一、产业发展
增强现实(Augmented Reality,简称AR),是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术,是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术,将虚拟的信息应用到真实世界,并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中,从而实现对现实的增强。
VR和AR是两个不同的细分领域,VR作为虚拟现实技术,给用户营造的是在虚拟现实中的一种身临其境感;AR作为增强现实技术,则是在现实环境的基础上强化一种极致体验,通常首先借助于某种设备(最典型的是摄像头)获取“现实”的影像,然而在这种影像却不是如传统视频应用那样的原封不动展示到屏幕上,而是经过了一道信息技术的处理,将在原生的影响上叠加上文字、声音、虚拟图像形象等信息之后再展示给用户。
1.产业现状
01|AR技术发展迅猛
AR作为增强现实感的一种技术,当下呈现出飞速发展态势。VR/AR时代也被称作是第三代互联网时代,人类和计算机之间的关系将由单一人类向机器获取信息获取进入到一个人机交互的时代。
苹果也在日前获得了两个专利授权,其中一个便涉及移动增强现实设备,能够识别周边环境,另外能够叠加显示虚拟信息。智能手机也渐成AR市场中备受瞩目的焦点。在今年国际消费电子展(CES)上,高通就推出下一代旗舰级移动SoC—骁龙835,对于AR/VR方面的优化,高通835的延迟只有15ms。华硕日前发布的ZenFoneAR手机,从手机名称就可以看出,AR在其中占据的分量。它采用了Tango技术,可通过运动追踪、深度感知和区域学习来体验增强现实,也支持谷歌的Daydream技术,可以与Google平台兼容实现较高质量的行动虚拟现实。另外,还加入了华硕专门为增强现实而设计的三重镜头系统。
02|政策环境趋好
根据ZionResearch数据显示,截至2015年,AR市场的规模价值约为33.3亿美元,相比2011年的1.81亿美元,其年平均增长率已超过100%。随着大量资金注入AR项目及AR创业公司,尤其是随着谷歌、佳能、高通、微软等大公司的入场,第一批消费级AR产品已经出现。未来,随着实际商业利益的出现,AR还将与消费、医疗、移动、汽车以及制造等领域相结合。
《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中明确提出,要促进数字创意产业蓬勃发展,创造引领新消费。其中便涉及到,加大空间和情感感知等基础性技术研发力度,加快虚拟现实、增强现实、全息成像等核心技术创新发展。VR、AR等新兴技术产业发展被列入“十三五”规划,具有重要意义。将大力推动涵盖上下游的整个产业链发展,有利于VR、AR技术的普及,以及与各行业的融合发展,有望形成“VR+”、“AR+”的新趋势。同时,将促进技术在各国间的流动及人才的交流,建立全球性的资源整合平台可以加速产业的迭代与发展。
03|手机和智能硬件的发展助力AR技术
真正让AR技术表现出巨大潜力的还要归功于手机和智能硬件的发展。一方面,智能手机的诞生为AR提供了一个很好的载体,尽管视觉效果尚不完美,却也极大地降低了用户的体验成本,要知道虚拟现实技术不得不借助VR眼镜来完成,而AR只需要一款APP。另一方面,AR设备的传感器和手机产品通用,各类配件价格的持续拉低,也降低了AR设备的普及门槛。除此之外,AR本身就是智能硬件的一个发展方向,单是谷歌眼镜就已经激起了不少人的好奇心。
04|AR/VR融合成为可能,内容将是推动力
AR核心是处理信号(摄像头)输入问题,让计算机理解周边环境,解决线上线下信息和交互不对称的问题,使用户获得“超能力”去处理现实中的问题。VR技术核心是处理信号(显示)输出问题,要“以假乱真”,使用户获得“超体验”。为了强化这种视听感受,硬件与软件以及硬件之间开始融合发展。并且,AR/VR融合将成为可能,人们将突破虚拟与现实的限制。
在硬件与软件的融合上,企业在布局硬件同时也在开发软件解决方案。在软硬件融合的同时,硬件之间也开始融合。眼镜满足的是视觉上的沉浸感,耳机实现的是听觉上的沉浸感。为了实现更好的沉浸感,国内相关VR眼镜与耳机厂商已开始合作。
05|国外研究AR企业众多
国外研究AR系统的单位有德国SIEMENSAG、美国微软公司、美国MIT大学、美国哥伦比亚大学、澳大利亚Vienna大学、日本Nara协会等这些单位已经在AR系统的摄像机校正算法、AR头盔显示器的设计、硬件平台的应用、视觉跟踪技术等方面取得了一些可喜的成果。据统计从1995年至今涉及AR系统的国际专利多达一百多篇,新近公开的一篇德国专利DEI0108064述及的增强现实系统,用视频或音频信息进行综合视觉跟踪、探测用户三维信息并报告其位置,其中的图像记录单元、记录图像并转换格式、注释系统、合成位置数据、存档数据、生成实时的增强现实环境。美国公开的专利US2002191003也涉及了增强现实显示技术,他们用摄像机定位物体位置并报告给连通的计算机以呈现图像,同时让计算机模拟出天气、险情等三维场景,经过增强现实技术处理后的画面将真实场景与虚拟场景进行无缝融合让观众有深深的身临其境的感觉。这项技术已经应用于航海安全控制辅助、飞行员培训、应急训练等方面。
2.增强现实的呈现形式
AR共有3种显示方式,从距离眼睛近到远分别为头戴式(head-attached)、手持式(hand-held)、空间展示(spatial)。
01|手持式(hand-held)
即用手机或任何移动终端的摄像头获取现实世界的图像,并在移动终端的现实世界图片、视频中叠加虚拟信息。当前基于手机端的AR游戏、大量的AR卡均是采取这种形式。手持式的呈现方式由于门槛低,大量简单的AR呈现可以采取这种方式,手持式采取显示原理与下文中的“视频式”相同。
当然,还有另外如透明手持式AR展示设备(opticalsee-through hand-held devices)等,由于当前并不常见,在此不做赘述。
02|空间展示(Spatial)
只要是通过非手持、非头戴的AR展示,我们在此都归类为Spatial,包括用显示器展示AR、演唱会、商业展示、博物馆、游乐园等通过AR技术进行公共的虚拟形象的展示,或以其他屏幕呈现增强现实信息。
羊年春晚李宇春《蜀绣》采用AR技术
03|可穿戴式(head-attached)
需要通过佩戴AR眼镜类设备进行呈现。可以分为如下几种:
光场显示或其他视网膜显示技术(Retinal Displays)
这种技术原理在于设备将虚拟光线直接投射进用户的视网膜上,从而形成以假乱真的效果。优点在于视角广、亮度高、画面好等。光场式被称为AR显示的终极形式。这种显示技术不需要屏幕做载体,通过光场呈现物体全方位深度的图像,从而实现用户观察近景或远景均可以实现不同景深的切换。这种显示技术是最为仿真视觉呈现原理的一种显示技术。目前,Magic Leap宣称采用光导纤维投影仪这套方案。
头戴式显示技术(Head-Mounted Displays):
视频式:这种显示方式原理为设备通过外置的摄像头获取真实世界的信息,并根据机器视觉等技术同时叠加虚拟信息,使得用户通过配置在用户眼前的AMOLED屏等显示屏幕看到的真实世界和虚拟叠加信息。在视频式的显示技术中,用户看到的均为从设备摄像头所获取的图像,也就是说真实世界的光源是通过设备的摄像头,再通过设备的屏幕呈现给用户的。
这种显示技术的优点在于沉浸感,因此受外界的干扰比较少,以当前的情况来看,视频式的呈现方式与VR头显是一脉相承的,市场角也比Hololens等AR眼镜大。但缺点在于,分辨率比光源直接来自真实世界要低,且若屏幕产生一定程度的延迟将导致眩晕。这种显示方式本质为视频式的显示技术,我们认为当前的VR头盔、手持终端如手机等均可以采取这种技术方便地融入AR功能。
光学式:这种显示技术的原理在于,用户通过人眼前的透镜看到真实世界,而计算机生成的虚拟信息则通过一系列的光学系统投射入人眼中,从而实现在真实世界的光源下叠加虚拟信息的效果。这种显示技术的优点在于真实世界的信息真实、分辨率高、相对轻便,缺点在于虚拟信息的显示效果容易受环境光源强弱的变化。再者,根据我们对Hololens等AR眼镜的体验,当前的视场角还尚未达到VR设备的那种大视场角体验。
二、AR的应用领域
如今,国内AR生态链正处于上升期,作为一门先进的人机交流技术,增强现实技术(AugmentedReality),目前已被广泛地应用在广告媒体、教育、工业、医疗、旅游、建筑、互动娱乐等领域。
01|广告媒体
增强现实在广告行业是AR价值和潜力展现的一个开端,从麦当劳薯片盒子再到好莱坞大片预告宣传,AR技术让产品包装生动丰富,二维识别技术结合人工智能已经开始振兴营销行业,广告也得开始给了以下几大行业开辟了尖峰之路。
02|教育
增强现实在教育行业是目前最能体现出AR实力的,从一开始火爆的小白熊到现在的各种AR卡片秀,从如今的移动平板显示到未来的头戴式设备显示,AR技术将慢慢进入课堂,让视觉与学习相结合,让虚拟的动画与实景空间的融合,寓教于乐。例如:小熊尼奥它致力于利用创意科技为孩子造梦,成为全球儿童的童年想象力提供商。
03|工业
增强现实技术在工业上的应用目前这几个方向是比较乐观的,一是现场服务:所谓的现场服务也就是说服务人员几乎可以不用手操作就能快速地完成工作。例如:上海塔普今年12月底即将推出的智能眼镜,是将计算机视觉服务器数据和同步定位与地图整合。是AR行业里最能让人信服的应用之一。
二是虚拟维修:它是通过平板计算机显示现场AR指令,方便技师快速地在交互式动画地图上看到各种不同款式汽车引擎盖下的每个零件。例如:北京银景科技特别是在计算机图形、高性能计算、数据可视化、虚拟仿真方面,拥有世界一流的解决方案,在国内外具有广泛的市场。
三是工厂规划:工厂是适合AR的一个自然应用。在工厂规划方面可以将未来规划的设施摆放在当前厂房里,戴上AR智能眼镜的员工可以直接正确判断货箱的方位以及自己的去向,直观的检查规划效果,灵活的做出修改。因此在这种情形下,AR就是效率。
04|医疗
在这个手持终端硬件配置信息量足够强大环境下,AR技术已经被运用到了医疗领域,例如:远程医疗和急救、实时获取临床电子病历、生命体征监测、可视化管理、医学教育等。像上海塔普研发的AR智能眼镜应用方案能够完成同步直播、拍摄视频、远程会诊等功能。甚至可以使用智能眼镜拍下术前家属签字的场景或是将谈话内容录音、录像,对解决医疗纠纷有很大的帮助。
05|旅游
旅游在我们的生活中占有重要地位,当游客来到一个陌生的城市,即使有导游或者地图也相当有限。在短暂的旅途中使游客不能很方便地溶入当地的文化、环境和生活,也有可能在一些著名景点拍了照,但却未能了解相关的文化沉积事后又很快将此地淡忘。能否解决游客的这一痛点,目前国内有上海塔普、苏州梦想人、北京触景无限科技等新一代旅行规划神器及导航值得关注。
06|电子商务
AR技术与电子商务的结合,在增强趣味性和真实性的同时也为用户带来新颖独特的产品呈现形式和互动性更强的营销体验,最终也为商家带来更大的收益。在西安这次AWE增强现实博览会上,最火爆的就是成都微力互动展位上的化妆机,人只要站在机器面前,通过识别人脸就可以看到自己上妆的样子,这是AR技术另一个抢眼的应用,解决试穿试戴的问题。尤其是在现在这个网络购物的时代,在淘宝、天猫、聚美优品上购买东西我们无法试穿试戴,而这种技术的出现或许可以让将来的网上购物更加省事。例如:巴黎欧莱雅,首款美妆定制的APP千妆魔镜,采用人脸识别技术,颠覆性试妆体验,解决了试穿试戴耗时费力的问题。这块应用市场有需求,未来的前景很值得期待。
07|建筑
建筑方面房地产应用是国内目前较火热的,那房地产运用AR技术的后都带来怎样的收益呢?传统的房地产宣传册,只能阅读文字和看图,对于那些想了解楼盘的客户是远远不够的,而现在采;用了AR技术,这本册子的价值就大大提高了,楼盘宣传首先不是问题了其次在室内展示方面,运用AR技术不仅仅是工程图出现3D模型的简单模式,同时采用AR多图识别功能,对房屋模型、家具模型、贴图等进行识别,在给客户展示的时候,也可以让客户们选择自己喜欢的家具来设计,这样也解决的客户看房难的问题;例如:福州巡航舵通讯技术有限公司在AR房产应用中称得上是领军者了。
08|互动娱乐
娱乐是人们永远需要的,那么AR技术在这方面又做了什么?2003出现了第一套娱乐性触控式人机交互的增强现实游戏,是基于GPS和惯性传感器来实现的位置和视觉感应,给参与者以混合计算机图形和实景的虚幻体验;此外AR户外大屏以及体感互动也是这几年来的一个冷热交界期,它能够增强品牌的互动性及影响力,它主要是通过三维动画渲染和模拟制作场景效果,最终达到真实人物与虚拟互动的效果,带动消费者的参与度。成都微力互动是国内其中一个可以提供解决方案的领航团队。
三、总结
虽然AR技术在近20年来取得了很大的发展,但是还是存在很多难题。目前来看,市场需求是很大的,而供应方面却略显不足,尤其是拥有核心知识产权,专利产品及服务质量过硬的企业并不多,行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段,行业需求巨大,发展前景好,这是毋庸置疑的。但如何保持行业的健康,稳定且可持续发展,需要业内企业的共同努力。
