摘要：大数据、边缘计算、人工智能等技术的飞速发展使我们进入了智能化时代的门槛。在技术的驱动下，智能化时代的设计不仅应该关注消费场景运用，更应该关注生产场景运用，使技术更快的赋能产业智能化升级，最终实现生产力的提升。本文探讨了由于AR技术的发展，在信息呈现上带来的一种全新的用户界面模式AUI界面的设计，并结合飞机制造业的实际案例，探讨智能化时代下，以AUI为触点来辅助技术赋能产业智能化升级的设计方法。
（一）AUI：Augmented-reality user Interface
1. 什么是Augmented-reality？
Augmented Reality，即常说的AR，是将计算机生成的虚拟信息叠加到用户所在的真实世界的一种新兴技术。具体定义有2种，在这里我引用Azuma的定义：“一种以虚实结合、实时交互、三维注册为特点，利用附加的图片、文字信息对真实世界进行增强的技术。“
2. 什么是AUI？
由于AR技术所带来的全新的用户界面，我称之为AUI。它应该是指有视觉或确实深度信息的虚实结合的用户所见界面。
为了更清楚的说明AUI的概念，这里先介绍两个技术概念：视频流和光学式。这是现在AR设计方案主要的2种，第一种方案是让用户通过摄像头捕捉的画面来观察虚实叠加后的场景，现在我们手机上的AR应用基本上都属于这一种，技术上属于视频式；第二种是让用户直接观察到叠加了虚拟图像后的真实场景，微软HoloLens上许多应用就是属于第二种方案，技术属于光学式。
在第一种方案下，用户实际观看到的场景是由摄像头拍摄的实时视频流，由于是视频，所以它实际上依然是一个没有深度信息的平面，只是我们人眼的深度感知知觉让它看起来像是有前后的深度关系。基于此技术方案的界面设计，在定义里我称之有视觉深度信息的用户所见界面。
在第二种方案下，用户能够直接观看真实世界，虚像基于光学原理在设备视场角所处范围内显示，具有确实的深度信息。“确实”是指人眼判断出来的深度感知，在真实的三维世界里的确存在。基于此技术方案的界面设计，在定义里我称之为有确实深度信息的用户所见界面。
此篇文章内所述的AUI，即Augmented reality user interface，是需要同时处理至少一种深度信息且和真实世界结合的用户界面。
它必须同时满足两个要点：
界面有深度感知；
和真实世界联系。
3. AUI的构成元素
AUI是AR技术下的界面，它有真实世界影像和虚拟世界影像两种元素共同构成。本文重点讲述以光学式技术为主，AR眼镜为终端的AUI设计。
相比起纯视频流技术下的AUI，由于视觉上缺少屏幕或视频的边框分离，光学式技术方案下的AUI与传统UI的区别会更明显。因为在光学式技术方案下，真实世界的影像是在人眼视场角的范围下显示，虚拟世界的影像显示范围则是由设备视场角来决定的。而现有可行技术下，设备视场角要小于人眼视场角，所以最终AUI的构成可以用如下图示表明：
AUI界面构成（©️林影落）
要注意的是，由于视场角是一个角度范围，所以红框和灰框的面积在不同深度下的面积是不一样的，最终的呈现效果和比例也会不一样。
在以AR眼镜为终端，使用光学式技术的产品中，人眼视场角范围和设备视场角不一样所造成的体验性区别尤其大。
下图就以AR眼镜作为终端，用垂直视角为例说明角度对用户所见界面的影响，蓝色为虚像可显示的区域，黄色为用户所看到的整体界面垂直高度，AUI指黄色区域所在界面。
用户所见界面说明（©️林影落）
实际研究表明，人眼垂直距离的视角极限可以达到150度（水平距离大概为230度），理论来说用户所见界面应该比我现在所画的黄色区域更加长，但其实人眼识别信息的敏感度远远达不到极限值，大约在垂直方向40度，水平方向72度的区域。上图仅为说明普遍意义下，用户所见界面会大于虚像的可见区域。
4 AUI的专用输入方式
不同终端所使用的输入方式会不一样，除了传统的按键、触屏、遥控器等输入外，在光学技术支持下的AR眼镜里，还可以使用光标定焦读秒，或将其与手势配合来完成输入。
光标
眼镜终端下，AUI里的光标实际上是在模拟用户眼睛所看到的焦点，Hololens里将其定义为“Gaze-targeting“，明确定义了AR设计里的所有交互都需要建立在用户能够获取其目标物的能力上，指出系统需要尽量去理解用户的关注焦点。在剑桥的词库里，gaze的意思也是“a long look, usually of a particular kind”。所以，与看不同，光标的深层含义是它是用户目前的关注并有进一步意愿的焦点。
光标定焦读秒，指当光标焦点激活时，以时间为维度来判断是否执行命令。
光标说明图©️林影落
手势
对于头戴式设备来说，手势操作是现在主流的交互方式之一。手势操作作为物理世界里本来存在的自然交互方式，比如对物体的抓取，移动等，在设计良好的AR头戴式设备的体验中有不可置疑的优势。但要在AR的世界里实现这样的交互，首先必须要满足作手势的手是在机器的视场角范围内的，否则它无法被机器所识别，也无法做出反馈。
在设计的时候，要了解对于你所设计的设备而言，手势的效度，精度和准度。
效度就是指手势在什么条件下是有效的，起作用的。例如我上述所说的视场角范围。精度是指设备可以识别到什么程度的手势，例如在Hololens2上，据说已经可以精确到手指程度的操作。准度是指设备对此手势的判读是否准确无误，错误或与其他手势混淆的概率是多少。
手势说明图©️林影落
5 AUI的四种分类模式
为了更好的理解和和设计AUI，我将其按照参照系分为两个体系，每个体系下再按照细分参照物的区别分为2个小类，得到A，B，C，D四种窗口类别。
一个AUI的界面下，可能包含多个窗口类别。
参照系一：真实世界
1：A类窗口：静止或运动均相对于真实空间坐标的信息窗口。指当屏幕视野（指设备视场角范围下的屏幕显示区域。后同）离开A类窗口时，A类窗口会在屏幕内消失，但屏幕视野回到其原有位置时，会重新看到A类窗口。
A类窗口（版权©️林影落）
2：B类窗口：静止或运动均相对于空间的某个真实物体的信息窗口。B类窗口相对某一真实物体静止或运动，随此物体移动而移动，不随屏幕视野方向的变化而变化。
B类窗口（版权©️林影落）
参照系二：使用者（终端设备）
3：C类窗口：一定范围内跟随屏幕视野方向移动的信息窗口。当屏幕视野在一定范围内移动时，C类窗口相对于真实世界静止或运动。当屏幕视野移动超出规定范围后，C类窗口跟随屏幕视野移动方向移动。
C类窗口（版权©️林影落）
4：D类窗口：完全跟随屏幕视野移动而移动的信息窗口。D类窗口跟随屏幕视野移动，和真实世界无关。需要其他输入设备来控制光标。
D类窗口（版权©️林影落）
（二）智能化与AUI
（-----TBC）
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