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浅谈AR是啥,咋做的,能干啥

浅谈AR是啥,咋做的,能干啥

作者: 公略 | 来源:发表于2017-12-22 00:18 被阅读0次

VR AR MR

先概括一下几个容易混淆的概念:VR(Virtual Reality)虚拟现实,眼前看到的都是虚拟世界;

AR(Augmented Reality)增强现实,眼前看到的是真实世界+虚拟世界;

MR(Mixed Reality)混合现实,眼前看到的是真实世界+虚拟世界但你分辨不出哪是虚拟哪是真实的。

手机AR&AR眼镜

AR现在基本分两类,一种是通过手机摄像头在屏幕上显示真实世界,然后在上面搭一层虚拟界面。如Pokemon Go。 Pokémon Go

一种是通过在透明眼镜上投射一层虚拟界面,如Google Glass。

Google Glass

SLAM技术

想达到增强现实的效果,光呆板的显示界面还不行,要能够理解真实空间的位置形态,才能让虚拟界面和真实世界产生联系。比如在一个真实的桌子上放一个虚拟的物体,这时候需要能识别出桌子,并进行空间定位和实时追踪,保证无论怎么动,真实虚拟两个物体都实时拟合在一起了。这种技术叫SLAM(simultaneous localization and mapping)。

SLAM技术

AR眼镜

目前主流的AR应用大都在手机上,但AR的终极体验肯定是在AR眼镜上。

关于AR眼镜,一个重要的参数是FOV(Field of view)视场角,简言之就是你面前摆的虚拟电视是多少寸的(这里用角度来定义大小)。人眼的横向视野大概是200度,纵向视野130度。所以如果能达到这么大的视场角,我们眼前就是个无穷大的界面。AR眼镜的视场角就像是电视的尺寸一样重要。现在AR眼镜普遍视场角在20-30度左右。Google Glass的视场角只有13度,等于在2.4米外放一个25寸电视那么大。

FOV

AR显示技术

AR眼镜靠什么技术来显示?首先镜片需要是透明的,这样才能无遮挡看到外面的世界。其次要有一个光源(显示屏)。最后就是把这个光源打在透明的镜片上,和现实世界光源混合,进入人眼。

主流的做法分三种。
1.Beam splitter: 架一个45度角的半透镜(beam splitter),一部分真实光透射过来,一部分显示屏的光从侧面打过来反射进人眼。比如Google Glass和ODG。

Beam splitter原理

这种形式的半透镜因为要保持45度角(有时还要增加凸透镜来增加视场角),遮挡外面的人看到你的眼睛(眼睛是心灵的窗户),美观性大打折扣。

Google Glass ODG AR眼镜

2.Reflective: 头顶一个大的显示屏(很多家采用手机),然后做成头盔把表面镜片作为反射镜。比如Meta和很多中低端AR眼镜。

Meta

这种都要做成头盔式而非眼镜,重量大,活动不便。


3.Waveguide: 一种我觉得前景无限的技术,叫光波导(waveguide)。目前主要用于军用。它通过镜片内部的结构,能够把水平射入镜片的光线垂直折射出来。

Waveguide原理

这个技术初期的样子还是能清晰的看到镜片上的纹理,如Lumus。

Lumus

但近期我在Vuzix的光波导眼镜镜片上已经几乎看不到任何痕迹。

Vuzix

这个技术可以在不影响美观,不遮挡眼睛,不顶着大显示器的情况下神奇的把光线导入人眼。但它也存在较大的弱点,比如导光效率非常低,需要极大功率的光机才能导入人眼少量的光线。同时量产困难成本高。

AR眼镜怎么样才能成为民用级的产品?

1. 外观好看。要至少像个正常的眼镜,不遮挡视线,不能是头盔。
2.可量产成本低,相比于Google Glass的$1500,Hololens的$3000,民用级的最高接受范围大概在顶配手机$1000的区间。
3. 有杀手级应用,能够在某个场景下完胜手机的体验。

我们的 Rokid AR Glass

上面谈了三种主流的AR眼镜形式,和一些市场上的产品,各存优缺点。而我们用了一种全新的方式实现AR。
1.外观上类似普通墨镜大小(vs头盔型);
2.不遮挡视线(vs 半透镜beam splitter);
3.量产容易且成本可以达到民用级(vs waveguide);
4.同时能够达到30度以上视场角(vs Google Glass 13度);
5.全彩1080P分辨率(vs Google Glass 480P)
另外还有很多key features要等到CES才能公布。

Rokid Glass第一版原型

关于MR和Magic Leap

现在的AR眼镜技术是在用户眼前显示一个虚拟的界面,这个界面和电视一样,是2D的。它也可以显示3D的内容,但还是在一个2D平面上的3D,肉眼可以区分。电影院里的3D,因为把双眼的显示内容分开,可以欺骗眼睛实现伪3D。但人眼是有聚焦功能的,就像单反照相,有背景虚化功能,人眼也一样。所以要实现完全欺骗人眼达到以假乱真,实现真3D,需要在AR里把虚像呈现在不同的景深里。

Magic Leap就致力于实现这一理想。人眼里的真实世界有无穷级的景深,而目前人类能做的是吧虚像放在有限个景深里,Magic Leap相信6个景深就能实现接近真3D的效果。打个比方,要在你面前显示个虚拟的汽车,需要把车切片成几块,分别显示在不同的景深里,让你感觉到车是真实立体的,而不是在一个平面上。

Magic Leap 第一版眼镜

但是,Magic Leap的优势在于构建一个以假乱真的世界,而对于2D信息显示毫无优势。比如我们看文字,没必要在一个3D空间看栩栩如生的3D文字,把它放在一个2D平面上看反而更舒服。所以看似MR会包容AR,成为一个更强大的平台,但从电脑到手机,手机再到AR,人们摄取信息的习惯不会变。MR除了能实现Magic Leap那惊艳的特效效果(还有待体验),目前还没有很强的实用应用场景。

Magic Leap 效果图

展望未来

AR目前在技术上还不够成熟,也缺乏应用场景,但行业需要引领者,通过不断的尝试和失败逐渐走向成熟。很多人说Google Glass失败了,Hololens停产了,但没有这些探险者的脚印,后人永远也无法到达最终的目的地。而这些失败,也最终会被写进成功的史册里。我们感激这些先驱,也敬畏每一个AR产业里的同行者,我相信我们的产品走在了正确的时间点上,即将迎来充满挑战而激动人心的春天。

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