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VR与AR本就是一家,只是后来选择了不同的方向

作者:威廉希尔-威廉希尔手机版-威廉希尔官网      发布时间:2019-11-25 19:52:38

  前言:AR是什么

  AR(增强现实)是指透过摄影机影像的位置及角度精算并加上图像分析技术,让屏幕上的虚拟世界能够与现实世界场景进行结合与交互的技术。

  ——维基百科

  上述定义表明了AR的特点:计算机生成的虚拟世界与现实结合、可交互。

  更常见的解释是,借用“屏幕”,在现实世界中使用计算机生成的信息(文字、图像、三维模型、视频等)对实物进行信息叠加,并可以与人进行实时交互。

  AR简史

  1

  AR的诞生与探索阶段

  1901年,L.Frank Baum在小说”The Master Key”中提到AR一词。

  1962-1974年,该部分的历史与VR的历史重合度较高。

  具体可以参考:VR简史

  因为在这个时期,两者尚未被明确区分,走在相同的发展方向。在这个时期,较大的几个节点事件为:

  1

  

  “Sensorama”的出现

  莫顿·海利格(Morton Heilig)制作出命为“Sensorama”的多通道仿真体验系统原型机,是世界上第一台具有“虚拟现实思想”的装置,虽然没有交互的功能,但是他仍然被认为是提出并实践“沉浸式vr系统”概念的先驱者。有趣的是,该设备的设计者是秉承着制作一个拥有更丰富体验的影像观看设备,本质上,这个原型机也可以被认为是4d影院的初始版本。

  2

  

  达摩克利斯之剑操作演示

  伊凡·苏泽兰(Ivan Sutherland)主持设计和开发了人类第一个带跟踪器的头戴式立体显示屏(Head Mounted Display)“达摩克利斯之剑”,是人类历史上最早的可交互的虚拟现实设备。

  3

  

  Videoplace操作演示

  Videoplace 项目的出现,被誉为是体现了早期AR思想的案例,该项目创建了一种数字互动环境,使人可以与虚拟对象进行互动。

  4

  

  第一个可穿戴式的ar系统设备

  1974年,Steve Mann创造了世界上第一个可穿戴式的ar系统设备。

  可以在照片上叠加影像,可以理解为现在的光绘。在真实的世界上进行虚拟信息的叠加与结合,将电子信号进行可视化并叠加在显示世界中。

  

  ar系统设备原理演示

  

  信号可视化后叠加在现实世界中的效果

  5

  1982年,Dan Reitan和他的团队首次在电视上使用了AR技术,将天气相关的信息图叠加在地球的图像上,辅助电视上的天气广播工作。

  6

  1990年 -增强现实(augmented reality)这一术语正式诞生。

  波音研究员汤姆·考德尔(Tom Caudell)在一篇论文里用“增强现实”这一术语描述“将计算机呈现的元素覆盖在真实世界上“的技术。文中还讨论了AR比VR好的地方,阐述了AR的优点。汤姆和他的同事的主要工作是开发头戴式显示系统,以使工程师能够使用叠加在电路板上的数字化增强现实图解来组装这个电路板上的复杂电线束。

  7

  1992年, 路易斯(Louis Rosenberg)在美国空军实验室开发了第一个完全沉浸式的ar系统——Virtual fixture

  

  Virtual fixture系统及画面

  

  无信息叠加的原画面与有数字信息叠加的AR系统画面

  8

  1993年,KARMA 维修系统。

  Steven Feiner,Blair MacIntyre和Doree Seligmann组成 的哥伦比亚大学团队提交了一篇论文,讲述的是该团队进行建立的一种ar系统,叫KARMA (Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance).(基于知识的增强实境维修支援)是一个基于HMD设备,提供维修和维护知识的ar系统。

  

  左为使用情景,右为透过KARMA看到的维修画面,红线为叠加上去的计算机图像

  9

  1996年,创建了Cyber Code,这是第一个使用2D标记的AR系统。

  10

  1997年,哥伦比亚大学开发了一个室外的移动增强现实系统Touring Machine。项目负责人表示,Touring Machine这个项目关注的是用户界面相关的内容,而不是尺寸大小。

  

  图右为透过设备参观时看见的画面,在真实环境中显示两个小旗子

  11

  1998年,美国橄榄球联盟比赛首次在现场直播当中使用了ar技术,实现将橄榄球队的“第一次进攻”黄线在电视屏幕上的可视化。(具体效果类似于国内游泳比赛直播时,赛道上会出现选手信息的方式)

  

  早期的直播效果类似国内游泳直播中的效果

  12

  1999年,steve mann开发了Eyetap设备,该设备可以在现实世界中叠加文本信息。

  

  eyetap的演示效果

  

  和谷歌之间的传承关系

  13

  1999年,美国宇航局的x-38飞机使用特殊的AR仪表板进行导航。

  2

  ARToolKit的出现标志着AR开始离开实验室,走向大众

  1

  

  ARToolKit的实际效果,通过识别图中黑色方块卡片,将计算机图像-小山叠加在卡片上

  2000年,加藤弘一(Hirokazu Kato )教授和 Mark Billinghurst 共同开发了第一个 AR 开源框架:ARToolKit。

  ARToolKit 的出现使得 AR 技术不仅仅局限在专业的研究机构之中,许多普通程序员也都可以利用ARToolKit 开发自己的 AR 应用。

  2

  2000年,Bruce Thomas等人发布AR-Quake,是世界上第一款户外ar游戏。

  

  左为通过设备看见的虚拟角色

  3

  

  为智能设备引领方向的ar系统

  2003年,Wagner和Schmalstieg在“个人数字助理”(‘personal digital assistant’)上展示了第一款掌上AR系统,这为智能设备上的AR引领了方向。

  3

  AR的商用阶段

  1

  2008年,ar开始被用于商业用途,如宝马mini的杂志广告。

  2

  2012年,谷歌推出了Google Glass。虽然该产品虽然褒贬不一,但是现在回头看,Goole Glass具有里程碑式的意义,因为这个产品让更多人了解到ar这项技术,燃起了公众对ar的兴趣。

  

  谷歌眼镜1.0

  3

  2015年,微软推出了HoloLens,这款产品也被誉为是当前体验最好的AR 设备。

  

  HoloLens 的场景

  

  HoloLens 1.0 的实际操作效果演示

  4

  2015年,工业AR眼镜公司0glass成立,2016年5月发布国内首款墨镜式双目一体机AR眼镜0glass Pro2,同时发布国内首款AR引擎NginABC;2017年5月发布国内首款基于intel平台的AR眼镜0glass danny;这两款工业级AR眼镜的出现引发了行业的高度关注。

  

  0glass danny

  2016年,尚未有产品的AR公司Magic Leap获得巨额融资,引发公众关注。

  传奇独角兽公司Magic Leap 是 AR 领域最著名的创业公司。该公司通过一段宣传视频引发公众对ar技术的期待。虽然视频中大多不少场景被认为不切合实际情况,但不影响该公司在2016年获得一轮7.935亿美元的C轮融资。

  上述的事情其实与VR历史中Facebook收购Oculus有一样效果,都是让公众好奇这个公司到底靠什么技术获得巨额资金,从而引发关注的热潮。

  5

  2017年,苹果发布了ARkit,将iphone打造成最大的ar平台。谷歌发布arcore。至此,基于增强现实的应用程序开始飞速发展,商业化程度不断提升。

  结语

  其实,简单的看AR的发展过程,可以了解到一个有趣的事实:VR与AR本就是一家,只是后来选择了不同的方向。

  AR其实以很多种形式存在于我们身边。只要是符合“将计算机制作的画面与现实融合,且可以实时互动”的定义,其实就是AR。从微软和谷歌的产品形态中,多多少少是能看到一些前人研究成果。

  最常见的AR反而很贴近我们的日常生活,那些自拍软件里的贴纸图案,其实就是一种AR。AR相比VR有其优势,就像汤姆·考德尔(Tom Caudell)在论文中讨论的那样,AR对设备依赖更小,需要渲染的物体更少,对计算机的要求更低。

  

  在滤镜中的AR

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