增強現實的問題

長期以來，增強現實似乎存在於虛擬現實的陰影中。訪問完全虛擬的世界與我們自己的世界分開的想法長期以來一直吸引著公眾的想像力，並優先於“增強”我們現有的世界。另一方面，增強現實長期以來一直在企業環境中擁有許多實際應用，例如工業製造。這可能會導致用戶在工作中熟悉這項技術，從而可能導致消費者在家中使用增強現實技術的熱潮。

技術研究公司Gartner 預測，虛擬現實將在 2020 年至 2023 年實現大規模採用，而它預測在此之後幾年將大規模採用增強現實。這意味著我們可能需要十年時間才能看到增強現實的大規模採用，這似乎是一個合乎邏輯的結論。

虛擬現實和增強現實都有技術問題需要解決。增強現實與虛擬現實體驗有著幾乎所有相同的問題，但還有其他問題需要解決：用於檢測真實世界物體的計算機視覺、透明顯示器上的獨特顯示形狀因素（如果不使用攝像機作為直通）、數字物體放置，將數字全息圖鎖定在現實世界中，等等。

增強現實：外形和第一印象

增強現實試圖趕上虛擬現實並進入公眾意識的最大嘗試，也可能被證明是它必須應對的最大問題之一。要體驗虛擬現實，用戶必須購買額外的外圍設備，例如昂貴的耳機和計算機來為其供電。將增強現實添加到標準移動設備中，立即將一種增強現實形式帶入了數億用戶的手中。

然而，增強現實的體驗遠非最佳。Apple 和 Google 的工程師在為並非主要為此目的而構建的設備帶來增強現實體驗方面做得非常出色，但大多數消費者對增強現實的初步體驗將僅限於移動設備所能提供的體驗。

俗話說，你永遠不會有第二次機會給人留下第一印象。如果用戶在他們的移動設備上有低質量的增強現實體驗，他們可能會廣泛地將這種體驗與一般的增強現實聯繫起來，並完全放棄該技術，因為它只與移動增強現實體驗所能提供的一樣先進。然後，他們可能會忽略存在的無數其他形式因素，以提供潛在的卓越增強現實體驗。

增強現實：成本和可用性

“第一印象”問題的解決方案本身就是一個問題。儘管許多增強現實耳機和眼鏡似乎正在開發中，但在 2018 年只有少數幾個可供購買，而且大多數面向企業，是“開發者版本”，或者一般來說還沒有準備好供公眾消費。

此外，與有許多低成本頭顯可用的虛擬現實不同，增強現實頭顯/眼鏡硬件很容易花費數千美元，這使得除了最專注的創新者或早期採用者之外，所有人都無法獲得它們。這種成本差異可以幫助解釋為什麼增強現實的大規模採用估計比虛擬現實要晚幾年。

增強現實，特別是增強現實耳機，在早期採用階段，即創新者階段，就存在很多。對於技術來說，克服早期採用者的駝峰並跨越鴻溝達到早期大多數消費者採用階段可能具有挑戰性。

增強現實的感知有用性

如果沒有出色的軟件，世界上最好的硬件就毫無意義。公眾似乎對增強現實的承諾很感興趣，但許多人不太確定他們將使用它做什麼。很多人都了解虛擬現實的好處，因為大眾媒體已經相對深入地探索了能夠將自己置身於一個完全虛擬的世界。另一方面，增強現實技術仍處於低調狀態，公眾很難想像它將如何使用。

這可能是先有雞還是先有蛋的情況。軟件開發人員不想為尚未達到特定消費水平的硬件構建軟件，消費者也不想購買沒有廣泛應用基礎的硬件供他們使用。用戶需要一個令人信服的理由來購買這些設備。

可能需要一些有進取心的軟件開發人員創建一些“必備”應用程序，以推動消費者採用。雖然這些軟件開發者的道路不會很好走，但那些在 8 月創建第一個“殺手級應用程序”的人將獲得豐厚的回報。

已經存在許多增強現實應用程序，它們展示了增強現實技術的優勢。

增強現實和跟踪

增強現實的最大特點之一是能夠將數字對象放置在三維的真實世界空間中。使用真實世界的標記來指示對象應該去哪裡，放置對象相當簡單，但許多增強現實應用程序的最終目標是無標記跟踪。

下面的示例顯示了基於標記的增強現實示例。基於標記的增強現實需要將專門設計的標記放置在現實世界空間中，以便相機/計算機視覺能夠定位。在這個例子中，一張 QR 碼的紙質打印件放在桌子上，增強現實軟件將立方體的數字全息圖放在它上面。基於標記的增強現實可以提供一個非常可靠的跟踪基礎，因為計算機視覺不必像無標記跟踪那樣複雜。它只需要識別標記。

基於標記的增強現實。

在討論增強現實時，您會聽到的術語之一是計算機視覺。計算機視覺是一個廣泛的研究領域，但在增強現實的背景下，它通常描述計算機如何通過數字圖像或視頻理解它所看到的環境。

可以處理無標記增強現實的計算機視覺在技​​術上是困難的，因為它需要對現實世界 3D 空間的複雜理解。我們的大腦可以查看場景並輕鬆區分牆壁、窗戶和門口，但計算機只會看到一組像素，沒有一個像素比另一個更有意義。計算機視覺描述了計算機如何獲取像素集合併理解它們的含義。例如，給定一張桌子的圖像，計算機視覺不僅可以讓應用程序將其識別為像素集合，還可以將其識別為具有高度、寬度和深度的 3D 空間中的對象。

即使在可以執行無標記增強現實所需處理的系統上，處理髮生時也可能存在延遲。一些增強現實設備在處理環境方面比其他設備更快（HoloLens在這方面表現特別好），但許多增強現實設備遭受一定程度的跟踪延遲（延遲）。足夠快地移動您的移動設備或改變您的頭部位置，您可能會看到放置在物理空間中的數字全息圖發生了一些變化，即使在當前最好的設備上也是如此。

然而，在現實世界中，如果您在轉頭時觀察到椅子改變位置或在地板上滑動，您會認為您的房子鬧鬼。這些跟踪問題在當今的增強現實體驗中仍然很常見。

獲得正確的跟踪是增強現實面臨的最大挑戰之一，但這將大大有助於保持用戶的數字物品存在於物理空間中的幻覺。期待下一代設備將跟踪作為優先事項並改進當前的跟踪技術。

增強現實：視野

視野(FOV) 是指數字全息圖可以出現的空間。例如，移動增強現實的 FOV 是設備屏幕上的可視空間量。設備屏幕充當您進入增強現實世界的窗口。從這個窗口看向數字，你只會看到現實世界，那裡不存在全息圖。

在當前的一些增強現實耳機/眼鏡上，數字 FOV 通常僅覆蓋遮陽板或眼鏡內的一個非常小的區域，而不是整個可視區域。這提供了通過小窗口或字母槽凝視虛擬世界的效果。

類似於通過字母槽查看，全息圖只會出現在您標記為全息圖可見的區域中。落入您標記為不可見的全息圖區域的全息圖的任何部分都將在該點被切斷。如您所見，具有窄 FOV 的頭顯要提供與具有較大 FOV 的頭顯相同水平的沉浸感要困難得多。

顯然，較大的 FOV 優於較小的 FOV。如果全息圖像僅顯示在一個小窗口中，當您看到全息圖在您的 FOV 內被切斷時，很容易被拉出體驗。Meta 2 似乎擁有當前這批頭顯中最大的 FOV，聲稱擁有 90 度 FOV，但在接近人眼的 FOV（大約垂直 135 度和水平 200 度）之前，還有很長的路要走。

改善增強現實體驗的 FOV 被認為是增強現實通過其下一代硬件實現的下一個重大飛躍之一。事實上，微軟已經宣布，它已經找到了一種方法，可以將其下一代 HoloLens 的當前 FOV 增加一倍以上，這將是解決大多數人對 HoloLens 的最大抱怨邁出的重要一步。

增強現實中的視覺效果

與當前一代虛擬現實耳機一樣，當前的增強現實耳機難以滿足消費者習慣的高分辨率需求。

此外，許多當前的增強現實設備都存在較差的遮擋（一個物體阻擋另一個物體的效果）。在增強現實中，遮擋通常是指物理對象遮擋數字對象。您可能已經在Pokémon Go等增強現實移動應用程序中註意到了這個問題：有時，您可以創建一個非常逼真的場景，Zubat 懸停在地面上；其他時候，Squirtle 似乎半被困在牆內。這種視覺效果是由於增強現實中缺乏適當的遮擋。正確執行遮擋後，數字對象可以準確、逼真地放置在與現實世界對象的任何關係中——在它們下面、部分在它們後面、在它們上面，或者模擬需要的任何東西。

HoloLens 和Meta 2設備可以執行合理程度的遮擋，Magic Leap 的演示視頻似乎顯示出非常高的遮擋程度（儘管由於該設備截至 2018 年年中尚未發貨，因此很難預測生產設備將能夠達到其視頻演示中設置的高標準）。

下圖顯示了其早期演示視頻之一中顯示的遮擋 Magic Leap 的屏幕截圖。機器人的數字全息圖被桌子的頂部和側腿無縫遮擋。如果Magic Leap能夠複製這種圖形保真度，並在其大眾消費設備中實現這種級別的遮擋，那麼增強現實將向前邁出一大步。

它可能看起來不多，但從無標記方向的角度考慮它。為了將機器人放置在桌腿後面，模擬軟件必須了解 3D 空間，而不僅僅是看到像素集合。它需要查看場景並能夠計算出前景應該是什麼，背景應該是什麼，以及數字全息圖應該適合所有這些。它需要了解“桌子底下”的含義，並知道桌子的哪些部分在空間上比其他部分更靠前。這並不容易實現。

來源：YouTube
Magic Leap 演示視頻。

為了讓增強現實在大眾消費者規模上提供優質體驗，解決動態環境的遮擋將是一個需要解決的重要問題。