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AR前景无限可能
突破技术门槛

【作者: 廖家宜】2017年05月09日 星期二

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摘下厚重的头盔,走出虚拟的空间,在真实的世界中,你仍然可以和远方的亲友面对面,或是在客厅悠闲地逗弄虚拟宠物,透过虚拟与现实的结合,AR(Augmented Reality,扩增实境)的想像空间充满无限可能。


去年在全球掀起狂热的精灵宝可梦(Pokemon),引导全世界的玩家从封闭的家里走出户外探索,甚至让一度被看衰玩完的任天堂起死回生,AR一跃成为炙手可热的技术。而近来,AR也被认为是,未来市场想像力远超VR(Virtual Reality,虚拟实境)的科技方向,在近年VR锋芒毕露的当下, AR的前景似乎也挺值得期待。


发展潜力超越VR?

「即便是360度全景,VR毕竟属于封闭沉浸式的体验环境,使用者不可能长时间配戴着VR头盔,更不可能到处走动。但是结合现实世界的AR不同,它的应用更贴近生活常态」台湾虚拟及扩增实境产业协会(TAVAR)秘书长谢京蓓这么说。


如果与人类的日常生活产生紧密关联,让使用者与AR密不可分,那么确实,AR这项技术似乎更具发展潜力,甚至能创造出更大的商业价值。


大厂的动向,一向是整个生态圈的风向指标。从最近苹果执行长库克的表态、脸书创办人佐克伯在F8开发者大会上的发言、微软对HoloLens的推进,以及Google相继携手合作伙伴推出实体产品,都能看到,AR是科技巨头们下一步锁定的技术方向。


将智慧型手机推入盛世的苹果,预测AR就是下一个改变世界的产品!执行长库克前阵子对外媒如此说道:「我认为这是一个不可忽视的技术,就像是智慧型手一样,是每个人都需要使用的产品。这项巨大的革命,将大大改善我们的生活,并且将生活变得更有趣!」甚至,库克还看好AR的发展潜力将超越VR,他说:「AR不像VR封闭了真实世界,AR允许个人参与在真实世界中,AR就是你世界的一部分,也是你对话的一部份,它能和生活产生共鸣。」


这绝对不是库克随口而出的想法,库克的一句话每每都可以撼动投资者、分析师或是果粉的一池春水。外媒认为,库克的这一番发言,也暗示着未来苹果进军AR的可能性。盛传苹果有一个秘密研究部门,来自Oculuc、HoloLens、Amazon等网罗过来的数百名软硬体人才对AR进行研发开发;而近期则因苹果供应商不小心泄漏报告所致,更间接证实苹果正在开发AR眼镜,且被推估有望最快于明年问世,而另一消息则是指出,迎接十周年的iPhone8最大看点,可能就是推出可搭载AR眼镜的设计,让iPhone8成为AR的体验平台。


此外,脸书在旧金山举办的F8开发者大会上,也揭开了其布局AR的野心,将其定位在未来十年的三大核心战略之一。佐克伯更在大会上揭示「Camera Effects Platform(CEP)」这项名为相机特效开发平台的计画,是一项专为AR而作的开发者系统与平台,其提供各种AR工具让第三方开发者为脸书App内建的「Facebook Camera」打造各种客制化功能。


历经Google Glass的惨败收场,Google的AR梦并没有因此下台,而是转往另外一个舞台实现。去年便与联想合作,打造首台搭载Tango技术的手机Phab2 Pro,虽然规格不突出,但其作为Google布局AR的重要产品,仍旧被视为一项重大的技术进展,而今年华硕也发表ZenFone AR ,成为全球第二只搭载Tango的手机。透过感知景深、运动追踪的两个镜头,让手机具备完整的3D空间感知能力,而这也是Google Tango 技术的特别之处。


而谢京蓓补充,在这群科技巨头们的风向指标之中,又以脸书的动向值得持续追踪,她认为,不管是VR或是AR领域,脸书对其的涉足都非常深,也早早订下未来蓝图,因此整体的发展计画非常完整。



图一 : AR是科技巨头们下一步锁定的技术方向。 (Source:alistdaily)
图一 : AR是科技巨头们下一步锁定的技术方向。 (Source:alistdaily)

等待突破技术门槛

虽然巨头们都展现其对AR的信心与重视,也认为发展潜力有望超越VR,不过事实却是,号称能更贴近生活的AR,至今在市场上却仍未出现爆炸性的应用,更别说普及了,除了精灵宝可梦勉强称得上「普及」。


关于这点,过去市场早已作出分析,普遍对于此的看法,是认为AR当前的技术门槛远比VR来得更高。因此相较许多企业在去年如雨后春笋般推出各种VR产品,推出AR产品的企业则相对少了许多。


最大的问题,是等待突破虚拟与现实结合的技术关卡。 VR给使用者的是沉浸式的体验,因此在使用时与外界环境无关,针对硬体的要求,强调虚拟世界中影像视觉的呈现,或者对使用者本身的动态感测,锁定的方向明确。而AR由于融合真实环境,因此除了画面显示之外,还要感测周遭环境、使用者动态,以及虚拟物件与使用者的互动等等,如果再加上各种应用需求,可能就得整合如人工智慧的其他技术。相较之下,AR的技术门槛确实更高、更复杂,而这也代表着AR要发展到一定的成熟度,过程并不简单。


被忽视的核心技术

AR的精随,就是能将虚拟(或真实)物件与现实环境同时呈现在一个视界中,更进一步的应用,就是发展成MR(Mixed Reality,混合实境),让两者产生互动。如果从简化的角度来说,MR所建立的基础技术与AR并没有太大的不同,MR的出现不过是在商业市场上,为了凸显企业特色所衍生出来的名词,但对消费者来说,并没有特别需要去仔细区分。


当使用者在AR或MR的情境中,与一个虚拟(或真实)的物件产生互动时,一定会希望此物件不论被放置在何种角度,或是从何角度观看时,都能处在绝对正确的位置上而不产生视觉偏差,而如果这个物件是活的,最好他还能自动理解环境的构造自行移动。


要解决这个问题的答案是SLAM(Simultaneous Localization and Mapping),也就是即时定位与地图构建。这项技术在无人机、机器人甚至无人驾驶汽车等领域都有被应用。谢京蓓认为,SLAM对于发展AR占有相当重要的地位,更是其核心技术,但令人匪夷的是,在台湾市场里,竟然没有一家企业着手对这项技术进行研究与开发。


SLAM的原理简单来说,就是透过感测器在环境中获得感知讯息,递增地建构周遭环境的地图,并利用地图实现自主定位,也就是说,透过该技术可以自我判断位置并产生环境地图,借此来判断整个「空间」。如果没有了SLAM,AR的载体设备就只是一个投影显示器,相反地,有了SLAM,才能知道自己的空间座标,和环境中各种障碍物或物件的位置与形状,进而对叠加的虚拟物体做相应渲染,使物体看起来更加真实,没有违和感。


目前基于SLAM技术开发的代表性产品有微软的HoloLens、Google的Tango,以及知名新创公司Magic Leap,而将AR视为下一个重点发展的苹果,也早早在2015年收购一家德国新创公司Metaio ,该公司主要研发以SLAM为基础的扩增实境技术。



图二 : SLAM对于发展AR占有相当重要的地位,更是其核心技术。 (Source:Microsoft)
图二 : SLAM对于发展AR占有相当重要的地位,更是其核心技术。 (Source:Microsoft)

朝向「解放双手」目标

目前的AR载体大部分是头戴显示器,也就是如HoloLens的AR眼镜,又或者如同Google,利用智慧型手机作为载体,不过谢京蓓表示,若从大众消费市场来看,则又以手机和平板为大宗。接着她进一步观察,认为若未来AR要在一般消费性市场真正普及,市场的目标,则是希望透过「解放双手」来提升用户在载体使用上的便利性。


目前无需双手接触的载体是AR眼镜,它也的确可以称得上是「解放双手」,但


其却有一个缺失,也就是它的视角范围有限,不如VR来得宽广。举例来说,当你戴上近视眼镜时,只有在正确的角度上,从镜片看向外的景象是清晰的。不管是近视眼镜或是AR眼镜,镜面都存在着视角范围限制,况且在考量轻便的因素下,AR眼镜也不太可能设计成如VR头盔般的全景体验。


即便以目前市场上声量最大的AR眼镜HoloLens,也存在着视角小于40度的局限,但人类眼球视角可达210度,AR眼镜的视角问题成了硬体设计上的一大阻碍。


不过想像一下,既然人类眼球的视角范围如此宽广,何不直接将眼球当作一个AR载体呢?的确也有厂商着墨这项技术的研究与发展。他们认为,若是将AR成像直接投射在眼球的视网膜上而非投射在镜面上,如此就可以避免死角的问题。


目前市场从专利布局发现,Sony或许就正在研发「智慧隐形眼镜」,外界猜测,其作法应是将AR眼镜浓缩成可让使用者配戴的隐形眼镜,不过其投影方式或实际产品消息,则尚未有进一步的公开说明。


而说起「视网膜投影技术」的厂商,不可不知这间科技圈颇负盛名,估值达45亿美元的神秘初创公司Magic Leap。该公司声称,他们能把视觉直接投射在视网膜上以解决现有头戴显示装置视角太窄的问题,也认为自己和那些厚重的头戴显示装置不同,「就像摘下太阳眼镜一样轻松自然! 」。不过这项技术至今尚在「研究与开发中」,即便连成熟的影子都还没看到,但外界仍对未来的AR世界充满期待。



图三 : 「视网膜投影技术」有望解决AR视角范围限制的问题。 (Source:Forbes Blog)
图三 : 「视网膜投影技术」有望解决AR视角范围限制的问题。 (Source:Forbes Blog)

@刊头图(Source:Designjunction)


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