AR增强虚拟现实技术

技术介绍编辑10年后,计算机用户接口会是什么模样?如果我们根据现有的系统来推测,高分辨率显示器会快速增加是显而易见的:从小巧的手持式或腕戴式装置,到嵌进书桌、墙壁或地板内

 

技术介绍

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10年后,计算机用户接口会是什么模样?如果我们根据现有的系统来推测,高分辨率显示器会快速增加是显而易见的:从小巧的手持式或腕戴式装置,到嵌进书桌、墙壁或地板内的大型屏幕,这类显示器无疑会变得随处可见。但我和许多其他计算机科学家都相信,一种完全不同类型,称为「增强虚拟现实
(augmentedreality,AR)的用户接口,对未来计算机的发展以及我们与计算机的互动,都将有更深远的影响。
VR(虚拟现实技术)比较起来,在AR(增强虚拟现实技术)中,真实的周遭环境扮演一个非常重要的角色。AR(增强虚拟现实技术)主要的目的是把人造的虚拟对象,置于真实的环境当中,或是真实环境的实时影片。但是这么做有一个非常实际的问题存在:真实的环境比虚拟的环境更难掌控,变量太多了!不像虚拟环境可以恣意的修改。 AR「增强虚拟现实」系统采用某些和虚拟现实(virtualreality,VR)一样的硬件技术,但其中有一项根本的差异:VR(虚拟现实)企图取代真实的世界,而AR「增强虚拟现实」却是在实际的环境上扩增信息。
在现今的AR(增强虚拟现实技术)研究中,tracking技术占有很重要的地位。在机械式与电磁式的Tracking技术之后,光学式Tracking技术变得愈来愈受到重视与欢迎。虽然红外线的方式可以得到比较高的精确度与追踪速度;而以标记图形作为基础的追踪方式,也可以使用一般的数字摄影机达到影像辨识追踪的目的。但是,当今AR技术中最具挑战与未来性的,还是「无标记追踪」的方式。

应用

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试想想,AR可能普遍到什么程度?修理技工在检查设备的故障部位时,可以看见一些重点式的说明,指出哪些零件需要检查。外科医生只要检查实时的内脏超音波扫描,就能看到等同于X光照出来的影像重迭在病人身体上。消防队员可以看见失火建筑物的格局,避开原本看不见的危险因素。士兵透过无人侦察机传来的信息,就能看见敌方狙击手的位置。观光客沿着一条街扫视过去,就能看见这一区每家餐厅的风评。计算机游戏玩家可以一面和几头三公尺高的异形交战,一面走路去上班。 
在正确的时间、地点取得正确的信息,正是所有这类应用程序的关键。诸如Palm和PocketPC等个人数字助理(PDA),利用无线网络与持续追踪手持装置的全球定位系统(GPS)接收器,就可以适时提供信息。但是,AR特别的地方在于呈现信息的方式:不必使用独立的显示器,而是和使用者的感官结合。当用户的注意力在真实世界与计算机屏幕间来回切换时,这种接口可以让他所花的额外心力减到最少。在AR「增强虚拟现实」里,使用者看到的世界简直和计算机接口合而为一了。

发展

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虽然AR听起来好像很科幻,但研究人员制作原型系统的历史早已超过30年。1960年代,计算机绘图先锋苏泽兰(IvanSutherland)和他在哈佛大学与犹他大学的学生,早已开发出第一套系统。1970与80年代,美国空军阿姆斯特朗实验室、航天总署艾密斯研究中心,以及北卡罗来纳大学教堂山分校等机构,有几个人从事AR的研究。直到1990年代初,波音公司有几个科学家才创造了「增强虚拟现实」这个名词,他们当时正在开发一种实验性AR系统,协助工人装配管线设备。随着硬件成本下跌,一些必要的实验室设备不再那么昂贵,这10年来已经看见AR研究开花结果。从1998年起,科学家更是每年召开AR大会。 
自从苏泽兰首开先河以降,虽然信息技术已有巨大的变革,但建立AR「增强虚拟现实」系统所需的主要配备组件还是一样:显示器、追踪器以及绘图计算机与软件。近几年来,这些组件的效能都已有大幅提升,才可能设计出很快就能开发成商业产品的实验系统。
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