AR技術與長春的文化遺產(chǎn)

陶銘楠（長春建筑學院文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)學院）

■ AR技術的來歷與前景

AR就是增強現(xiàn)實技術，也被叫做擴增現(xiàn)實。在設備上輸入預設的圖片、模型和空間位置數(shù)據(jù)，通過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設對象并成功識別，就會在移動設備硬件上計算掃描對象的角度與空間位置，將預設的模型相疊加顯示在設備屏幕上。

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技術還不算太成熟，物體的跟蹤存在延遲和誤差，在我看來AR技術還有很大的提升空間。但就目前來說AR技術的出現(xiàn)為我們帶來一個全新的生活方式，一個額外的選擇。

不僅圖像，甚至聲音，味道，嗅覺，觸覺等信息都可以錄入計算機，由計算機轉(zhuǎn)碼，連接到人體的感覺接收器官上，放大人體對周圍環(huán)境的感知。

完美的AR技術可以將現(xiàn)實場景和虛擬3d影像無縫疊加，讓人無法從肉眼或感官上分辨出其中的違和之處。

任何好的技術首先應用的是軍隊，雖然現(xiàn)在世界大體保持和平狀態(tài)，但不能排除戰(zhàn)爭的可能，AR技術可用于軍隊訓練或戰(zhàn)場輔助，前者訓練時不需要彈藥、燃料，對場地要求低，可以為軍隊節(jié)省大量經(jīng)費，不存在誤傷、載具墜毀等突發(fā)情況，更加的安全。后者則可以進行敵我識別、任務指示、危險提醒等，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（多媒體）教學讓大部分學生容易犯困，而新穎的計算機（網(wǎng)課）教學模式讓學生通常會把注意力分給其他的app或應用軟件，無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（多媒體）教學的趣味性，同時屏蔽了計算機教學中其他軟件的干擾。

相較于其他的游戲，AR游戲有著其他游戲無法相比的優(yōu)勢，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增強現(xiàn)實技術實現(xiàn)的多變的游戲場景，輕便的游戲設備，帶給人的則是1+1＞2的杰出體驗。

■ 現(xiàn)今AR科研的形勢

由于新冠疫情原因，國內(nèi)外經(jīng)濟形勢并不友好，高科技產(chǎn)業(yè)的研發(fā)停滯不前，就像前車之鑒的VR虛擬現(xiàn)實技術一樣，技術沒有重大突破，產(chǎn)品沿用老舊技術，舊有的用戶體驗得不到增強，而居高不下的價格導致新增用戶流量稀少，這就導致投資商的資金無法回籠，無法在科研上投入更多的資金，科研沒有資金的后果就是技術更新產(chǎn)出困難。這是近似一個死循環(huán)的問題。新技術的研發(fā)并不是說有付出就有收獲，更多時候則是投入的資金伴隨著實驗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，不習慣的人甚至會認為AR增強現(xiàn)實的虛擬成像會干擾到正常生活，只有技術成熟后，AR產(chǎn)品才會變成人們生活中不可或缺的一部分。

現(xiàn)在增強現(xiàn)實的制作門檻隨著時間逐漸變低，制作程序的簡化讓越來越多的普通人，只需要找到一篇通俗易懂的教程，下載一個版本正確的unity3d，注冊一個Easyar賬號，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簡單的ARexe文件，雖說非常簡陋，但從技術角度來講，普通人也可以自己制作自己的AR軟件。

■ AR與VR的對比

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

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

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

而這兩種技術使用的設備也是完全不同，增強現(xiàn)實的設別外形更接近眼鏡，對于成像沒有太過苛刻的需求，非常輕便。而現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實的設備通常比較笨重，像是一個放大版的夜視儀，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技術與長春的文化遺產(chǎn)

長春物質(zhì)與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)是我們共同的財富，歷史的沉淀讓我們得以發(fā)現(xiàn)這些遺產(chǎn)中蘊藏的巨大價值。

千年以來，我們通過腳步丈量世界，用雙眼去探索未知，用竹簡和紙張去記錄歷史，近十幾年來，我們的新媒體技術有了巨大的突破—AR技術。AR技術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，我們只能通過老一輩人口中，老舊的照片上，一磚半瓦的殘垣斷壁上找到歷史遺留的痕跡。而現(xiàn)在，通過AR技術，我們可以掃描圖片或地形重溫當年繁華的光景。

理想狀態(tài)下，平時出行游覽，AR技術集成在眼鏡等可視穿戴設備上，通過聯(lián)網(wǎng)讀取數(shù)據(jù)庫大量識別圖片和模型，時刻掃描周圍場景與地形，在佩戴者眼前呈現(xiàn)出一個和現(xiàn)實不一樣的3d立體世界。通過掃描場景中的標志物來定位設備的位置與姿態(tài)，為佩戴者還原出歷史中的場景或發(fā)生的事件。

■ 困難

以目前的硬件及網(wǎng)絡水平，很難做到瞬時計算，即鏡頭掃描到預設圖片，再到模型投放到顯示屏幕上與預設圖片組合，這中間有一個輕微的延遲。這種不協(xié)調(diào)帶來的惡劣影響會在眼鏡等可視穿戴設備上無限放大。例如，在街道上行走，眼鏡上投放著周圍的路標和廣告，如果佩戴者突然因為某些事情轉(zhuǎn)動頭部，顯示器上顯示的模型就會由于計算延遲拉出殘影，甚至攝像頭捕捉失敗導致成像消失。

因為攝像頭需要時刻掃描周圍影像，必須實時開啟，當客戶習慣了AR技術的虛擬成像，可能會造成一些很不好的結(jié)果。例如，輸入密碼時忽略了AR的存在，忘記關閉攝像頭，很容易導致隱私泄露。需要龐大的數(shù)據(jù)庫支撐，才能做到到處都有虛擬標識、講解員、廣告的程度。這些缺點導致當前AR的實用設備效果不盡如人意。

■ 好處

在現(xiàn)實中，當我們想要重溫歷史的腳步時，如果沒有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可視移動設備，任何地方都可以是講解牌、警示牌和標語。

有些人在游覽歷史遺跡的時候會覺得導游或講解員很煩，無法在遺跡中隨意行走，享受遺跡中人流稀少的偏僻道路。AR技術會為我們解決這個問題，掃描遺跡中隨處可見的識別圖和標語牌，可以生成一個呼之即來，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。

■ 關于設備

移動穿戴設備應具備攝像頭、顯示器、耳機、電池和一個WIFI接收器，并盡可能減輕重量以減少佩戴者的負擔。

對于以眼鏡為主體的設備，這些配件尤其是電池相對于鼻梁和耳根來說過于沉重。長時間佩戴會對耳根造成壓迫導致發(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，眼鏡型設備對于他們來說并不友好。

對于以耳機為主體的設備，顯示器就會獨立出來，變成一個非常脆弱的裝置，實用成本過于高昂，這點在公共設施上是無法接受的。并且由于缺乏固定裝置，導致耳機型設備在彎腰時可能會脫落。

與一般的移動顯示終端不同，由于AR增強現(xiàn)實技術的側(cè)重點在于讓人們看到一個近乎現(xiàn)實的場景，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的增強現(xiàn)實體驗，人機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音識別、手勢交互、體感操作和視線捕捉。

就語音方面來講，這種技術現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展的越來越成熟，從之前的錯漏百出，到現(xiàn)在已經(jīng)可以正確地識別普通話，從微信的語音轉(zhuǎn)文字功能可以片面地看到這方面的成果。不過在背景噪音雜亂的地方，干擾很強，語音輸入還遠遠達不到操作AR的程度。

對于手勢操作這種技術，用戶可以通過點擊、拖動、拉拽等來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)品都在使用這項技術，這可能是語音識別技術沒有得到突破前最好的操作方式。

視線捕捉則是通過攝像頭來感知和計算用戶的眼球角度，從而計算出用戶視線方向，增強用戶視線方向上的虛擬成像，使得用戶的人機交互使用體驗得到增強。

至于體感操作，這個可以理解為大部分AR識別技術的一個總成集合，包括但不限于3d臉部識別、面部表情識別、物體追蹤、語音識別、手勢識別等。

系統(tǒng)小型化，增加單位體積電池的電容量，增強硬件運算速度，降低開發(fā)門檻，降低硬件與軟件成本等問題依然是橫在AR增強現(xiàn)實設備大范圍普及面前的天塹。

■ 總結(jié)

不論如何，增強現(xiàn)實技術會對我們未來的生活方式造成巨大的改變。如果駐足不前，不進步，不接受新事物，就會被世界拋棄。幸運的是這種改變終歸大部分是好的，行動方便，節(jié)省經(jīng)費，增強效率……隨著技術不斷完善，用戶體驗不斷增加，廣大群眾的接受程度也會上升，這大概是未來的趨勢。