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AR/VR,游走在虚拟和现实之间
  • 2013-6-2 14:59:15
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:薛昱
  • 作者:
【电脑报在线】即使你走到陌生的地方,AR也能让你看到街道名、当地地理位置、当地商店信息、当地与你最熟悉地方的距离和方向等;没钱没时间体验其他国家和其他生活,VR能让你瞬间穿越时空,体验接近真实的空间体验,甚至是超越现实的时空。

    即使你走到陌生的地方,AR也能让你看到街道名、当地地理位置、当地商店信息、当地与你最熟悉地方的距离和方向等;没钱没时间体验其他国家和其他生活,VR能让你瞬间穿越时空,体验接近真实的空间体验,甚至是超越现实的时空。AR和VR这两大技术随着科技的发展而逐渐侵入到现实生活,并爆发成为2013年最受宠的科技之一。


AR:立于现实,高于现实

什么是AR?

    AR,Augmented Reality,意为增强现实,是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。Ronald Azuma于1997年正式提出增强现实,并概括了其三个方面的内容:将虚拟与现实结合(Combines real and virtual)、即时互动(Interactive in real time)、三维(Registered in 3-D)。

AR瞄准镜:

    相信对军事感兴趣的朋友都知道,诸如坦克、直升机、战斗机等军事机械上很早就出现了含有AR技术的HUD(Head Up Display,平视显示器),用于战斗中的信息辅助。不久前,美国奥斯汀公司发布了一款民用级来福猎枪TrackingPoint,宣告了军事“垄断”的AR技术武器正式向民用扩展。

    TrackingPoint最引人注目的,就是它充满高科技气息的瞄准镜。这个瞄准镜由激光发射器、激光接收器、控制模块、计算器模块和目视镜等4部分构成。打猎时,猎人会用目视镜找到目标,通过控制模块放大目标区域,然后按下扳机旁边的按键发射激光,激光接收器收到对应的反馈后便会将数据传输到计算器模块,后者会根据当地环境、重力、温度、湿度等参数计算出发射点,以红点标记在目视镜上,而当前的发射位置则以蓝色的十字表示。当猎人将蓝色十字和红点重合并按下扳机后,经过精确制导的子弹将直接命中目标。

    而作为完整的一套系统,TrackingPoint还搭载了无线控制模块,通过APP与iPad相连。如此一来,经验老道的猎人便可通过iPad从旁指导握枪的猎人,还能通过iPad控制TrackingPoint开枪。

由枪开始做各个部分的组合图:

AR眼镜:

    说到AR眼镜,很多朋友会提到Google Glass,事实上,作为眼镜旁的一块小显示屏,Google Glass暂时并不具备“将虚拟与现实结合(Combines real and virtual)”这个特征。当然,AR眼镜实际存在,并且玩法和技术都让人叹为观止。

    作为可穿戴设备领域的领军人物,史蒂夫·曼恩(Steve Mann)自可穿戴设备出现之初便一直在进行相关研究,Meta眼镜便是他最近的研究成果。目前,Meta由观测模块和显示模块构成(简单地说,就是Kinect+透明显示器),观测模块负责感知和收集目前的3D空间数据,完成计算后输出到透明显示器上,使虚拟影像和现实影像进行混合,呈现出奇妙的虚实互动效果:你可以等车时在月台上玩一把搭积木,也可以在早餐时用手在空中选取新闻信息……这一次,《少数派报告》里的科幻将真正成为现实。

    另一对研究人员杰里·埃尔斯沃思(Jeri Ellsworth)和里克·约翰逊(Rick Johnson)虽然赞同史蒂夫·曼恩的思路,但更关注AR领域的游戏应用。他们研发的CastAR装置在Meta的基础上增加了投影装置,玩家可以在投影出来的画面中混合现实景象进行空手的操控和游戏。未来,游戏玩家可以随时来一场游戏,体验游走在虚实之间的奇幻感。

当PS3游戏《暴雨》于2010年发售时,人们对游戏里FBI探员的AR眼镜羡慕不已,但随着Meta、CastAR的研究推进,在不久的将来,我们也能用上这样的AR眼镜


苹果 AR系统:

    你是否有过这样的经历:出门约朋友见面,两人都到了,但却站在了不同的地方,又是找参照物又是电话沟通,最终才发现大家背对背找了大半天。不久前,苹果申请的AR专利可以完美解决这一难题。除了通过AR能直接显示摄像头拍摄到物体的相关信息外,还能通过相互连接在地图上进行标记和引导双方见面。有了这种主动交互的AR系统,经常迷路的童鞋们可以不用担心了!

通过连接,双方可以相互标记对方位置,并在地图显示出来,AR系统也会将路标信息融合摄像头拍到的风景中进行导航

 

VR:身在现实,并非现实

什么是VR?

    VR,Virtual Reality,意为虚拟实境,是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。VR最早由美国VPL公司创建人加隆·拉尼尔(Jaron Lanier)在20世纪80年代初提出,他认为虚拟现实系统应该具有下面三个基本特征:沉浸(immersion)、交互(interaction)、构想(imagination)。

Oculus Rift头戴显示器:

    说起头戴显示器,开辟这一领域的索尼固然功不可没,但它却没有Oculus Rift头戴显示器来得这么彻底:Oculus Rift可以即时根据头的位置调整显示器中画面的位置,用户仿佛完全融入在到了这个虚拟世界当中。

    Oculus Rift的核心眼镜部分包含了 LCD 面板以及带有三轴陀螺仪、三轴加速计和三轴磁罗盘的 9 自由度传感器 PCB,前者能输出双眼视差的画面,产生很强的立体感,后者惯性传感器则用于实时的感知使用者头部的位置,并对应调整显示画面的视角。开发团队特意地将Oculus Rift发出的画面光进行光学准直,使得画面可以在无限远的地方成像聚焦,由此一来,人眼在搭配3D显示器观看这个画面的时候,就不会得到“我是在近距离看屏幕的线索”,也就不会有否认虚拟现实的想法。另一方面,在软件上,软件团队开发的软件开发工具可以优化游戏画面,通过渲染邻位立体图像,让场景、物体重新匹配到相应的位置上,使用户观察时产生对应的距离感。

    此前,Oculus Rift的团队曾在Youtube上公开的视频中展示了模拟使用者上断头台和使用者过独木桥的场景,参加测试的人虽然明知这并非现实,却都被真实的模拟吓到了。

此前曾有玩家尝试用Oculus Rift配合 Virtuix 公司的全方位跑步机玩射击游戏,这或许会是未来射击游戏的发展方向


福特3D CAVE模拟系统:

    虚拟实境不仅能让人进入虚拟实际体验不一样的生活,也能帮助进行工业设计,例如,福特的3D CAVE模拟系统。

    3D CAVE模拟系统全称电脑自动化虚拟环境(Computer Automated Virtual Environment),它在类似洞穴的空间内设置了投影屏幕、座椅和红外探测器。当红外探测器感应到人坐上座椅后,屏幕就自动亮起了,屏幕上瞬间模拟出一个汽车的内部环境。此时,工程师们只要戴上偏光镜(眼镜上带有动作捕捉的球),并拿着手持动作捕捉器,就可以在设计好的新汽车模型内进行驾驶动作(如开关车门、握方向盘、调整后视镜等等)的模拟,测试整个设计的合理性,无形中节省了制造原型车的成本。

工程师正在利用3D CAVE系统进行调整后视镜、开关车门、握方向盘等动作的测试


微软Illumi Room:

    早在微软Xbox One发布会前,曾有不少人传言一直藏着掖着的虚拟实境技术Illumi Room会同时发表。这项利用Xbox游戏机、投影机和Kinect的综合技术将让玩家将游戏从电视屏幕扩展到整个房间。

    Illumi Room的关键点在于Kincet的检测部分。使用时,Kinect会捕捉到电视墙面的画面并将其传输到Xbox,后者经过程序对比游戏画面找到电视的位置,然后将电视显示的内容以外的环境画面传输到投影机投影到电视墙面上,使得整个墙面都转换为游戏场景画面,让玩家能通过扩展后的墙面景象沉浸入整个游戏氛围,体验身临其境的游戏感觉——当然,星空、大海、甚至舞厅等各种场景和气氛都能进行模拟。相比其他虚拟实境,Illumi Room更注重场景上的渲染而非完全虚拟的还原。

Kinect负责捕捉整个墙面的情况,而投影机则将画面投影到墙面上,使得游戏画面得到延伸和扩展

 
本文出自2013-06-03出版的《电脑报》2013年第21期 A.新闻周刊
(网站编辑:pcw2013)


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