AR增强现实眼镜,为何被称为“科学与技术的结合体”?

2024-05-17 11:13

1. AR增强现实眼镜,为何被称为“科学与技术的结合体”?

被称是因为AR的可以去把一些去不到的地方,立马变成3d呈现在眼前的感觉,就很真实。而且可以模拟试穿衣服,还可以运用人脸识别这个高科技去实现用户选择眼镜之类的。肯定是参杂了顶级的技术和科学家用心推出来的原理。                                                                                            由于需要将现实与虚拟场景结合,摄像头是必需品。只要是带摄像头的电子产品手机、IPAD等,都能通过安装AR软件,实现AR技术。

利用AR摄像头产品,让用户在现实世界中跟游戏中的角色进行交互式活动。比如很火的AR手机游戏精灵宝可梦、阴阳师“现世召唤”活动就是通过手机摄像头实现的。                                          在大型活动、舞台剧场、演唱会表演等各种大型现场。将虚拟对象与真实舞台完美叠加,透过大屏幕或投影仪为观众呈现出一个梦幻与现实混合的三维奇观。比如当下名声大噪的初音未来、洛天依等虚拟歌姬的演唱会,就是通过AR技术实现的。

因为VR是纯虚拟场景,所以VR装备更多的是用于用户与虚拟场景的互动交互。更多的使用是位置跟踪器、数据手套(5DT之类的)、动捕系统、数据头盔等等。VR设备往往是浸入式的,典型的设备就是Oculus rift。

简单来说,AR包含VR范畴,但是AR技术更高级、更难实现。随着科技的发展,AR和VR的界限也越来越模糊,两者在技术上融合得越来越密切,未来的交集也将越来越多。

AR增强现实眼镜,为何被称为“科学与技术的结合体”?

2. 发明优质的AR眼镜为何很困难?

最近一年,AR眼镜这个话题逐渐被各大媒体所关注,国际方面Magic Leap One、HoloLens 2都已发布,国内nreal、Rokid以及vivo等新品也已亮相,甚至华为AR眼镜、苹果AR眼镜也都呼之欲出,给人一种AR眼镜时代即将来临的错觉。

实际上,现如今的AR显示技术已经在军工等领域展开了多年开发和应用,而近些年的AR眼镜中的光学显示并未有较大的突破,反而更多是用于降低成本、缩小体积等方面。不仅如此,还有部分厂商宣称AR市场较达120度甚至更大。对此,AR公司DAQRI CTO Daniel Wagner给出明确态度,包括AR眼镜视场角、显示效果、eyebox等方面短期内可能不会有大突破。
市面上主流AR光学显示系统有:光学透视和视频透视两种。据悉,这两种AR光学显示系统都曾得到探索,不过视频透视法在头显重量、体积等方面有较大局限,因此大多数AR眼镜采用光学透视方案。

光学透视方案和常规眼镜类似,你可以直接看到现实世界,但光学模组并不是完全透明,由此通过真实图像叠加虚拟图像来实现AR现实。光学透视方案的缺点是,难以显示黑色或深色,因此阴影渲染很苦难。科学家们进行过一些尝试,但实用性并不高。

光学透视方案中又有多种光学原理,其中现阶端最常见的是:光波导和半反半透。目前包括Magic Leap在内的高端AR头显大都采用光波导显示技术,该技术的原理是微显示屏向光波导的一侧投射光线,通过全内反射原理,光线会在光波导内反射和传播,然后从另一边反射出来,最终反射到用户眼中。

光波导的优势是可以实现较小的机身体积,而劣势则是图像质量存在部分问题。此外,光波导光学效率较低,对微显示屏的要求也更高,现有光波导主要配合LCoS和Micro OLED微显示屏。

而半反半透虽然比光波导设计起来要复杂,但原理更简单,而且成本远低于光波导方案。Daniel表示:一个常见的误区是,即使是在追求大FOV的前提下,采用半反半透光学的AR眼镜也可以比Meta 2的体积更小。


视频透视AR方面,目前Varjo XR-1等VR头显已具备此功能,原理是直接在摄像头拍摄的画面上叠加虚拟内容,你观看的是屏幕的“虚拟内容”,看不到真实世界环境。其优势是,可让AR与真实环境融合更自然,劣势则是这种基于摄像头+屏幕的组合,对于光学显示方面存在较大不确定性,包括对比度、亮度、视场角等。

3. 面向消费者的AR眼镜还要等10年,AR的技术难点在哪?

因为用户需要一个更加小,更加轻盈的AR眼镜,而目前的技术,AR眼镜还无法做得更加轻巧一些,所以需要10年左右的时间,通过技术的进步,来进一步减少AR眼镜的体积。就在十年前,AR,VR还只是存在电影里的特效技术,而如今大众对AR,VR的设备已经触手可及了,尤其是一些科技巨头例如谷歌,苹果等公司,凭借自己的技术能力,已经打造出了更加成熟的AR体验,让电影里的东西走向了显示,但最近却有专家透露,AR眼镜真正走向消费者至少还要等十年。

最近脸书公司透露,自己将和制造商在明年推出第一款消费者版的AR眼镜,脸书的总裁透露,这是AR眼镜走向成熟最重要的一步。那是不是马上我们就能买到AR眼镜了呢。脸书首席科学家表示,真正面向市场,面向消费者的AR眼睛还需等待10亿以上,10年以后我们才有可能大规模的销售这AR眼镜,在这之前大家接触到的AR眼镜都是非常昂贵的实验品。
而不能量产的原因就是,目前AR眼镜还不成熟,无法做到像手机一样简单易携带,如果把眼镜做得很简单,很轻巧,那就不得不舍弃一些功能组件,比如视频通话,音频聊天等。同时AR眼镜的电池问题也无法解决,它的续航时间甚至比不上手机,而且眼镜上还有大量热量消耗,这对用户来说,体验是很糟糕的。
所以在解决这些问题之前,AR眼镜都不能得到量产,还需要更长的研发时间,才能补齐这些短板。而市场上大家能见到的AR眼镜几乎都是残次品,在功能上进行了大量的阉割,无法让用户得到真正好的用户体验。

面向消费者的AR眼镜还要等10年,AR的技术难点在哪?

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