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雷鋒網(wǎng)按：蘋果和谷歌相繼加入 AR 戰(zhàn)局后，該技術(shù)的火熱程度瞬間被拔高了一個層次，在數(shù)千萬潛在用戶面前，開發(fā)者也鼓起了干勁，準備為市場提供吸引力十足的沉浸式 AR 體驗，那些我們在視頻上見識過的神奇魔法仿佛即將成真。
確實，我們比以往更接近夢想成真，但事實上在沉浸式 AR 進入主流之前，我們在研發(fā)和設(shè)計上依然需要多年的努力。下面，我們就對 AR 面臨的三大關(guān)鍵挑戰(zhàn)進行一次概覽。
同樣的VR體驗中，不同視場效果比對
在 YouTube 上看炫酷的 AR 演示（雷鋒網(wǎng)此前介紹過很多）是一個事，在現(xiàn)實中體驗 AR 又是另一個事兒。即使是今天最為先進的便攜 AR 頭戴設(shè)備在視場方面也不夠理想，甚至與 VR 設(shè)備還差著一大截呢。
就拿微軟 HoloLens 來說，它已經(jīng)是市場上能買到的最好的 AR 頭戴設(shè)備了，但視場卻只有可憐的 34 度，而就連谷歌的廉價 VR 產(chǎn)品 Cardboard 都有 60 度的視場。
對 AR 來說，視場相當重要，因為要實現(xiàn)一定的沉浸感，AR 世界必須與現(xiàn)實世界無縫融合。如果不能實時看到眼前的 AR 世界，你就會不自然的挪動頭部“掃描”周邊環(huán)境，就像通過望遠鏡在看世界。這樣一來，大腦就無法通過直觀的映射將 AR 世界看作真實世界的一部分，所謂的沉浸感也會化為烏有。
其結(jié)果自不用說，沉浸感不夠強，無法變成人們的自然意識，也意味著，這并不能成為針對消費和娛樂市場的自然的人機交互。
不過，現(xiàn)在不是有了 Meta 2 AR 眼鏡嗎？它的視場可是達到了 90 度，難道這也不行嗎？
確實，Meta 2 是市場上視場最為寬廣的 AR 頭戴設(shè)備，它幾乎能與現(xiàn)在的 VR 產(chǎn)品媲美，不過 Meta 2 依然非常笨重，如果不犧牲一定的視場，就無法縮小光學(xué)系統(tǒng)的體積。
Meta 2 AR 眼鏡
Meta 2 的光學(xué)組件其實非常簡單，頭盔上那個巨大的“帽檐”里面藏著一個類似智能手機的屏幕，這塊屏幕角度沖下面向地面。此外，那塊巨大的塑料護目鏡則內(nèi)部鍍銀，它會把屏幕上顯示的畫面投射到用戶眼中。如果想縮小頭戴設(shè)備的體積，就得把屏幕和護目鏡同時縮小，這樣視場角度也會跟著縮小。對開發(fā)者來說，Meta 2 是絕對的神器，但如果放在消費市場上恐怕難有消費者問津。
ODG R9
ODG 也在運用類似方案做 AR 眼鏡，不過它們的光學(xué)系統(tǒng)有所瘦身，視場也降到了 50 度，一款名為R-9 的產(chǎn)品售價依然高達 1800 美元。以消費市場的角度來看，這家伙不但價格不合格，體積也不合格。與其相比，運用光導(dǎo)式技術(shù)的 Lumus 則利用 2 毫米厚的光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)了 55 度的視場。
Lumus
雖然 50 度的視場已經(jīng)相當不錯了，但與頂級 VR 設(shè)備 110 度的視場相比還是差距太大，而且消費者對視場的追求是無窮無盡的。Oculus 此前也表示，想實現(xiàn)真正的沉浸感，視場至少要達到 90 度，因此 AR 必須盡快翻過這座大山。
蘋果的 ARKit 和谷歌的 ARCore 都能給你帶來新穎且漂亮的 AR 體驗，但由于智能手機能力有限，這兩套系統(tǒng)只能理解平面上的“新世界”，這也是如今 iOS 上 99% 的 AR 應(yīng)用在墻面或桌面上玩耍的原因。
為什么非要是桌面或墻面？因為它們?nèi)菀追诸?。地板或墻壁的平面與另一地板和另一墻壁的平面相同，所以系統(tǒng)有信心假定這一平面能夠向所有方面延展，直到與另一平面相交。
注意，在這里我用了“理解”（understand）而非“感知”（sense）或“探測”（detect）等詞語，這是因為系統(tǒng)雖然能“看到”物體的形狀（除桌面和墻壁以外），但卻無法理解它們。
打個比方來說，當你看著一個杯子時，看到的絕對不是一個形狀。而且你已經(jīng)對杯子非常了解，那么了解程度有多高呢？
1. 你已經(jīng)知道杯子與它所在的平面截然不同；
2. 即使不看杯子，你也知道它有能容下液體和其他物體的空間；
3. 你深知杯子里的液體不會冒出杯口；
4. 你知道我們能用杯子喝水；
5. 你清楚的知道杯子很輕，容易被撞倒，從而導(dǎo)致杯子內(nèi)物體被拋灑出來。
……
看起來有點傻，不過我還能繼續(xù)往下說。這里我列出以上的文字主要是為了告訴大家，我們知道的常識計算機可不知道。它們只能看到一個形狀，而不是一個杯子。計算機無法得到杯子內(nèi)部的完整視圖并映射出完整的形狀，計算機甚至不能假定杯子內(nèi)部存在一定的空間。同時它也不知道杯子是獨立于其所在平面的一個對象。但你知道這一切，因為在你看來它就是一個杯子。
對計算機來說，只看到一個形狀可不行，它必須“理解”這個杯子。這也是多年以來我們在 AR 演示中把基準標記附加到物體身上，以實現(xiàn)更細致的追蹤和交互的原因。
那么為什么讓計算機“理解”杯子這么難呢？第一大挑戰(zhàn)在于分類，杯子有數(shù)千種形狀，大小，色彩和紋理。一些杯子還擁有特殊的屬性和用途，因此不同的杯子會適用于不同的場景和背景。
如果要類比，其難度就相當于寫一個幫計算機理解以上所有概念的算法，或者說寫幾行代碼來向計算機解釋杯子和碗之間區(qū)別。
僅僅是解決一個杯子的問題就能帶來如此巨大的挑戰(zhàn)，所以想把世界上成千上萬的物體都囊括進來就更加困難了。
如今，以智能手機為基礎(chǔ)的 AR 確實可以融入周邊環(huán)境，但交互起來卻很困難，這也是蘋果和谷歌不約而同選擇桌面和墻面的原因。現(xiàn)有系統(tǒng)無法與我們周邊的環(huán)境進行令人信服的交互，因為系統(tǒng)雖然能夠“看到”地板和墻壁，但無法“理解”它們。
想要我們幻想中的科幻式 AR 成真（如 AR 眼鏡直接顯示咖啡的溫度或微波爐剩余時間），我們需要系統(tǒng)對周圍的世界有更深刻的“理解”。
那么我們要如何跨越這座高山呢？答案中肯定要有所謂的“深度學(xué)習(xí)”。我們必須為各種類型的物體編寫出手寫分類算法，而且要知道，即使是普通算法也是超級復(fù)雜的任務(wù)。不過，我們可以訓(xùn)練計算機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，把這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為擁有隨時間發(fā)展而自動調(diào)整編程，并具有可靠地檢測周圍常見物品的能力。
業(yè)內(nèi)已經(jīng)有人開始在該領(lǐng)域進行探索了，他們也取得了一定的突破。在下面的視頻中，系統(tǒng)在檢測任意人類、雨傘、交通燈和汽車之間的差異上已經(jīng)有了初步能力。
使用 Tensorflow API 的物體識別
下一步，我們則需要大幅擴展分類，然后將以圖像為基礎(chǔ)的探測和與從 AR 追蹤系統(tǒng)采集到的實時環(huán)境映射數(shù)據(jù)融合起來。一旦我們能將理解周邊世界的能力賦予 AR 系統(tǒng)，就可以著手解決 AR 體驗的適應(yīng)設(shè)計挑戰(zhàn)了。
自適應(yīng) AR 設(shè)計
第三個問題還是要先打個比方。對于網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者來說，可靠、實用的設(shè)計規(guī)則是多年開發(fā)的成果，這也是網(wǎng)頁能適應(yīng)不同屏幕形狀的原因。不過，與自適應(yīng) AR 設(shè)計（Adaptive AR Design）相比，這只能算是一個簡單的任務(wù)，因為后者需要涵蓋跨越三維的任意環(huán)境。
這并非一個簡單的問題，即使在 VR 游戲設(shè)計行業(yè)，設(shè)計師還處在解決該問題的基礎(chǔ)階段，他們只能針對不同的游戲場所大小進行設(shè)計。一般來說，VR 游戲場所都是正方形或矩形，而且這塊空間都是玩家獨占，而 AR 要解決的麻煩可是復(fù)雜得多。
想像一下，即使住對門的鄰居，家里的家具和物品擺設(shè)也完全不同，因此要找到打造令人信服娛樂體驗的方法，設(shè)計師還需要打磨多年。畢竟這種娛樂體驗需要一個近乎無限的環(huán)境需求，它需要覆蓋從地面到天花板再放大到數(shù)以百萬計家庭和建筑的空間，當然室外環(huán)境也不能忘掉。
你可能會認為打造一個簡單的 AR 射擊游戲并不困難，因為游戲中的 NPC 會從特定房間中鉆出來。不過別忘了，如果不預(yù)先對環(huán)境進行映射，AR 系統(tǒng)連屋子里有另一個房間都不知道。
假設(shè)我們已經(jīng)解決了物體分類問題，即系統(tǒng)已經(jīng)可以在人類層面上理解你周圍的對象，那開發(fā)者該怎么利用這一突破打造游戲呢？
假設(shè)我們要打造一款簡單的農(nóng)場游戲，玩家可以在增強現(xiàn)實中種植并用杯子澆灌農(nóng)作物，但如果你周邊沒有杯子呢？是不是這游戲就沒法玩了？當然不是，開發(fā)者聰明著呢，他們準備了不少備用方案。玩家可以將手握成拳頭當杯子，傾斜拳頭時，水就會流下來。
搞定了以上這些問題后，我們就可以著手種地了。美國開發(fā)者希望玩家能準備一個屋子種十排玉米，但對于歐洲玩家來說，這樣的空間實在是太奢侈了，家里根本沒有這么多的空間供 AR 娛樂使用。
如果需要，這個故事還能繼續(xù)講述下去，但總的來說，如果我們想體驗不只是局限于地板和墻面的沉浸式 AR，我們需要設(shè)計出自適應(yīng) AR 游戲和應(yīng)用，它們會充分利用到我們周圍的空間和物體。通過一些巧妙的設(shè)計，我們就能控制無數(shù)的變量。
自適應(yīng) AR 設(shè)計是三大挑戰(zhàn)中最難實現(xiàn)的，但在能滿足需求的設(shè)備誕生前，我們可以先進行理論設(shè)計。
去年，不斷有人提出意見，稱 AR 和 VR 在成熟度上可以旗鼓相當，但事實上 AR 比 VR 落后好幾年。AR 確實是一個令人興奮的產(chǎn)品，但從硬件到感知再到設(shè)計，都有巨大的進步空間?，F(xiàn)在的 AR 確實趕上了好時候，這一領(lǐng)域相當開放，留給新來者去突破的機會和空間也很多，如果你有信心，現(xiàn)在絕對是進軍 AR 的好時機。
via RoadtoVR 雷鋒網(wǎng)編譯
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