AR技術(shù)與長(zhǎng)春的文化遺產(chǎn)

陶銘楠（長(zhǎng)春建筑學(xué)院文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)學(xué)院）

■ AR技術(shù)的來(lái)歷與前景

AR就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也被叫做擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)。在設(shè)備上輸入預(yù)設(shè)的圖片、模型和空間位置數(shù)據(jù)，通過(guò)攝像頭采集圖像或者地形數(shù)據(jù)，指南針采集方向信息，陀螺儀確定水平角度，如果攝像頭掃描到預(yù)設(shè)對(duì)象并成功識(shí)別，就會(huì)在移動(dòng)設(shè)備硬件上計(jì)算掃描對(duì)象的角度與空間位置，將預(yù)設(shè)的模型相疊加顯示在設(shè)備屏幕上。

任何事物在發(fā)展初期都是不成熟的，1990年AR出現(xiàn)，到現(xiàn)在，我們依然在不斷完善以求完美。目前的AR技術(shù)還不算太成熟，物體的跟蹤存在延遲和誤差，在我看來(lái)AR技術(shù)還有很大的提升空間。但就目前來(lái)說(shuō)AR技術(shù)的出現(xiàn)為我們帶來(lái)一個(gè)全新的生活方式，一個(gè)額外的選擇。

不僅圖像，甚至聲音，味道，嗅覺(jué)，觸覺(jué)等信息都可以錄入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)碼，連接到人體的感覺(jué)接收器官上，放大人體對(duì)周?chē)h(huán)境的感知。

完美的AR技術(shù)可以將現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景和虛擬3d影像無(wú)縫疊加，讓人無(wú)法從肉眼或感官上分辨出其中的違和之處。

任何好的技術(shù)首先應(yīng)用的是軍隊(duì)，雖然現(xiàn)在世界大體保持和平狀態(tài)，但不能排除戰(zhàn)爭(zhēng)的可能，AR技術(shù)可用于軍隊(duì)訓(xùn)練或戰(zhàn)場(chǎng)輔助，前者訓(xùn)練時(shí)不需要彈藥、燃料，對(duì)場(chǎng)地要求低，可以為軍隊(duì)節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)，不存在誤傷、載具墜毀等突發(fā)情況，更加的安全。后者則可以進(jìn)行敵我識(shí)別、任務(wù)指示、危險(xiǎn)提醒等，讓作戰(zhàn)效率更高。

AR在教育方面也是可以勝任的，現(xiàn)在傳統(tǒng)的板書(shū)（多媒體）教學(xué)讓大部分學(xué)生容易犯困，而新穎的計(jì)算機(jī)（網(wǎng)課）教學(xué)模式讓學(xué)生通常會(huì)把注意力分給其他的app或應(yīng)用軟件，無(wú)法把注意力集中在老師的課程上。這方面AR既可以保證板書(shū)（多媒體）教學(xué)的趣味性，同時(shí)屏蔽了計(jì)算機(jī)教學(xué)中其他軟件的干擾。

相較于其他的游戲，AR游戲有著其他游戲無(wú)法相比的優(yōu)勢(shì)，不用佩戴沉重的VR眼鏡，PC端游戲沉浸感極差，廣闊的游戲空間和借由AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多變的游戲場(chǎng)景，輕便的游戲設(shè)備，帶給人的則是1+1＞2的杰出體驗(yàn)。

■ 現(xiàn)今AR科研的形勢(shì)

由于新冠疫情原因，國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形勢(shì)并不友好，高科技產(chǎn)業(yè)的研發(fā)停滯不前，就像前車(chē)之鑒的VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一樣，技術(shù)沒(méi)有重大突破，產(chǎn)品沿用老舊技術(shù)，舊有的用戶體驗(yàn)得不到增強(qiáng)，而居高不下的價(jià)格導(dǎo)致新增用戶流量稀少，這就導(dǎo)致投資商的資金無(wú)法回籠，無(wú)法在科研上投入更多的資金，科研沒(méi)有資金的后果就是技術(shù)更新產(chǎn)出困難。這是近似一個(gè)死循環(huán)的問(wèn)題。新技術(shù)的研發(fā)并不是說(shuō)有付出就有收獲，更多時(shí)候則是投入的資金伴隨著實(shí)驗(yàn)的失敗一起付諸東流。

現(xiàn)在的AR產(chǎn)品并不是大多數(shù)人生活中的必需品，不習(xí)慣的人甚至?xí)J(rèn)為AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛擬成像會(huì)干擾到正常生活，只有技術(shù)成熟后，AR產(chǎn)品才會(huì)變成人們生活中不可或缺的一部分。

現(xiàn)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的制作門(mén)檻隨著時(shí)間逐漸變低，制作程序的簡(jiǎn)化讓越來(lái)越多的普通人，只需要找到一篇通俗易懂的教程，下載一個(gè)版本正確的unity3d，注冊(cè)一個(gè)Easyar賬號(hào)，然后按照教程的指引按部就班的去做，很輕易的就可以得到一個(gè)簡(jiǎn)單的ARexe文件，雖說(shuō)非常簡(jiǎn)陋，但從技術(shù)角度來(lái)講，普通人也可以自己制作自己的AR軟件。

■ AR與VR的對(duì)比

AR技術(shù)和VR技術(shù)的區(qū)別：沒(méi)有接觸過(guò)AR和VR這兩方面的人很容易將這兩個(gè)概念搞混，但其實(shí)AR與VR是兩種完全不同的東西。

AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）：從字面理解就是通過(guò)外置設(shè)備增強(qiáng)我們對(duì)現(xiàn)實(shí)信息的接收。我們可以看到真實(shí)的東西，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)只是在我們的視網(wǎng)膜上添加了一些不存在于現(xiàn)實(shí)的虛擬事物，從而讓我們對(duì)世界的感知不在受制于我們的感受器官。

VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）：而虛擬現(xiàn)實(shí)則完全不同，這種技術(shù)是用3d影像完全替換了我們對(duì)外界的感知，讓我們沉浸在由計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界。

而這兩種技術(shù)使用的設(shè)備也是完全不同，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的設(shè)別外形更接近眼鏡，對(duì)于成像沒(méi)有太過(guò)苛刻的需求，非常輕便。而現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備通常比較笨重，像是一個(gè)放大版的夜視儀，方方正正的比較沉重，和臉部貼合部分有橡膠圈，使用時(shí)需要緊貼面部防止漏光影響使用效果，鏡片部分一般為圓形的凸透鏡。

■ AR技術(shù)與長(zhǎng)春的文化遺產(chǎn)

長(zhǎng)春物質(zhì)與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)是我們共同的財(cái)富，歷史的沉淀讓我們得以發(fā)現(xiàn)這些遺產(chǎn)中蘊(yùn)藏的巨大價(jià)值。

千年以來(lái)，我們通過(guò)腳步丈量世界，用雙眼去探索未知，用竹簡(jiǎn)和紙張去記錄歷史，近十幾年來(lái)，我們的新媒體技術(shù)有了巨大的突破—AR技術(shù)。AR技術(shù)賦予我們足夠大的空間用另一種方式去記錄和保留歷史。

曾幾何時(shí)，我們只能通過(guò)老一輩人口中，老舊的照片上，一磚半瓦的殘?jiān)珨啾谏险业綒v史遺留的痕跡。而現(xiàn)在，通過(guò)AR技術(shù)，我們可以掃描圖片或地形重溫當(dāng)年繁華的光景。

理想狀態(tài)下，平時(shí)出行游覽，AR技術(shù)集成在眼鏡等可視穿戴設(shè)備上，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)大量識(shí)別圖片和模型，時(shí)刻掃描周?chē)鷪?chǎng)景與地形，在佩戴者眼前呈現(xiàn)出一個(gè)和現(xiàn)實(shí)不一樣的3d立體世界。通過(guò)掃描場(chǎng)景中的標(biāo)志物來(lái)定位設(shè)備的位置與姿態(tài)，為佩戴者還原出歷史中的場(chǎng)景或發(fā)生的事件。

■ 困難

以目前的硬件及網(wǎng)絡(luò)水平，很難做到瞬時(shí)計(jì)算，即鏡頭掃描到預(yù)設(shè)圖片，再到模型投放到顯示屏幕上與預(yù)設(shè)圖片組合，這中間有一個(gè)輕微的延遲。這種不協(xié)調(diào)帶來(lái)的惡劣影響會(huì)在眼鏡等可視穿戴設(shè)備上無(wú)限放大。例如，在街道上行走，眼鏡上投放著周?chē)穆窐?biāo)和廣告，如果佩戴者突然因?yàn)槟承┦虑檗D(zhuǎn)動(dòng)頭部，顯示器上顯示的模型就會(huì)由于計(jì)算延遲拉出殘影，甚至攝像頭捕捉失敗導(dǎo)致成像消失。

因?yàn)閿z像頭需要時(shí)刻掃描周?chē)跋?，必須?shí)時(shí)開(kāi)啟，當(dāng)客戶習(xí)慣了AR技術(shù)的虛擬成像，可能會(huì)造成一些很不好的結(jié)果。例如，輸入密碼時(shí)忽略了AR的存在，忘記關(guān)閉攝像頭，很容易導(dǎo)致隱私泄露。需要龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)支撐，才能做到到處都有虛擬標(biāo)識(shí)、講解員、廣告的程度。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致當(dāng)前AR的實(shí)用設(shè)備效果不盡如人意。

■ 好處

在現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)我們想要重溫歷史的腳步時(shí)，如果沒(méi)有AR，我們只能在干巴巴的博物館或者殘破的廢墟中游蕩。

AR技術(shù)可以幫助我們節(jié)省大量的空間、人力資源等。帶上AR可視移動(dòng)設(shè)備，任何地方都可以是講解牌、警示牌和標(biāo)語(yǔ)。

有些人在游覽歷史遺跡的時(shí)候會(huì)覺(jué)得導(dǎo)游或講解員很煩，無(wú)法在遺跡中隨意行走，享受遺跡中人流稀少的偏僻道路。AR技術(shù)會(huì)為我們解決這個(gè)問(wèn)題，掃描遺跡中隨處可見(jiàn)的識(shí)別圖和標(biāo)語(yǔ)牌，可以生成一個(gè)呼之即來(lái)，揮之即去并且非常敬業(yè)的虛擬講解員。既省去了人工成本，又避免游客嫌講解員啰唆。

■ 關(guān)于設(shè)備

移動(dòng)穿戴設(shè)備應(yīng)具備攝像頭、顯示器、耳機(jī)、電池和一個(gè)WIFI接收器，并盡可能減輕重量以減少佩戴者的負(fù)擔(dān)。

對(duì)于以眼鏡為主體的設(shè)備，這些配件尤其是電池相對(duì)于鼻梁和耳根來(lái)說(shuō)過(guò)于沉重。長(zhǎng)時(shí)間佩戴會(huì)對(duì)耳根造成壓迫導(dǎo)致發(fā)紅疼痛。解決方法，WIFI發(fā)生器和電池可由數(shù)據(jù)線鏈接，外掛在使用者衣服上，減輕屏幕的重量。不過(guò)參觀歷史遺跡的大多是中老年人，很多人都佩戴有老花鏡，眼鏡型設(shè)備對(duì)于他們來(lái)說(shuō)并不友好。

對(duì)于以耳機(jī)為主體的設(shè)備，顯示器就會(huì)獨(dú)立出來(lái)，變成一個(gè)非常脆弱的裝置，實(shí)用成本過(guò)于高昂，這點(diǎn)在公共設(shè)施上是無(wú)法接受的。并且由于缺乏固定裝置，導(dǎo)致耳機(jī)型設(shè)備在彎腰時(shí)可能會(huì)脫落。

與一般的移動(dòng)顯示終端不同，由于AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)在于讓人們看到一個(gè)近乎現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景，所以AR的交互終端是很少有需要物理觸碰的按鈕的，為了讓用戶得到更真實(shí)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，人機(jī)之間的交互是非常重要的一環(huán)。以我們現(xiàn)有的交互模式可分為語(yǔ)音識(shí)別、手勢(shì)交互、體感操作和視線捕捉。

就語(yǔ)音方面來(lái)講，這種技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展的越來(lái)越成熟，從之前的錯(cuò)漏百出，到現(xiàn)在已經(jīng)可以正確地識(shí)別普通話，從微信的語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字功能可以片面地看到這方面的成果。不過(guò)在背景噪音雜亂的地方，干擾很強(qiáng)，語(yǔ)音輸入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到操作AR的程度。

對(duì)于手勢(shì)操作這種技術(shù)，用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊、拖動(dòng)、拉拽等來(lái)操控半空中懸浮的三維影像和UHD界面，像微軟、谷歌等許多家公司的AR眼鏡產(chǎn)品都在使用這項(xiàng)技術(shù)，這可能是語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)沒(méi)有得到突破前最好的操作方式。

視線捕捉則是通過(guò)攝像頭來(lái)感知和計(jì)算用戶的眼球角度，從而計(jì)算出用戶視線方向，增強(qiáng)用戶視線方向上的虛擬成像，使得用戶的人機(jī)交互使用體驗(yàn)得到增強(qiáng)。

至于體感操作，這個(gè)可以理解為大部分AR識(shí)別技術(shù)的一個(gè)總成集合，包括但不限于3d臉部識(shí)別、面部表情識(shí)別、物體追蹤、語(yǔ)音識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等。

系統(tǒng)小型化，增加單位體積電池的電容量，增強(qiáng)硬件運(yùn)算速度，降低開(kāi)發(fā)門(mén)檻，降低硬件與軟件成本等問(wèn)題依然是橫在AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備大范圍普及面前的天塹。

■ 總結(jié)

不論如何，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)對(duì)我們未來(lái)的生活方式造成巨大的改變。如果駐足不前，不進(jìn)步，不接受新事物，就會(huì)被世界拋棄。幸運(yùn)的是這種改變終歸大部分是好的，行動(dòng)方便，節(jié)省經(jīng)費(fèi)，增強(qiáng)效率……隨著技術(shù)不斷完善，用戶體驗(yàn)不斷增加，廣大群眾的接受程度也會(huì)上升，這大概是未來(lái)的趨勢(shì)。