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发布时间:2021-02-26 09:13:15

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作者:李苗著

出版社:社会科学文献出版社

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AR:场景互动神器

AR:场景互动神器试读:

时代孕育梦想,责任催生行动

——“岭南广告学派丛书”总序[1]杨先顺

创建岭南广告学派,这是一位德高望重的广告传奇人物的梦想,也是几代广东广告人的共同期待,更是岭南广告学者的责任与使命!

2015年3月6日傍晚,一个令人震惊的消息在微信朋友圈迅速传开,人们将信将疑,但最后不得不面对这一残酷的现实:被尊为中国广告界教父的广东黑马广告有限公司董事长张小平先生(黑马大叔)与世长辞。“跨界奇人,如今真臻化境;脱缰黑马,从此任性天堂”(《羊城晚报》标题)。时过一年,黑马大叔的音容笑貌依然历历在目,黑马大叔的谆谆嘱托依然在耳边回响。在他去世前的几年,他曾在多种场合提出创立岭南广告学派。在2014年召开的第二届数字营销传播研究与应用国际研讨会暨暨南大学广告专业创办20周年庆典大会上,他特别强调广东广告学界应大胆创立“岭南学派”,要形成自己的研究特色。为完成黑马大叔的生前愿望,秉承其敬畏专业、热心公益的“黑马精神”,广州市广告协会学术委员会常务委员会决定,整合广州各高校广告学研究的力量,出版“岭南广告学派丛书”。

众所周知,在中华文化的璀璨星空中,岭南文化独放异彩,熠熠生辉。岭南文化富有独特的精神气质:开放包容,敢为人先,求真务实等。其中岭南画派更以其独树一帜的画法成为中国美术史上的瑰丽宝石,被誉为“中国传统国画中的革命派”,兼容并蓄,锐意创新。在岭南文化的浸染之下,改革开放后的广东广告业也呈现出勃勃生机,一度成为中国广告界的排头兵和生力军,曾创造了当代中国广告史上的诸多奇迹:在国内最早导入CI理论与实务,报纸广告量曾居全国之首,在全国最早创办大型日报广告版,各类广告大奖的获奖数量与质量在国内名列前茅,中国广告第一股(省广股份)成功上市,国内第一家本土4A协会(广州市广告协会综合性广告代理公司委员会)在羊城诞生,等等。随着数字化时代的到来,广东广告界也加快了数字化转型的步伐,一些数字营销公司也迅速成长,蔚为壮观。

在广告学界,1985年暨南大学傅汉章教授等冒着被某些极“左”人士批判的风险,出版《广告学》一书,在全国形成了广泛影响。20世纪90年代中山大学市场营销学专家卢泰宏教授等出版《广告创意100》,一度成为炙手可热的畅销书。同一时期暨南大学传播学专家吴文虎教授出版《广告的符号世界》,这是国内首次运用符号学理论研究广告的专著。近年来广东广告学者也紧跟信息革命的大潮,将研究领域转向数字化时代广告的转型、升级与变革,涌现了一批颇有影响力的著作,如华南理工大学段淳林教授的《整合品牌传播——从IMC到IBC理论建构》、深圳大学吴予敏教授的《广告学研究专题导引》、暨南大学星亮教授的《演进与诠释——营销传播学理论演进研究》、阳翼教授的《数字营销》、谷虹副教授的《品牌智能:数字营销传播的核心理念与实战指南》等等。广东各相关高校的广告教育也是各具特色,精彩纷呈。1989年深圳大学在广东率先创建广告学本科专业,在教学上倡导“从作业到作品、从作品到产品”的实战理念,教学成果丰硕。2011年暨南大学成功申报新闻传播学一级学科博士点,在华南地区首设广告学专业博士点,在本、硕、博的人才培养上侧重数字营销传播的实践和研究,其培养的学生毕业后获得戛纳国际创意节(原名戛纳国际广告节)金奖和银奖。华南理工大学广告学专业则侧重品牌传播方向,注重产学研结合和文理交融,其毕业生颇受大型企业的欢迎。中山大学在媒体创意、新媒体传播和公共关系的教学上具有强劲的实力,逐步形成“以通识教育为基础、以创意教育为中心、以实践教学为重点”的教学特色。广州美术学院依托国家广告产业园,将校外著名企业引进校园,探索出人才培养的新路径。广东轻工职业技术学院近些年异军突起,被列为国家示范性高职院校建设单位,学生在各类广告赛事中屡获大奖,形成了著名的“广轻现象”。此外,广州大学广告学专业围绕培养新媒体广告人才这一定位,在硕士研究生和本科教学上推出新媒体广告人才的“1+2+3”校企协同培育模式,推进广东省教学质量工程——卓越广告人才培养计划,注重与广州企业的产学研合作,服务本地经济;广州外语外贸大学借助外语优势培养国际化广告人才;华南农业大学的黑天工作室形成了独特的教学模式,获得了可观的成果;广东财经大学广告专业则以经济学科为依托,培养广告策划、设计与经营管理人才;等等。

总之,广东广告业界的实践探索和广告学界的研究与教学为岭南广告学派的建立奠定了良好的基础。

岭南广告学派旨在弘扬岭南文化的精神气质,在广告研究领域努力形成自己的特色,追逐岭南广告人的学术梦想。岭南广告学派至少应具有如下三个特点。

首先是前沿性。岭南地处改革开放的前沿,近现代变革思想与改革行动大都源于广东,在广告学术研究上亦应如此。面对经济的转型、媒体的剧变和市场的跌宕,中国广告的未来将走向何方?对此,岭南广告学派必须有与时俱进、新颖独到、高瞻远瞩的理论回应。

其次是务实性。求真务实,不慕虚名,不从理论到理论,不从概念到概念,这是岭南文化的优质基因,理应成为岭南广告学派又一重要的价值取向。目前国内有关广告学的研究主要有四种范式:一是从广告实务中归纳总结广告运作的原理和工具,大都是广告从业者的经验凝炼和提升,这本质上是经验式的研究;二是运用经济学、社会学、心理学和传播学的研究方法,对广告学的各类微观问题进行深入细致的定量研究,提出改进和优化现有广告的建议,此可谓实证式的研究;三是以开阔的视野、敏锐的洞察、充分的理据,从宏观上总结广告演进和发展的趋势,可称为引领式的研究;四是从文化批判的角度反思广告的负面效应及其根源,并对广告如何健康有序和规范发展提出建言,此可谓批判式的研究。无论哪一种范式,其研究归旨都是为广告实践提供实实在在的指导和帮助。

最后是跨界性。这是岭南文化的开放包容性对于岭南广告研究的一种应然要求。黑马大叔本人就被誉为“跨界艺术家”,他活跃于广告界、艺术界和慈善界,且成绩斐然。2008年蓝色创意集团撰写的《跨界》一书出版,该书认为“跨界不只是一种行为,更是一种思维方式”。岭南广告学派的跨界性表现在:营销与传播的融合、人文和技术的对接、数据分析和创意设计的联姻、业界与学界的互动、本土和国际的交融、艺术和科学的协同,等等。

鉴于广东各高校在广告学研究方面的不同特色,岭南广告学派丛书中的著作既要有统一的学术追求,又需要有不同的研究旨趣,因此本丛书将从不同研究系列展开,如岭南广告学派丛书之数字营销传播研究系列、岭南广告学派丛书之品牌传播研究系列、岭南广告学派丛书之广告文化研究系列、岭南广告学派丛书之设计创意研究系列、岭南广告学派丛书之应用执行研究系列等。

黑马大叔曾说:“活着,能做点事,幸甚!活着,能为人做点事,缘分!活着,能为人类做点事,本分!”让我们以此共勉,共同追逐大叔的梦想,共同担当时代的重任,共同见证岭南广告学派的荣耀!

[1] 作者为暨南大学新闻与传播学院广告系教授、博士生导师,广州市广告行业协会学术委员会主任委员。第一章AR的前世今生第一节AR的历史——起源与发展

实际上,早在20世纪60年代增强现实(Augmented Reality,AR)技术就已经被人类发明,但一直未曾真正走进大众视野,它为人们所知晓的一个标志性事件是2012年4月美国谷歌公司推出了一款名为谷歌眼镜(Google Project Glass)的新产品。谷歌眼镜是一款基于AR技术研发的“拓展现实”眼镜,虽然目前看来,大众对于该产品的使用效果评价不高,但这并不影响谷歌眼镜成为当时最热门的话题之一,直到今天,仍然有大量观望者对谷歌眼镜的研发抱有高度期待。随着AR技术在研发和实际运用过程中逐步成熟,如今在我们生活的各个方面都能看到AR技术的身影。例如,在建筑领域,利用AR技术可以使城市规划方案的展示效果更加形象生动,即可以很直观地在图纸上向人们展示与图纸比例尺寸相当的各种虚拟建筑模型;在文化教育方面,AR技术让久远的历史文化变成可观可感的影像信息,为我们追溯历史文化拓宽了视野,为传统教育构建了新的方式和方法;在航空领域,装配及维修飞机等方面的工作也都可以利用AR技术提高效率和精准度,目前已经有国家开始在飞机机翼生产组装环节使用AR技术;在医学方面,医生利用AR技术能够更加精准地进行手术操作,从而更加顺利地完成手术。Satoh研究组还将AR系统用于室内装饰设计,在一个简陋的房间内,用户可以通过头戴显示器看到装饰一[1]新的室内虚拟场景。

一 追溯AR

AR技术作为目前国际上备受关注的新技术,其起源、发展和研究内容与虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术颇有渊源。AR技术是以VR技术为基础发展起来的,故研究其发展历史要从VR技术的起源入手。被称作灵镜技术的VR技术在20世纪60年代就已出现,其技术概念由美国计算机科学家Ivan Sutherland首次提出,包括交互图形显[2]示、力反馈装置以及声音提示的虚拟现实系统等基本思想,Ivan还制作了一个简单的虚拟现实原型机(见图1-1)。该原型机名为“达摩克利斯之剑”,应用了立体显示、虚拟画面生成、虚拟环境互动以及头部位置跟踪等技术,但在当时产生的影响并不大,人们似乎不太关注这些,因此VR技术也就没有成为那个时代的话题。图1-1 虚拟现实原型机“达摩克利斯之剑”

图片来源:www.766.com。

注:本书图片若无特别说明,均来源于网络。

到了20世纪80年代初,美国VPL公司的创始人杰伦·拉尼尔(Jaron Lanier)以自己的设计研究为基础提出了“虚拟现实”的概念,即利用电脑技术模拟产生一个三维虚拟世界。在这样的世界中,使用者可以从视觉、听觉、触觉等方面进行模拟体验。拉尼尔研发出一款价值10万美元的虚拟现实头盔,并将其作为商品投入市场,这也是VR技术第一次作为商品产生经济价值。但是受限于芯片技术及计算机技术发展的滞后,这款设备成本过高,其最早的应用领域是军事及工业方面。这一技术发展至后期才吸引了不少企业的注意,包括一些拍摄好莱坞电影的公司。斯皮尔伯格导演的《少数派报告》就得益于拉尼尔的指导。拉尼尔与编剧、导演一起勾勒出场景和故事线,电影中一切酷炫的交互式设备也都要归功于拉尼尔。在虚拟现实初步发展的过程中,拉尼尔为它做出了很多的努力和贡献,也由此被公认为“虚拟现实之父”。“虚拟现实”就是利用计算机搭建的虚拟环境,部分或全部取代现实生活中的真实环境,利用传感及运动跟踪技术实现用户与虚拟世[3]界的自然交互。这可以让用户产生亲临真实环境的体验感。研究者根据沉浸体验程度和交互程度两方面的层次差异划分虚拟现实的类型,具体可分为4种:桌面式、沉浸式、分布式和增强式VR 系统。其中,增强式VR 系统也就是本书中所要探讨的AR技术。

一般认为,AR技术是VR技术的一个重要分支,是包含在VR技术这个大背景下的特殊部分。AR技术能够与VR技术区别开来的特别之处在于它能与现实环境产生交互,能让用户在看到所处真实世界的同时也看到叠加在真实世界中的虚拟对象,这是一种我们经常在好莱坞大片里看到的能将真实环境和虚拟环境融为一体的虚拟系统。传统的VR技术让用户完全沉浸在虚拟空间中,虽然可以使用户产生身临其境之感,但其仿真度尚不尽如人意。而AR技术通过计算机系统产生虚拟信息,采用与其相匹配的外戴设备使用户在使用过程中通过听觉、视觉、触觉、嗅觉等一系列感官系统感知虚拟信息,使虚拟信息成为周围真实环境的组成部分,从而在用户对现实世界的一般感知中加上了对虚拟环境的感知,这样便从总体上增强了用户对周围环境的感知度。AR技术综合了光电成像、融合显示、多传感器、计算机图形、图像处理、计算机视觉等多种技术,能够用计算机产生的附加信[4]息对真实世界的景象进行增强或扩张。这种将真实环境和虚拟对象融合在一起的技术,能让我们看见真实世界中不存在的虚拟数字内容,是一种在虚实空间中产生的一致性结合与实时交互。它让用户看到的真实场景与计算机生成的虚拟信息完美融合,让用户身处真实和虚拟重叠或交错的融合环境之中,使其在这种融合的环境中得到一种全新的感官体验。

关于AR技术的研究最早可以追溯到1968年。美国MIT(麻省理工学院)的Ivan Sutherland教授研制出世界上第一台光学透明头戴式[5]显示器,用来实时显示计算机生成的图形。此项研究主要运用于军事方面,以此为基础,头戴式显示器在飞机、地面车辆以及舰只训练方面都有一定的表现。

20 世纪七八十年代出现了一些专门从事AR技术研究的机构,AR技术研究在美国空军、NASA、MIT、北卡罗来纳大学等研究机构中[6]展开。

20世纪80年代末至90年代初则是AR技术真正兴起的时期。1986年,美国莱特帕特森(Wright Patterson)空军基地Armstong医学研究实验室的Furness利用AR技术将射程、射击目标等军用信息叠加在飞行员视野之上制作而成的VCASS是早期研制的代表;同年,美国北卡罗来纳大学研制出可用于实现生物化学以及建筑可视化的 STHMD 增强现实系统。

1990年,在开发军事训练系统的过程中,波音公司的研究员Tom Caudell 和他的同事在辅助布线系统设计中首次提出了“增强现[7]实”这一名词。他们把简单布线路径和文字等提示信息实时地叠加在机械师头盔的显示器上,以方便机械师一步步完成拆卸过程,降低出错率。1992年,Louis Rosenberg 开发了首个可实际运行的AR系统Virtual Fixtures,这是第一个能使用户产生强烈的身临其境之感的增[8]强现实系统。

1993年,美国加州大学的Loomis等人开发了增强听觉的户外导[9]航系统,为视力障碍患者和盲人的出行提供语音导航。

1994年,医生利用超声波为孕妇产检,并运用AR技术在其腹部对应部位绘制出一个三维胎儿图像,通过头盔显示器了解胎儿的生长[10]发育情况。Hall 等人研制出一种用于办公室环境的AR系统。华盛[11]顿大学将AR技术应用于远程会议系统。20世纪 90年代后期,MIT研制了多种较为便携的 AR 技术系统。

2001年,希腊 INTRACO 电信的 Vlahakis 等人开发了基于移动增强现实的文化遗产导航系统,用户可以借助GPS 定位和无线通信技[12]术,感受在历史遗址上复原建筑模型的虚实融合情景。

2006年,诺基亚研究院的 MARA(Mobile Augmented Reality Applications)项目,在搭配有摄像头和传感器的手机终端上实现了[13]AR技术的应用。

2007年以来,随着iPhone 的问世,手机的功能被重新界定,手机的使用场景得到了极大拓展,大量基于移动AR技术的位置服务应用出现。例如,通过手机上的Wikitude应用,用户可以对附近的饭店、商场等信息进行辨识,同时还可以发表评论;另外一个应用Layar,其功能比前者更加强大,除了具有以上功能外,还可以帮助用户查看叠加在当前建筑上的历史信息和照片。这两个应用都是通过手持设备的 GNSS 模块和电子罗盘定位计算当前位置及手机摄像头朝向,通过无线通信网络获取用户兴趣点的相关信息,再将信息叠加、配准到[14]手机屏幕中,以达到虚实融合的效果。

2011年3月,台湾工研院将基于图像的建模方法和AR技术应用到[15]3D电视中,采用相机阵列捕获物体信息,重建物体三维模型,在具有预定义标注点的实拍场景中实现虚拟三维模型与真实场景的融[16]合,开辟了电视技术发展的一个新方向。

2012年9月,诺基亚的AR应用 City Lens 正式入驻 Windows Phone 应用市场,City Lens 可通过增强现实接口为用户实时显示镜[17]头中的餐馆、商场、机构及景点的基本信息,并分别给予评价。

2012年4月4日,谷歌公司宣布启动“拓展现实”眼镜项目(Project Glass),随后在其社交网络Google+上公布了“Project Glass”产品计划,并于4月5日正式发布“Project Glass”未来眼镜概念设计。2014年4月15日早上9点谷歌眼镜正式开通网上订购系统。

国内首个利用AR技术的平面媒体当属《成都商报》,其在2012年8月发布了一款名为“拍拍动”的移动应用软件。随后,日本《东京新闻》也开始使用AR技术,读者只需用手机扫描图片或者新闻就能在手机中看到相应的视频、3D动画、游戏等多媒体信息。《东京新闻》巧妙地将网络的优势与报纸结合,为平面媒体的读者提供了一个视听新环境。然而,AR技术在国内纸媒的应用尚未得到全面推广,新技[18]术拓展了纸媒的发展空间,也具有一定局限性。

2014年9月18日,西安市西京消化病医院消化六科主任郭学刚教授利用谷歌眼镜成功完成一例疑难病例远程查房会诊,这是国内首次[19]将谷歌眼镜用于临床医学远程查房。

AR技术的发展历史虽然只有短短几十年,但在这几十年间便已经硕果累累,其应用几乎涉及各个领域。社会需求是科技发展的第一动力,由此足以见得人类社会对AR产品的需求,同时我们也可以预见AR技术未来将有长足的发展。

二 AR技术国内外研究现状

AR技术的历史已有数十年,之前被当作糊弄人的把戏,而现在其展现了无限的开发潜力。它对信息超出三维空间的分层为世界构建[20]出一种新的体验,被称之为“合成的现实”。国外专注于AR技术研究的高校和科研机构大多将研究重点放在AR技术核心部分的算法、软硬件基础平台以及人机交互方式上,其中比较著名的研究机构有:美国华盛顿大学的Human Interface Technology Laboratory,其研究的开源项目ARToolkit是业内最早基于矩形识别标识进行三维空间注册的增强现实引擎;瑞士洛桑理工学院的Computer Vision Laboratory,他们研究的基于自然平面图像与立体物体识别追踪的三[21]维注册算法被公认为代表了业内领先水平。与此同时,一些技术公司将自己成熟的核心技术与特定行业需求结合起来,进行有针对性的产品开发。其中在业内比较有影响力的包括:美国ARToolworks公司,其拥有ARToolkit引擎版权并将自身软件开发库进行商业化模式的发布;德国Metaio公司,其拥有基于各种平面图像识别追踪技术的跨平台增强现实解决方案Unifeye,可应用于展会广告、设计展示、[22]原型展示、工业仿真、移动应用等领域。目前,美国北卡罗来纳大学、麻省理工学院、哥伦比亚大学、罗切斯特大学、波音公司、加拿大多伦多大学和索尼计算机科学实验室等都是从事AR技术研究的学术机构。

相较而言,目前国内研究AR技术的高校及科研机构较少。主要研究机构有:北京理工大学光电信息技术与颜色工程研究所、浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室、电子科技大学移动计算研究中心、暨南大学AR应用研究中心等。值得一提的是,北京理工大学光学系对AR头戴式显示器进行了研究,完成了对圆明园景观的[23]数字重建。浙江大学和 Intel 合作实现了增强现实环境下的自然人[24]手 3D 交互。国内许多船舶、航天航空等军工单位以及汽车制造企业都相继建立了大型虚拟现实和增强现实系统,但该设备成本相对高昂、花费较大。总的来说,国内研究机构和技术公司正朝着AR的方向不断前进,AR技术在国内仍具有很大的发展空间和价值。第二节AR的现状

一 现有产品展示

最近几年,AR技术在各个行业中初露头角便受到无数关注,相应的各种高科技产品也陆陆续续面世,尤其是在商业推广、启蒙教育、数字出版、游戏娱乐等领域均有所斩获,AR技术可被运用的广度可见一斑。

1.谷歌眼镜

若要说AR产品,那就不得不提2012年红极一时的谷歌眼镜。2012年4月,谷歌公司发布了一款“拓展现实”眼镜——谷歌眼镜(见图1-2)。它是一款集智能手机、GPS、相机等于一身的增强现实可穿戴式智能眼镜,用户只需眨眨眼睛就能实现拍照上传、收发短信及邮件、查询天气及路况等操作,让用户无须动手便可进行网上冲浪或者处理文字信息和电子邮件。与此同时,具有声控功能的谷歌眼镜还可以让用户使用本人的声音控制眼镜完成拍照、视频通话和辨别方向等操作。在使用过程中,如果用户对着谷歌眼镜的麦克风说“OK,Glass”,其右眼上方的屏幕上便会出现一个功能菜单栏等待进行下一步需求操作。从以上描述来看,谷歌眼镜就像是我们身上可佩戴式的智能手机。

谷歌眼镜在技术层面利用的是物理光学反射投影原理(HUD),即光源首先由微型投影仪投射到一块反射屏上,然后再由一块凸透镜折射到我们的眼球并在我们眼前形成一块虚拟屏幕,这样一些简单的文本和数据信息就可以清晰地显示出来。谷歌眼镜实际上就是微型投影仪、摄像头、传感器、存储传输和操控设备的结合体。安装在谷歌眼镜镜片上的微型投影仪和摄像头分别负责显示数据图像和拍摄,存储传输模块用于存储与传输数据,操控设备则有语音、触控和自动三种模式。图1-2 谷歌眼镜

遗憾的是,2015年1月19日,谷歌停止了谷歌眼镜的“探索者”项目。此前谷歌曾宣布这一项目将被取消,而谷歌眼镜的工作将被重[25]新分配至托尼·法戴尔(Tony Fadell)领导的消费类硬件部门。希望不久的将来,谷歌眼镜能够克服障碍并不断优化,再次以风靡世界的姿态隆重出世。

2.时光机器

伦敦博物馆也积极追赶科技前沿,利用AR技术为馆内展示增添新趣味。人们只需要下载一个名为“时光机器”的增强现实APP,把手机摄像头对准当前所在的位置,系统便会自动匹配出几十年前这个位置的样子。如图1-3所示,画面中一部分彩色画面是现代、时尚的伦敦街道景象,人们都在赶路;另一部分则是旧时的伦敦街景,擦鞋以及人们热闹聊天的场景。伦敦博物馆将GPS定位技术和馆内资料相结合推出的这款充满趣味性的手机应用,将地理信息与历史信息融合在一起,用户通过该应用即可体验到19世纪和20世纪的伦敦街景,仿佛进行了一场浪漫的历史时空之旅,从而产生一种时空的错位感,充满了乐趣。

在伦敦大部分城区都能使用该功能,用户可站在街头透过时光机器描绘的历史轮廓体验浓厚的文化气息。从实际意义上讲,这款增强现实的APP对于历史文化的传播有着强有力的推动作用,具有深厚的教育意义。图1-3 “时光机器”里的历史与现实图景

3.Zugara虚拟试衣间

Zugara的虚拟试衣间让试衣服变得非常简单,我们不需要去门店挑选各类衣服并排队等候试衣,只需要准备一台带摄像头的电脑和一个背景简单的空间,站在离摄像头1~2米的地方挥挥手,我们选好的衣物便会自动“穿”在身上(见图1-4)。我们还可以通过一些微调来调整衣物的位置使其看起来更加贴合自己的身体,让我们的衣服“穿”得更加自然,这样方便的操作省去了试穿衣物的麻烦,节省了不少时间。图1-4 Zugara虚拟试衣间

与以往的试穿网站不同,Zugara的使用相对简单,用户并不需要上传自己的相片及其他资料,直接站在摄像头前真人体验试穿即可。用户选中心仪的衣服,打开Zugara网站的试衣界面,对准电脑摄像头站立便可在Zugara网站的界面上看到自己穿上这件衣服的模样,所选中的衣服覆盖在用户的身体上,犹如用户真的穿着它,实时展现穿着效果。同时,Zugara还具有方便的SNS社交网站元素,试衣者可以对着摄像头摆出各种动作造型,随时把试穿的相片发送到SNS网站如Facebook、Twitter等,或录制试穿视频上传到YouTube上,即时与朋友沟通以获得点评意见和建议等。这仿佛是在现实生活中进行购物,增添了很多欢乐成分。当然,从商业模式上看,Zugara平台完全可以与各大电子商务平台或独立网店合作,通过在线试穿促使用户进行网上购物,这不仅给消费者省下了很多麻烦,也促进了商家的销售。

目前,Zugara还在不断改善这种增强现实的试穿技术,用户可通过输入一些身体数据如身高、体重等在线生成一个模拟人,与真人相互搭配,以保证试穿效果更加精准从而获得用户更多的认可。

4.AR Soccer虚拟颠球“AR Soccer虚拟颠球”是一款基于摄像头的运动类增强现实游戏,它利用摄像头拍摄现实场景,动态捕捉人物运动轨迹,以此调整虚拟足球的运动轨迹。打开应用后,用户把摄像头对着一块没有太多杂物的干净地板,一个足球便会在屏幕上出现,用户可以像真的踢足球那样用脚去踢它,只需眼睛盯住足球,左右脚连续不断地颠球即可(见图1-5),一旦足球落地或者飞出屏幕之外游戏就结束了。这款游戏非常适合球迷,既能训练球技也能愉悦身心,还能帮助缺乏锻炼的人在游戏中锻炼身体,运动和娱乐一举两得。图1-5 “AR Soccer虚拟颠球”界面“AR Soccer虚拟颠球”只是目前众多人机互动游戏中的一个,还有很多类似的小游戏,比如人机互动跳舞等,都是AR技术在实际生活中的应用。按照目前的发展形势来看,增强现实小游戏会在人类的生活中越来越普遍。

5.Wikitude Drive增强现实导航应用

平常开车出行时,我们都会使用车载导航,但通常难以根据车载地图判别前方路况,如路面是否出现拥堵或者前方100米处是否适合转弯等。有了Wikitude Drive增强现实导航应用,用户可以看到叠加了虚拟精确导航数据图像的周围真实街道的实时视图。Wikitude Drive可以在装有强力GPS导航的Android智能手机上运行,手机的摄像头可以提供路面的实时视频,进行三维路线标记叠加,并且可以调整透明度,这样司机就可以通过屏幕看到他们前方的交通状况。

借助于此应用,用户无论身处哪个地方:景点、商场、户外或者城市的某个角落,只需打开软件对着自己想了解的地方拍一张照片,屏幕上便会显示你所需要的与这个地方相关的信息,如酒店客房信息、餐厅评价和等位信息、景点介绍、路面交通信息等。如图1-6所示,用户在驾驶的时候使用此应用,其手机上会随着驾驶情况出现以实时视图形式显示的路况数据。此应用现在已经在欧洲、澳大利亚、北美市场得到了广泛认可。图1-6 Wikitude Drive增强现实导航应用

6.Word Lens

我们外出旅行尤其是出境旅行时经常遇到饮食、交通以及文化等方面的困难,这归根结底是语言交流问题。在旅行过程中,我们需要理解当地历史、文化、地理等方面的信息,这对于一个不熟识当地语言的外国人来说无疑困难重重,而Word Lens很好地帮我们解决了这个问题,即使不懂外语,我们也可以方便自由地去我们想去的地方,了解我们想要读懂的文字内容,当然前提是这种语言能够被Word Lens识别。

Word Lens的神奇之处在于只要用手机摄像头对准面前的印刷文字,它便可以进行实时语言翻译。具体原理是:打开手机上的 Word Lens,将摄像头对准用户难以理解、需要翻译的印刷文字,Word Lens即可利用光学字符识别技术(OCR)识别这些文字,再通过词典进行查找翻译;随后Word Lens利用AR技术将翻译好的文字覆盖在原有文字上,除了文字改变,摄像头对准的场景中的其他环境不会发生任何变化(见图1-7)。这样一来,用户就可以在手机屏幕中看到有翻译结果生成的真实场景。由于手机本地词典的辅助,翻译处理无须网络连接就可以完成。2014年5月,Google公司收购了Quest Visual(Word Lens的开发商),希望Google公司在取得影像翻译技术后,能在完善谷歌眼镜等产品的过程中获得更大的提升。图1-7 Word Lens使用场景

二 谁在用AR?

AR技术的核心包括二维图像识别跟随、三维实物识别跟随、显示技术、跟踪和定位技术等。在用户体验方面,实时人机交互技术最为重要,因为用户在体验过程中所得到的沉浸感和增强现实感便由此而来。新兴的人机交互技术并非一门独立的技术,而是融合了计算机视觉、心理学、人工智能等多种学科的交叉技术。AR产品的用户在使用过程中不但能看到周围的真实环境,还能看到计算机呈现的增强现实信息,这种信息可以是真实环境中存在的虚拟物体,也可以是与[26]存在的真实物体有关的其他类型信息。AR技术涉及各个学科的知识,同时也被运用到了各个领域之中,如教育、游戏及商业等。

1.教育、文化方面

AR技术具有独特的呈现方式,和教育相结合将会产生一种特别的个性化教学模式,这种人机互动教学带来的趣味可以提高学生的学习兴趣和自主性,也更符合学生的学习特点,从而实现教育质量的提升。索尼公司联手J.K.罗琳打造的首本增强现实图书Wonderbook,让用户仿佛置身书中场景并能与图书深度互动,如同真正进入了魔法世界一般。Wonderbook的外形和一本真正的书一样,用户通过PlayStation Move动作控制器可以随意创建与操纵数字画面,以此与图书进行互动。所有的动作都由PlayStation Eye摄像头记录并识别,用户与Wonderbook互动的效果将同时显示在屏幕上。例如,当你挥手时,PlayStation Move就会将该动作转换成一个围绕图书的神奇效[27]果,就像使用法术让龙复生一样(见图1-8)。既然现实中已经可以通过AR技术把小说的阅读方式变得如此丰富有趣,我们也有理由相信,在未来教科书的编撰及教育方式的创新中将会出现更加独特的表达。图1-8 Wonderbook的互动效果

另外,在博物馆展品展示方面AR技术也有所作为。传统的博物馆一般采取文物展示以及导览图的方式引导游客在展区中游览,但是这样始终难以突破二维的局限。参观者大多盲目地跟随展区设置的线路游览,隔着巨大的玻璃罩走马观花地观看博物馆中的展品。部分国家博物馆缺乏基础场景或是对场景的还原,如故宫博物院亦不具备第一手的挖掘现场,放想让参观者在这里产生身临其境之感实在是困难重重。自然博物馆中的史前动物展区更是如此,冷冰冰的化石被放置在展厅中,游客隔着巨大的玻璃感叹一下史前动物躯体之庞大,并未留下深刻的印象。AR技术的应用与发展为改变这一现象带来了新的契机。

美国自然历史博物馆的工作人员利用先进的3D技术,为馆内每一块动物化石“制造”了对应的“活体”,使冷冰冰的化石变得栩栩如生。游客点击化石或标本的相应部位,便会出现2块3D投影屏幕,点击部位正上方的屏幕展示该动物的活体形象,这是对古生物进行的技术性复原,活灵活现;另一块屏幕则是关于这一化石或标本的介绍。这样博物馆的动物区不再是仅展示一个个死气沉沉的标本,而是成为一个真正的动物世界,恐龙会对你点头,鳄鱼也可以友善地打招呼,丛林中那些凶猛的猎食者简直就要走到你的面前。最奇妙的就是我们生活在丛林中的祖先,博物馆巧妙还原了原始人的生活环境,原有的展示不过是几个原始人站在丛林中如木头人般一动不动,无法展示其进化过程,但是AR技术的应用让进化变成了一个我们看得见的进行时。每一个原始人在屏幕中各司其职、活灵活现,他们仿佛要让这些简单的劳动生活坚持上亿年的时间,从而进化出另外一个人类种群。不仅如此,历史文化区也发生有类似的变化,复活岛的巨大雕塑不再孤单地站在展厅中,AR技术让你可以走进复活岛,和每一个石人亲密接触,寻找其中伟人的脸庞。AR技术可以让我们进入复活岛、百慕大等神奇的地点,去经历人类历史上每一个精彩的瞬间,感知地球上每一处人类踏过的土地。AR技术让博物馆活了过来,使参观者不再是被动地去观看,而是可以全身心地去感知自然与文化。这样的方式增加了参观者与展品之间的互动,能够更加有效地达到传播知识的目的。

2.游戏、娱乐方面

AR技术运用在游戏中可以使场景多元化,你的游戏背景可以是客厅也可以是卧室,每一处生活场景都可以当作游戏的舞台。黑眼豆豆实景音乐游戏是由美国非常受欢迎的嘻哈流行乐团黑眼豆豆主唱William发布的一款iOS平台音乐软件,这是音乐类软件中首个具有360°互动效果的实景增强应用。玩家进入应用后就像看3D电影一样,仿佛置身其中。

对游戏玩家而言,增强自身在游戏中的代入感十分重要,玩游戏享受的就是情景设计感,AR技术将虚拟的场景实景立体地呈现,增加了玩家的互动体验感。玩家进入黑眼豆豆实景音乐游戏程序后,屏幕上将会出现一个360°玩转黑眼豆豆的音乐视频,用户可以针对自己喜欢的某个镜头任意缩放。游戏的场景是真实的物质环境,人们可以选择地点进行背景切换,这种可选择性代入了真实环境的体验,使真实与虚拟结合。黑眼豆豆成员的卡通形象将会在游戏启动后出现,玩家手握主动权,通过移动手机可以将黑眼豆豆放置在真实的环境中,场景可以自定义,还能够放大和缩小,比如你可以将人物缩小置于你的窗台上。此外,卡通人物还带有对话内容。

该游戏同时满足了玩家的虚拟存在感。在以往,用户作为粉丝对于偶像是一种崇拜的心理,但在黑眼豆豆实景音乐游戏中,用户不再只是一个在视频外围观的粉丝,而是可以通过移动手机放大和缩小黑眼豆豆,将他们放置在自己设置的背景环境中,此刻的用户仿佛真的置身于一个专业的摄影棚,变成了摄影师为摆好pose的4位黑眼豆豆成员拍照。

如今我们喜爱的电影大片在拍摄过程中也开始使用AR技术,电影行业是最早采用AR技术且为我们所熟知的领域之一。导演可以借助AR技术直观地预览各种虚拟场景,电影最终的拍摄效果也能直接呈现。在日常的休闲中,观众通过AR技术可以在观看电视节目的同时,看见叠加在屏幕画面指定位置的相关实时信息。比如在电视上观看游泳比赛时,比赛成绩、选手信息等资料被实时叠加到对应泳道上,使我们可以更清晰地了解比赛的情况和结果。这种AR技术目前广泛应用于赛事直播、文艺演出中。

3.广告、商业方面

作为全球最大的家居用品商家,宜家在自我创新方面做足了功夫。虽然宜家的主要业务为家居产品销售,但其定期推出的新品目录俨然已成为众多热爱家居创意的消费者不可错过的学习手册。据悉,[28]宜家新品目录的发行量已经达到2.11亿份,数字十分惊人。宜家在2014年的新品目录中使用了AR技术,给消费者的选择过程带来了更多趣味,同时也能更好地帮助消费者选择心仪且合适的家居产品。

用户通过智能手机或平板电脑打开宜家的这款增强现实应用时,摄像头也会随之打开,在屏幕上我们能看到摄像头拍摄下来的现实画面。这时候用户只需在APP上选择自己喜欢的产品,这个产品的样子就会出现在现实场景中,就像真的存在一般,用户可以按照自己的想法将喜欢的家具随意“摆放”在自己的房间内(见图1-9)。另外,用户通过扫描目录上的产品也可以了解心仪产品摆放在自己家中的样子。该技术能够借助实体产品目录的标准尺寸来推算产品的实际尺寸,然后将产品与家中实景按照实际尺寸比例投放到智能设备的显示屏上。这样一来,用户就能够更直观地看到心仪产品摆放在自己家中的样子,对于款式是否搭配、尺寸是否合适等问题都能做到心中有数。图1-9 宜家增强现实应用

下面要谈的这款应用是Moosejaw X-Ray。为了让更多人了解自己的服装零售店Moosejaw,并参与“黑色星期五”的活动,该店工作人员想到利用高科技和人们喜欢窥探的心理开发一款AR应用,让大家可以看到宣传册上的模特穿内衣时的样子(见图1-10)。这款看似功能简单的应用抓准了用户喜好,一经推出便受到人们的欢迎,取得了非常不错的效果。这让Moosejaw在“黑色星期五”活动上的销[29]量上涨62%,同比增长37%。

从这些数据可以看到AR技术在提升企业知名度及影响力方面的作用,其不仅促进了产品的销售,而且使消费者在娱乐的同时增强了对该品牌的忠诚度,产生了一举多得的效果。图1-10 Moosejaw X-Ray增强现实应用的界面

4.医疗方面

AR技术在医学方面的贡献更为显著。AR 技术装备可以在医生进行外科手术时使用,以更好地为病人服务。通过使用磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging)、计算机断层扫描(Computed Tomography Scans)、超声波图像诊断(Ultrasound Imaging)等非侵入式传感器,医生可以实时又准确地收集到病人病灶的三维影像数[30]据集;借助一定的设备就能把这些搜集到的信息与被手术者的身体相结合。这就使得医生可以清楚地看到病人身体内部构造。这将在最低创伤手术中得到广泛应用。在做这种手术时,由于不能开刀,所以医生看不到病人身体内部的状况,故手术做起来特别困难。这个时候如果借助AR技术透视功能,就可以很好地解决这个问题。

目前,AR医疗应用已在国内外许多研究机构中被研究和开发。在北卡罗来纳大学教堂山分校,一个研究团队使用超声波传感器扫描了一个孕妇的子宫,生成了子宫中胎儿的3D影像,并在一个透视 [31]HMD 中显示(见图1-11)。通过这种方式医生便可以更清楚地看到母亲肚子里的宝宝的情况,AR技术相当于制造了一个3D 听诊器。图1-11 子宫中胎儿的3D影像

在日常的外科门诊中,AR技术也可以发挥其可视化的作用,无须开刀,外科医生便能清晰观察到病人身体内部状况和病情。AR技术可以为医生提供关于病人病情的多种视图,这些视图可以帮助医生在手术过程中进行精准操作。比如说,在一个手术中要在头骨上钻一个孔或者对血管进行结合,借助AR技术,医生就能知道如何精准地动刀,从而最大限度地避免对病人的二次伤害。

5.地图、生活方面

在我们的生活中以移动网络和移动设备地理位置为基础构建的信息综合服务系统便是广义上的导航及位置服务系统,这是当前信息服务业的重要组成部分。AR技术在这方面的应用最早出现在车载导航中。如今很多汽车生产商都在其高端车型中配备了这一技术,它能把地图和导航信息叠加显示在驾驶员一侧的挡风玻璃前部的半透明屏幕上。其不足之处是信息过于单一,不能与环境进行交互。

AR技术在地图上的应用已经非常广泛,其成果多数为虚拟3D模型式互动类地图,或是基于卫星及GPS技术的街景地图,常见的有谷歌地图、高德地图、百度地图等,其原理都是在卫星定位的基础上对街景进行拍摄并保存数据,随后进行数据整理,最终形成实景地图。微软也欲推出一款AR地图,使用户不仅能够看到实时的街景,更能看到街景附近的虚拟信息,甚至可以使用模拟人在大街上走动。

ROUTE 66 Maps + Navigation是一款已经投入市场使用的专业地图导航,支持安卓、iOS系统,在各大APP市场均可免费下载。这款“实景地图+虚拟AR导航”的应用,配备了全球最好的地图供应商TomTom、Autonavi和Sensis的地图,集导航、GPS、Follow me增强现实功能于一体。该地图高速敏捷,总结下来有以下突出功能:首先,具有高分辨率的3D建筑模型,支持全球100多个国家和地区;其次,Follow me增强现实功能能够提供不同颜色、款式的3D车型,并使其跟着画面中的车辆在实景地图中行驶,如同玩游戏一般(见图1-12);再次,支持点对点语音导航,使用者中途可以随意增加目的地,强大的硬件加速能够随时保持最佳路线与最短路线设计;最后,有白天与夜晚两个模式,可以从地图上直接连接至维基百科和当地天气预报,具有社交分享功能。图1-12 ROUTE 66 Maps + Navigation应用界面

在智能手机快速普及的大背景下,位置服务成为移动互联网必须提供的功能之一。随着人们对智能手机和移动网络的依赖度不断增加,AR技术开始朝着移动端发力,个性化和深度化的服务将在AR技术的帮助下趋于常态。技术原理为摄像头、GNSS 定位结合电子地图不断向移动终端实时更新地理环境和位置数据,随后通过基于AR技术的视觉、听觉提示为用户传达方位信息。与此同时,还可以通过挖掘人们在使用过程中的行为和偏好等数据信息,再将信息反馈到移动终端,提供带有个性化的兴趣推送服务。目前,不少旅行应用开始使用移动增强现实技术,为使用者提供实时自主导游功能。如Triposo这款应用就可以根据用户的具体情况将最相关的景点信息推送给用户,以便于其外出旅行时搜集各种信息。

6.工业、军事方面

如今,在复杂机械的装配、维护和维修等方面也可以运用AR技术来提高操作效率和精准度。悬浮在机械表上清晰的3D 虚拟指令图像,能够直观地给操作者提示详细的操作步骤,并提供多方位的观察视角,这要比只有文字和图片的操作手册更加易懂。在工业辅助设计领域,利用AR技术可以更加直观、高效、低成本地对工业设计效果进行评估分析;在工业维修领域,将多种辅助信息以增强现实的方式呈现给用户,包括虚拟仪表面板、设备内部结构、设备零件图及维修[32]工序等,有望改变制造业职工的培训模式。AR技术在工业方面的应用不仅提高了工作效率和精准度,对于工业技术革新也起到了一定的辅助作用。

在军事领域,AR技术早已在辅助驾驶、单兵作战、战场环境分析等训练活动中被应用。早在1968年美国MIT的Ivan Sutherland教授研制出世界上第一台光学透明头戴式显示器时,美国就率先将其运用到军事领域。目前,AR技术在军事领域的应用主要集中在增强战场[33]环境、军事训练及作战指挥等方面。AR技术可以为部队的训练提供新方法,通过增强的军事训练系统,为军事训练提供比实兵演习更加真实的战场环境;通过增强的作战指挥系统,指挥员能实时掌握各个作战单元的情况,有利于指挥员及时做出正确的作战决策。如美国NRL海军研究试验室开发的战场用增强现实系统(BARS),它为城市战场环境中各级指挥官和士兵之间传达三维战术信息提供了一个实[34]用平台。AR技术的日趋完善和成熟,将使其在未来军事工业领域产生更为广泛和深刻的影响。

此外,在航空航天方面,美国国家航空航天局已将AR技术应用于国际空间站组装、训练等工作中。欧洲航天局则侧重于把AR技术应用于空间机器人遥控、航天器设计、空间探测模拟等方面。小结

通过前文的论述可以看出,AR技术有着宽广的发展前景,不论是在旅行、购物等领域,还是在医疗、军事方面都有不可忽视的作用。虽然从1968年世界上第一台光学透明头戴式显示器问世到现在才不过短短几十年的时间,但AR技术已被应用于大多数领域,为人们的生活带来了许多便利和惊喜。作为涉及多种学科知识的交叉研究领域,AR技术仍需汲取各方知识以不断发展。可喜的是,如今诸多领域的研究成果都推动着AR技术研究,也吸引愈来愈多研究人员投身到AR技术研究中来。虽然AR技术在很多领域中都有着广泛的应用前景,这值得我们高度关注,但就研究现状来看大多处于起步阶段,还有很多的问题有待我们深入探究。相信在不久的将来,AR技术会在导航、设计、娱乐等领域有着更加广泛和亲民的应用。这种自然、有效的互动方式进一步拉近了人和计算机之间的关系。

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