拉姆(Paul Milgram)和岸野文郎(Fumio Kishino)提出的现实-虚拟连续统(Milgram's Reality-Virtuality Continuum)。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续系统的两端,位于它们中间的被称为“混合实境”。其中靠近真实环境的是增强现实(Augmented Reality),靠近虚拟环境的则是扩增虚境。
而在国外的维基百科,更加着重于概念的描述,让我们更容易去分清楚AR与VR之间的区别。
“Augmented reality (AR) is a live direct or indirect view of a physical, real-world environment whose elements are augmented (or supplemented) by computer-generated sensory input such as sound, video, graphics or GPS data. As a result, the technology functions by enhancing one's current perception of reality.”
Virtual reality (VR) typically refers to computer technologies that use softwareto generate the realistic images, sounds and other sensations that replicate a real environment (or create an imaginary setting), and simulate a user's physical presence in this environment. VR has been defined as "...a realistic and immersive simulation of three-dimensional environment, created using interactive software and hardware, and experienced or controlled by movement of the body" or as an "immersive, interactive experience generated by a computer".
请注意定义中的“physical, real-world environment”。就是说AR中的R是真实岑在的,而VR中的R是虚拟存在的。那么A这个增强的概念就比较广大虚了。笼统的说,凡是能对R有附加额外的信息的都算。除了像HoloLens中那样在实时影像上叠加的各种花哨东西以外,实用系统如ADAS里面实时叠加的车道线,辅助生产系统中头显里显示的指示箭头等等,都可以算。再次强调的是,AR里面的信息是叠加到真实的场景里面的,而不是虚拟的场景(即VR)里面的。
上图中的例子也许能更好地反映AR和VR的区别。上方显示的是典型的VR设备和人眼接收到的VR影像,下方则是AR设备和AR影像。这一组例子中我们可以看到VR是将人和真实世界完全隔离的,而AR则相反。AR和VR的优缺点在这里就不啰嗦了。另外值得一提的Digi-Capital对于它们市场前景的预测:到2020年,AR/VR的市场体量总共是1200亿美元,其中AR占900亿,VR300亿。
从另一角度来看,它们也有一个比较明显的相似之处,都是通过影像的方式实现人和计算机之间的交互,所以它们都需要有生成或者加工影像的能力和将影像呈现给人眼的途径。前者是AR和VR之间很不同的地方,VR基于虚拟生成,AR则基于对现实的加工。而在影像呈现的方面AR和VR基本上是一致的,这也是行外人士难以区分二者的原因。
简而言之VR和AR的区别是:
VR是趋近现实;AR是超越现实。
二、AR是如何发展起来的
增强现实显示器,将计算机生成的图形叠加到真实世界中。自从二十世纪七十年代早期,Pong进入电子游戏厅以来,视频游戏走进我们的生活已经有30多年了,但是一直局限在屏幕中的2D世界中,而增强现实这一新技术的到来,将通过增强我们的见、声、闻、触和听,进一步模糊真实世界与计算机所生成的虚拟世界之间的界线。
从虚拟现实(创建身临其境的、计算机生成的环境)和真实世界之间的光谱来看,增强现实更接近真实世界。增强现实将图像、声音、触觉和气味按其存在形式添加到自然世界中。由此可以预见视频游戏会推动增强现实的发展,但是这项技术将不仅仅局限于此,而会有无数种应用。从旅行团到军队的每个人都可以通过此技术将计算机生成的图像放在其视野之内,并从中获益。
增强现实将真正改变我们观察世界的方式。想像您自己行走在或者驱车行驶在路上。通过增强现实显示器(最终看起来像一副普通的眼镜),信息化图像将出现在您的视野之内,并且所播放的声音将与您所看到的景象保持同步。这些增强信息将随时更新,以反映当时大脑的活动。在这篇文章中,我们将了解这项未来技术、其技术构成以及如何使用该技术。
Pokemon GO、Wikitude、Ingress 是全球最受欢迎的几款增强现实APP。
三、AR的技术流程,实现形式
增强现实技术,它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
增强现实技术,不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来,两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中,用户利用头盔显示器,把真实世界与电脑图形多重合成在一起,便可以看到真实的世界围绕着它。
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下,不同于人类可以感知的信息。(来源于百度百科)
按照Ronald Azuma在1997年的总结,增强现实系统一般具有三个主要特征:虚实结合,实时交互,和三维配准(又称注册、匹配或对准)。近二十年过去了,AR已经有了长足的发展,系统实现的重心和难点也随之变化,但是这三个要素基本上还是AR系统中不可或缺的。
上图描绘了一个典型的AR系统的概念流程。从真实世界出发,经过数字成像,然后系统通过影像数据和传感器数据一起对三维世界进行感知理解,同时得到对三维交互的理解。3D交互理解的目的是告知系统要“增强”的内容。例如,在AR辅助维修系统中,如果系统识别出修理师翻页的手势,就意味着下面要叠加到真实图像中的应该是虚拟手册的下一页。相比之下,3D环境理解的目的就是告知系统要在哪里“增强”。
比如在上面的例子中,我们需要新的显示页和以前的看起来在空间位置上是完全一致的,从而达到强烈的真实感。这就要求系统实时对周围的真实3D世界有精准的理解。一旦系统知道了要增强的内容和位置以后,就可以进行虚实结合,这个一般是通过渲染模块来完成。最后,合成的视频被传递到用户的视觉系统中,就达到了增强现实的效果。
以上大致阐述了AR与VR的区别,以及AR技术的发展、实现形式。
下期会带来pokemon 如何一步步走到现在的pokemon go
也可以关注考拉GO的微信公众号:klgofans
同时也可以试玩一下我们这款也是AR题材的考拉GO APP,欢迎提出建议!
下一篇:无线一体式AR眼镜真实体验