AR技術迎來廣闊的發展前景

winniewei 提交于 周二, 10/23/2018
AR技術迎來廣闊的發展前景

作者:德州儀器Jesse Richuso

智能手機上的增強現實應用軟件和工具有助于推動開發新一代的AR眼鏡應用。

現實世界是美好的,但增強現實(AR)技術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應用和工具已經為新一代AR眼鏡應用鋪平了道路。

某種程度上,基于智能手機AR應用已經驗證了這個概念。新一代AR眼鏡硬件集舒適性、高性能與性價比為一體。但是設計這樣的設備需克服一些技術挑戰。

AR?技術無處不在......

Pokemon Go2016快速風靡市場,AR應用程序幾乎是隨處可見。?Facebook、Snapchat、Instagram等公司相繼入場。AppleARKitGoogleARCoreAR開發環境極大地推動了AR應用在iPhoneAndroid設備上的擴展(圖1Blippar、ZapparAurasma這樣的AR內容創建工具,或是免費,或是成本很低,使應用程序開發人員、小型和大型企業,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中只是增強現實應用的諸多應用示例之一。

1.將零售信息添加到視圖當中只是增強現實應用的諸多應用示例之一。

游戲行業在早期催化了AR應用的興起,但現在AR應用已經漸漸滲透至各行各業,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應用讓買家提前感受家具的實際陳列效果。Airbnb展示的一款AR應用程序,可以為租客提供信息豐富的導游服務。

教育AR應用程序可創建沉浸式的學習環境。想象一下,在學習火山相關的知識時,學生們不再是通過閱讀或觀看火山的相關視頻,是在課桌上真實地經歷一次火山爆發。

大英博物館正在測試一款AR智能手機應用程序,它將取代錄音或壁掛式卡片等傳統的藝術品介紹形式,轉而以一種更為生動形象的方式再現藝術品的創作過程。建筑或工程公司將物理模型與AR相結合,在提供解釋或促銷信息的同時,還可以讓客戶從內到外體驗建筑物。至少這種方式更具吸引力。這些例子為AR提供了廣闊的應用前景。

新一代可穿戴設備

盡管智能手機上的應用程序已經證明了AR的可行性和巨大潛力,不過專為AR應用設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,就好像它們確實是現實場景中的一部分一樣。

有幾種不同類型的應用可能非常適合AR眼鏡。當然,游戲就是其中之一。想象一下,小型戰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、剩余燃料等關鍵信息。在庫存管理或倉儲應用中,AR眼鏡可以將人員引導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。

有效利用這些應用,AR眼鏡必須擁有舒適的佩戴效果,還要有合適的續航和性能平衡。AR眼鏡的關鍵組件之一是顯示子系統。它的主要作用是欺騙大腦,讓它認為所看到的是現實世界的一部分,而達到這種性能水平就需要精心設計的AR顯示器。

設計注意事項

在為特定應用設計最佳AR眼鏡時,設計人員可以遵循幾種不同的方法。每種顯示技術都有自己的優點和缺點,但在評估AR顯示技術時,AR眼鏡設計師都需要考慮一定的操作特性,包括:

低功耗:為實現小巧輕量化的AR眼鏡,顯示子系統的功耗必須要低。AR顯示器功耗的關鍵決定因素是其光學效率,即從照明光源進入眼睛的光線量。如果設計的光學效率不高,通常需要提高產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有限的電池容量。

高光學效率的顯示器為開發人員提供了更大的靈活性,可根據在AR眼鏡上運行應用的特定要求來優化設計。例如,騎自行車之類的戶外運動應用可能需要AR眼鏡針對高亮度進行優化,部署在倉庫庫存管理應用中的AR眼鏡不需要高亮度水平,因而可以針對性地優化,延長電池的續航時間。

亮度:AR顯示器的亮度是用戶體驗的關鍵決定因素。如果亮度有限,則顯示器可能無法在顯示的內容和背景環境之間產生足夠的差異(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,才能使內容清晰可見。

2.明亮的AR顯示(右)是用戶體驗的關鍵決定因素。如果亮度受限(左),則顯示器可能無法在顯示的內容和背景環境之間產生足夠的差異。

2.明亮的AR顯示(右)是用戶體驗的關鍵決定因素。如果亮度受限(左),則顯示器可能無法在顯示的內容和背景環境之間產生足夠的差異。

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域。

3.與低對比度(左)演示相比,高對比度(右)使內容更豐富,更具沉浸感。

3.與低對比度(左)演示相比,高對比度(右)使內容更豐富,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的AR應用中尤為重要。在這樣的應用中,顯示器中的延遲可能導致增強的內容與現實世界中的對象不能夠正確對齊。

結論

新一代AR眼鏡將使AR應用更充分地發揮其全部潛力。AR眼鏡不會將AR應用嵌入到現實中的智能手機屏幕上,而是將使應用及其現實成為用戶現實世界中的一部分。達到上述目標需要認真考慮眼鏡顯示子系統相關的設計問題。

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