Android AR开发实践之一：AR介绍

一、什么是AR
二、AR的发展历程
三、AR的应用场景
四、AR技术面临的主要问题
五、AR平台简介

一、什么是AR

AR(Augmented Reality增强现实的简称），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。—wiki

二、AR的发展历程

理念的诞生：1968

一直以来人类都梦想着挖掘并实现 AR 的潜力，让数字对象与现实环境真正实现交互。这种媒介技术的历史甚至可以追溯到 AR 这个概念出现之前。事实上， AR 与 VR（虚拟现实）有着共同的历史路径、共同的鼻祖——The Sword of Damocles（达摩克利斯之剑）。

1968年，计算机科学家兼研究人员伊凡·苏泽兰创造了“The Sword of Damocles”。他的目标是打造一个能够转变物理环境的数字界面，即终极显示器。虽然这个原型机过重，需要借助机器臂悬挂在天花板上使用，即使将所有的硬件用上，它也只能显示基本的线框空间，并没有进一步探索的余地，但是这是人类第一批用数字现实取代真是环境的实验之一，也为后来的 AR 奠定基础。

概念的赋予：1992

自 1992 年开始，很多人都在努力实现苏泽兰半个世纪前写下的愿景。为了帮助飞机工程师处理复杂的接线图，降低飞机制造过程中许多人工成本并提高效率，波音公司工程师托马斯·考德尔与大卫·米兹尔一直致力于简单的透视头戴设备的研究，并由此提出了 AR 这一概念。

随后，人们不断进行 AR 技术的探索。苏泽兰提出的终极显示器甚至可以是一个房间，通过计算机控制房间内所有的事物：房间中的椅子逼真到让人迫不及待进行体验、显示出来的子弹似乎真的可以将人一枪毙命。只需要适当的编程，便能将房屋打造成现实版爱丽丝梦游仙境。

设备升级——2018

AR 技术不断完善，展现设备也在更迭。现今，人们已经不再需要借助机械臂将沉重的机器悬挂在天花板上。比 1968 年的 Sword of Damocles 强大数倍的头戴设备可以像眼镜一样戴在脸上，或塞进口袋里。这种可独立戴在头上的眼镜、护目镜或头盔等硬件被称为“独立头戴设备/头脑式显示器（以下简称 HMD）”。但是大多数人首次体验 AR 都会使用的设备仍然是智能手机。

头戴式 AR & 移动式 AR 详解

头戴与移动式设备是目前两大主要的 AR 呈现系统。至 2018 年初，使用最广泛的 HMD 为 Microsoft HoloLens。完全无线的护目镜设计配备可充电式电池，全部处理器均可置于框架内，相较之前的设计有了大幅改进。

移动式设备则为人们体验 AR 提供了较为便捷的工具。一部智能手机更是能够促进 AR/VR 产业的发展，其配备的陀螺仪、加速计、微型高分辨率屏幕等组件构成了 AR/VR 设备的必要架构。过去十年人们对智能手机的高涨需求也为这些配件的大规模生产与升级产生推力，从而带来更出色的硬件创新与成本的降低。就底层逻辑而言，AR 是利用手机的前置与后置摄像头得以实现的。拿起智能手机就能将数字对象与现实场景相融合，打开通往“新世界”的大门。

三、AR的应用场景

购物

由于 AR 能够与真是环境无缝融合，它已经成为了一种强有力的购物与零售媒介。借助 AR，你足不出户就能试戴手表、试穿衬衫或使用新的化妆品。但是现在，人们更愿意通过 AR 技术来布置自己的新家。如果你不确定一套昂贵的沙发是否与家中的窗帘相匹配，AR 独特的融入能力可以精准地将数字化家具整合到你的家中，通过 3D 映像，让你在真是环境中直观地了解家具的尺寸与规格。

企业应用

在企业方面，AR可以帮助许多不同类型的专业组织打造出色体验。仓库可以为员工提供有用的寻路指引和说明；建筑公司可以在 3D 空间展示设计；零售商可以为用户提供新颖的互动方式；广告主可以通过沉浸式营销来吸引消费者。

社交媒体与社交分享

SnapChat 是第一个采用 AR 的媒体平台，它是 AR 的一种轻量级应用。2015 年在滤镜普及的基础上，该平台推出了“镜头”。这让用户能够以数字化的方式来增强和操纵自己的脸部图像。随后，Facebook 推出了自己的 AR 相机特效平台。Google 也正在努力地开发一个直观的平台供用户制作 AR 内容，即 AR 贴纸，帮助用户将 3D 式交互动画导入社交媒体平台，体验感强、乐趣十足。

教育

展示复杂的对象是 AR 的另一个出色功能，帮助学习者与眼前的可视化空间内容互动。为此，Google 推出了一款 AR 教育应用。Expedition AR 可以帮助教师用富有吸引力的简单 AR 视觉效果，直观向学生展示信息。

医学

如今 AR 已经涉及医学领域，医生和护士正在利用 AR 的可视化功能更加准确地诊断病症、规划诊治程序，执行治疗方案。

游戏

AR 能够为消费者打造出独一无二的娱乐体验。2016 年的 Pokemon Go 成为了第一款爆红 AR 游戏。从那之后，我们看到《哈利波特》、《行尸走肉》、《捉鬼敢死队》等主流 IP 题材游戏随之推出。

四、AR技术面临的主要问题

界面问题：缺乏通用的 UI 隐喻

尽管人们知道可以用AR做些什么，但并不确定如何使用这项突破性的技术、如何运用一种共通的语言帮助梦想照进现实。AR 的难点在于它是一项全新的技术，无法真正受益于任何界面隐喻。我们不能借鉴先例，而且没有过多的背景知识，比如，如何体现现实环境、虚拟环境、并让用户理解移动手机，扫描环境，互动或观看虚拟物体，并且提示行动避开危险等，都尚未形成共通的，直觉的 UI 习惯。如果无法解决UI的隐喻问题，就很难抓住 AR 为我们带来的独特数字机遇。

能耗问题：功耗大、易发热

–尺寸(Size)虽然在微型化处理器和显卡方面取得了很大进展，但是仍然没有达到让高端 AR 成为现实的水平。

–功耗(Power)渲染AR体验的过程非常耗电。AR想要打造沉浸式体验，需要在流式传输图像的同时生成图像，并跟踪房间里的其他物体。除此之外，每次用户身体发生移动，设备就要重新校准，这些都对设备的电量是较大消耗。

–发热(Heat)AR渲染是一个非常复杂的过程，因此易发热是难免的。事实上功耗越大，产生的热量也就越多，产生的这些热量又会反过来降低处理器的速度，甚至使其完全短路。设备越小，散热速度就越慢。而AR设备有限的尺寸和结构要求导致发热问题更加难以解决。

内容问题：3D设计门槛高

AR领域内容更设计需要3D设计的知识。目前，拥有这项能力的技术人员基数较小，除非是专业的动画师、平面设计师、机械工程师或视频游戏制作人，否则很难在这方面有太多经验。AR 若想取得发展，就需要广泛普及 3D 设计的理念、技术和语言。

技术问题：“计算机视觉”识别困难

计算机视觉是一项发展迅速但仍然存在诸多限制的技术。想让计算机随时认清世间万物并将它们分门别类，对开发者而言任重而道远。

技术问题：动态物体实时遮挡难以实现

虚拟物体无法被真实物体遮挡，用户经常瞬间出戏是AR的一个很大问题。但在2020年，ARCore深度API 成功帮助开发者实现了这一功能。未来，AR 的目标就是在渲染时，自然地实现遮挡。作为开发者仍需要了解技术的局限并不断革新解决方法。

五、AR平台简介

ARKit—ARKit是苹果在2017年WWDC推出的AR开发平台。开发人员可以使用这套工具iPhone和iPad创建增强现实应用程序
ARCore—ARCore是谷歌推出的搭建增强现实应用程序的软件平台
Microsoft Hololens—Microsoft HoloLens 是微软首个不受线缆限制的全息计算机设备，能让用户与数字内容交互，并与周围真实环境中的全息影像互动
Magic Leap
Vuforia
Leap Motion—Reach into the future of virtual and augmented reality
Mapbox—Mapbox是移动和web应用程序的位置数据平台。提供构建块来添加位置特性，如地图、搜索和导航到您创建的任何体验中。
Snapchat—Snapchat 的野心：构建以 AR 为基础的计算平台
视+AR—领先的AR基础设施服务平台。视辰信息旗下拥有:视+AR编辑器,视+AR浏览器,EasyAR,视+教育等多种AR行业解决方案
百度AR—百度AR出自AR Lab(百度增强现实实验室),依托于百度大脑,旨在打造最智能交互的AR平台,提供AR技术、产品、服务一站式解决方案
腾讯AR—TAR 为腾讯智能平台团队自主研发,支持图像识别、人脸识别、虚拟动效渲染的 AR 开发引擎
QQ-AR—QQ-AR开放平台,助你轻松实现AR创意
阿里巴巴AR平台—全面开放阿里巴巴 AR 识别追踪、内容制作平台、高质量渲染引擎等核心能力,打通开发、上传到应用落地整套服务场景,助力业界共享智联网时代
网易AR—网易AR是国内互联网巨头中规划最早、架构最完整的AR平台。凭借深厚的底层技术积累与强大的内容生态,并依托网易丰富的业态,在多个行业和场景拥有成熟的应用案例
京东AR—京东天工AR开放平台,旨在打造国内ARVR在消费领域最具影响力的平台,提供AR技术、产品、服务一站式解决方案
亮风台—亮风台AR公司是一家全球领先的增强现实(AR)产品与服务提供商。拥有自主研发的计算机视觉、智能交互、人工智能及工业应用核心技术
6D.ai—6D是一个面向开发者的AR平台。使用6D现实平台生成的3D网格，开发人员可以构建世界级的应用程序，其中的资源是持久的，对遮挡做出响应，并在多个用户之间更有效地同步
8th Wall—Breaking the wall between the digital and physical.
placenote—Placenote允许用户构建持久的AR应用程序，在任何物理空间中保存和共享AR内容
Wikitude
visionLib—VisionLib是一个面向企业增强现实应用程序的多平台库。
Kudan
Onirix—onrix是一个增强的现实平台，它允许创意人员和开发人员在移动应用程序上创建和发布自己的AR内容
MaxST
Crunchfish—提供AR手势交互方案

参考资料：

ARCore入门开发课程
三次方教育平台-arplatform