智能手機上的增強現(xiàn)實應(yīng)用軟件和工具有助于推動開發(fā)新一代的AR眼鏡應(yīng)用。
現(xiàn)實世界是美好的,但增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)可以讓它變得更有趣、更高效,還可以帶來更豐富的信息。雖然面向大眾消費者的可穿戴式AR眼鏡尚未問世,但用于智能手機的AR應(yīng)用和工具已經(jīng)為新一代AR眼鏡應(yīng)用鋪平了道路。
從某種程度上,基于智能手機的AR應(yīng)用已經(jīng)驗證了這個概念。新一代AR眼鏡在硬件上將會集舒適性、高性能與性價比為一體。但是設(shè)計這樣的設(shè)備仍需克服一些技術(shù)挑戰(zhàn)。
AR 技術(shù)無處不在......
自Pokemon Go在2016年快速風(fēng)靡市場,AR應(yīng)用程序幾乎是隨處可見。 Facebook、Snapchat、Instagram等公司相繼入場。Apple的ARKit和Google的ARCore等AR開發(fā)環(huán)境極大地推動了AR應(yīng)用在iPhone和Android設(shè)備上的擴展(圖1)。像Blippar、Zappar和Aurasma這樣的AR內(nèi)容創(chuàng)建工具,或是免費,或是成本很低,使應(yīng)用程序開發(fā)人員、小型和大型企業(yè),甚至非營利組織都可以更輕松地使用AR!
1.將零售信息添加到視圖當(dāng)中只是增強現(xiàn)實應(yīng)用的諸多應(yīng)用示例之一。
游戲行業(yè)在早期催化了AR應(yīng)用的興起,但現(xiàn)在AR應(yīng)用已經(jīng)漸漸滲透至各行各業(yè),例如教育、廣告營銷、建筑工程、博物館等。宜家等零售商通過AR應(yīng)用讓買家提前感受家具的實際陳列效果。Airbnb展示的一款A(yù)R應(yīng)用程序,可以為租客提供信息豐富的導(dǎo)游服務(wù)。
教育類AR應(yīng)用程序可創(chuàng)建沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境。想象一下,在學(xué)習(xí)火山相關(guān)的知識時,學(xué)生們不再是通過閱讀或觀看火山的相關(guān)視頻,而是在課桌上真實地經(jīng)歷一次火山爆發(fā)。
大英博物館正在測試一款A(yù)R智能手機應(yīng)用程序,它將取代錄音或壁掛式卡片等傳統(tǒng)的藝術(shù)品介紹形式,轉(zhuǎn)而以一種更為生動形象的方式再現(xiàn)藝術(shù)品的創(chuàng)作過程。建筑或工程公司將物理模型與AR相結(jié)合,在提供解釋或促銷信息的同時,還可以讓客戶從內(nèi)到外體驗建筑物。至少這種方式更具吸引力。這些例子為AR提供了廣闊的應(yīng)用前景。
新一代可穿戴設(shè)備
盡管智能手機上的應(yīng)用程序已經(jīng)證明了AR的可行性和巨大潛力,不過專為AR應(yīng)用設(shè)計的新一代眼鏡將提供一種更強大的、身臨其境的體驗。智能手機上的AR體驗受到手機顯示屏的限制,而AR眼鏡顯示的圖像和圖形則漂浮在觀察者的視野前方,就好像它們確實是現(xiàn)實場景中的一部分一樣。
有幾種不同類型的應(yīng)用可能非常適合AR眼鏡。當(dāng)然,游戲就是其中之一。想象一下,小型戰(zhàn)艦在客廳的家具周圍巡航,飛機從你的吊扇上俯沖下來攻擊。在機械和工業(yè)工程中,查看和操縱3D對象的能力也非常有用。自行車手、滑雪者或摩托車越野賽車手可以從嵌入頭盔的AR眼鏡中看到速度、心率、跑道位置、剩余燃料等關(guān)鍵信息。在庫存管理或倉儲應(yīng)用中,AR眼鏡可以將人員引導(dǎo)到很難找到的存儲箱位置或者立即確認從庫存中取出了正確的物品。
為有效利用這些應(yīng)用,AR眼鏡必須擁有舒適的佩戴效果,還要有合適的續(xù)航和性能平衡。AR眼鏡的關(guān)鍵組件之一是顯示子系統(tǒng)。它的主要作用是欺騙大腦,讓它認為所看到的是現(xiàn)實世界的一部分,而達到這種性能水平就需要精心設(shè)計的AR顯示器。
設(shè)計注意事項
在為特定應(yīng)用設(shè)計最佳AR眼鏡時,設(shè)計人員可以遵循幾種不同的方法。每種顯示技術(shù)都有自己的優(yōu)點和缺點,但在評估AR顯示技術(shù)時,AR眼鏡設(shè)計師都需要考慮一定的操作特性,包括:
低功耗:為實現(xiàn)小巧輕量化的AR眼鏡,顯示子系統(tǒng)的功耗必須要低。AR顯示器功耗的關(guān)鍵決定因素是其光學(xué)效率,即從照明光源進入眼睛的光線量。如果設(shè)計的光學(xué)效率不高,通常需要提高產(chǎn)品尺寸以便容納更大的電池,或者降低顯示器的亮度以適應(yīng)有限的電池容量。
高光學(xué)效率的顯示器為開發(fā)人員提供了更大的靈活性,可根據(jù)在AR眼鏡上運行應(yīng)用的特定要求來優(yōu)化設(shè)計。例如,騎自行車之類的戶外運動應(yīng)用可能需要AR眼鏡針對高亮度進行優(yōu)化,部署在倉庫庫存管理應(yīng)用中的AR眼鏡不需要高亮度水平,因而可以針對性地優(yōu)化,延長電池的續(xù)航時間。
亮度:AR顯示器的亮度是用戶體驗的關(guān)鍵決定因素。如果亮度有限,則顯示器可能無法在顯示的內(nèi)容和背景環(huán)境之間產(chǎn)生足夠的差異(圖2)。另外,如果眼鏡是在戶外使用,則顯示器的輸出必須非常明亮,才能使內(nèi)容清晰可見!
2.明亮的AR顯示(右)是用戶體驗的關(guān)鍵決定因素。如果亮度受限(左),則顯示器可能無法在顯示的內(nèi)容和背景環(huán)境之間產(chǎn)生足夠的差異。
對比度:對比度衡量顯示器中最黑的黑色和最白的白色之間的差別(圖3)。高對比度將使內(nèi)容非常豐富,也可以讓用戶感到更加身臨其境。另外,單個像素能成為真正黑色的能力在AR眼鏡中是至關(guān)重要的,因為黑色像素對佩戴者來說是透明的。如果這些像素不是真正的黑色,而是灰色的陰影時,佩戴者將會看到一個既不真實而且令人分心的灰色背景,勾勒出眼鏡的顯示區(qū)域。
3.與低對比度(左)演示相比,高對比度(右)使內(nèi)容更豐富,更具沉浸感。
高速/低延遲:高幀率、低延遲的顯示在與頭部移動相關(guān)的AR應(yīng)用中尤為重要。在這樣的應(yīng)用中,顯示器中的延遲可能導(dǎo)致增強的內(nèi)容與現(xiàn)實世界中的對象不能夠正確對齊。
結(jié)論
新一代AR眼鏡將使AR應(yīng)用更充分地發(fā)揮其全部潛力。AR眼鏡不會將AR應(yīng)用嵌入到現(xiàn)實中的智能手機屏幕上,而是將使應(yīng)用及其現(xiàn)實成為用戶現(xiàn)實世界中的一部分。達到上述目標需要認真考慮眼鏡顯示子系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計問題。
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