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扩增实境



扩增实境（Augmented Reality，简称AR），也有对应VR虚拟实境一词的翻译称为实拟虚境或扩张现实，是指透过摄影机影像的位置及角度精算并加上图像分析技术，让屏幕上的虚拟世界能够与现实世界场景进行结合与交互的技术。这种技术于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，扩增实境的用途也越来越广。

用于航空与军事，驾驶员可以直接看穿机体

定义

这个词语最早被前波音公司研究员 Tom Caudell在1990年所使用[1]。

目前对于扩增实境有两种通用的定义。一是北卡大学教授罗纳德·阿祖玛（Ronald Azuma）于1997年提出的[2]，他认为扩增实境包括三个方面的内容：

  • 将虚拟物与现实结合
  • 即时交互
  • 三维标记
 
室内设计运用

而另一种定义是1994年保罗·米尔格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的现实-虚拟连续统（Milgram's reality-virtuality continuum）[3]。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续系统的两端，位于它们中间的被称为“混合实境”。其中靠近真实环境的是扩增实境（augmented reality），靠近虚拟环境的则是扩增虚境（英语：Augmented virtuality）。

 

科技与应用

 
最早的AR系统——虚拟导具

扩增实境与硬件、软件、以及应用层面息息相关。在硬件方面，结合处理器、显示器、传感器以及输入装置的载具，方能适合成为AR平台。在软件方面，AR系统的主要关键是如何将扩增的物件与现实世界结合。在应用层面，最早用于军事，而后扩及日常生活。

硬件

已上市的AR硬件包含光学投影系统、监视器、移动设备、头戴式显示器、抬头显示器、电脑。在开发中的如仿生隐形眼镜。

头戴式显示器

透过眼罩或头盔的形式，将显示屏幕贴近用户的眼睛，目前有以下几个公司推出了AR头戴型显示器

抬头显示器

与头戴式显示器不同，抬头显示器是利用光学反射原理，将信息投射在镜片上，并经过平衡反射将影像投射入用户的眼睛。目前最为知名的AR抬头显示器为：Microsoft HoloLens。

移动设备

目前在iPhone，Windows Phone以及Google Android手机上，3DS已经出现不少的扩增实境的应用[4]。

算法软件

AR系统的关键在于如何将扩增物件与实际环境结合，AR算法软件必须要从入装置中的影像获取真实世界的坐标，再将扩增物件叠合到坐标上。 为了能让扩增实境更加容易开发，市面上已有许多软件开发工具包，例如ARKit, ARCore, Unity。

应用

娱乐

扩增实境在游戏和娱乐中的应用同样很多。位于加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学研究人员们开发出一种很神奇的地板砖[5]，这些地砖可以模仿沙地、雪地、草地的环境（包括视觉、听觉、感觉等）。这些地砖可能被用于一些扩增实境的应用，包括电话会议、远程培训、远距医疗等等。 这个地砖系统是由虚浮在一个平台上的一些可变型的盘子组成。在盘子和平台之间有很多的用于感应用户脚部力量的传感器。这些盘子可以震动，以模拟步入不同环境中的感觉。还有一个从上到下的投影与一个扬声器，用于给出视觉与听觉的反馈。

麦吉尔大学智慧机器研究中心的研究员杨·维塞尔（Yon Visell）说：“这些地砖既可以用于人机互动，也可以用于沉浸式的扩增实境中”。

这个地砖系统还能被用作一个巨型的由脚控制的触屏，例如，可以用作一种导航投射在建筑物大楼或者公共广场的巨型地图的方法。同时还能被用于游戏和娱乐之中，增加人机之间的交互性。

日本游戏巨头任天堂在其掌机任天堂3DS系列中加入了对扩增实境的支持，其中游戏机自带的软件中就有一款是以扩增实境为主要玩法的游戏。PSP游戏《隐形妖怪（英语：Invizimals）》就是一款扩增实境游戏。2016年推出的向导宝可梦GO为目前最热门的AR游戏。

由知名轻小说作品刀剑神域所改编的剧场版动画《刀剑神域：序列争战》，即是以AR装置为主轴开始的故事，剧场版在2017年2月18日于日本上映[6]。

动画游戏王的决斗盘，是以AR显卡牌怪兽、魔法效果、陷阱效果。

商机

扩增实境应当被归为一种地理位置信息服务（GIS），是地图、GPS地图导航的升级[7]。在GPS地图导航中，类似PAPAGO!等导航软件提供商通过在他们的导航地图中嵌入相关的一些商业信息可也赚钱。AR产品展示，应用AR技术将产品模型叠加到现实场景中[8]。

扩增实境或许不仅被归为一种地理位置信息服务GIS，他并不只是地图、GPS地图导航的升级。

地理位置信息服务（GIS）所指的其实只是一种所谓的LBS扩增实境系统，与真正以视觉为基础的扩增实境系统并不相同。它算是一种“很有创意、很有巧思”的LBS应用，但仅只能做到表层街景的应用，与“真正的扩增实境”是不同的。

单纯的LBS应用不能作为扩增实境的一种，其原因为LBS扩增实境并未直接在摄影机的影像上做辨认对应，仅具有关系性。将LBS应用作为扩增实境是不合适的,甚至是使用了摄影机的LBS应用，基本上摄影机只是提供画面，没有任何作用。假设今天摄影机镜头歪掉，或卫星定位偏差了，那所呈现的LBS扩增实境对应信息都将是错误的（因为二者本立存在”无关系性的）。LBS扩增实境与视觉为基础的扩增实境最大的差异，在于后者的应用是更广泛、更贴近人类自然生活。目前更高级的扩增实境则是大量编码式与快速内容编制式的视觉为基础扩增实境，这样的技术将可以大量应用于日常生活之中[9]。

相关游戏

  1. 隐形妖怪（英语：Invizimals）（Invizimals）
  2. 向导宝可梦Go（Pokémon go）
  3. Infiniverse[10] - 在EOS.IO平台上的AR 分布式应用程式

相关条目

参考文献

  1. ^ Lee, Kangdon. Augmented Reality in Education and Training. TechTrends. 2012-03, 56 (2): 13–21. ISSN 8756-3894. doi:10.1007/s11528-012-0559-3 （英语）. 
  2. ^ R. Azuma, A Survey of Augmented Reality （页面存档备份，存于互联网档案馆） Presence: Teleoperators and Virtual Environments, pp. 355–385, August 1997.
  3. ^ P. Milgram and A. F. Kishino, Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays 互联网档案馆的存档，存档日期2009-11-03. IEICE Transactions on Information and Systems, E77-D（12）, pp. 1321-1329, 1994.
  4. ^ Benchmarking Built-In Tracking Systems for Indoor AR Applications on Popular Mobile Devices. Sensors. 2022. 
  5. ^ 可用於遊戲和娛樂的擴增實境地磚系统. [2010-05-03]. （原始内容存档于2011-05-12）. 
  6. ^ 刀劍神域劇場版:序列爭戰. 触电网. [2017-01-13]. （原始内容存档于2017-01-16）. 
  7. ^ 分析了增强现实领域的商机. [2010-05-03]. （原始内容存档于2010-02-11）. 
  8. ^ [1][失效链接]
  9. ^ 一般人關於「擴增實境」的「謬誤」. [2011-11-07]. （原始内容存档于2011-03-07）. 
  10. ^ 暢思 - 專註 EOS 生態的區塊鏈資產精品交易平臺. chaince.com. [2019-03-14]. （原始内容存档于2019-06-09）. 

[1]


延伸阅读

 
维基共享资源上的相关多媒体资源：扩增实境
  1. ^ 擴增實境在商業環境的實際應用. 林氏临急设计. [2024-01-19]. （原始内容存档于2023-11-08）. 
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