干货 | 进入元宇宙之前,让我们先聊聊“眼镜”吧
发表时间:2022-03-28

        几十年来,我们一直在寻找弥合数字世界与物理现实之间差距的方法。在过去的几年里,技术领域已经取得了飞跃式的进步,3D视频、VR和AR等扩展现实概念通过应用程序、视频游戏和在线体验等方式逐渐出现在我们日常生活当中。

        麦肯锡(全球知名的管理咨询公司)称,2020年的新冠疫情将我们的数字化转型的进程提升到了一个新的阶段,整个进程加快了相当于7年左右。因此,如此高速的发展和转型不仅增加了VR和AR的接受度和受众基础,而且促进了混合现实(MR)的迅速发展。

作为沉浸式技术冉冉升起的新星,MR将AR和VR的所有优势进行融合不得不说是一种令人眼前一亮的全新体验。


AR、VR、MR是什么?


        增强现实AR、虚拟现实VR、混合现实MR的出现正在改变着我们的工作、生活和娱乐方式,但很多人依然无法分清这三个“现实”。虽然所有三个“现实”都有相似的特征和功能,但又有着同的展示目的和底层技术。

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        1、增强现实——AR

        增强现实(AR)是一种基于计算机的技术,它将数字世界与现实世界相结合。它适用于物体识别、平面检测、面部识别、运动跟踪等。然后,它会在之前检测到的这些平面上相应地重叠计算机生成的数据,例如图形、声音、图像和文本。通过这样做,AR增强了数字项目之间的交互,同时让我们看到我们的现实世界环境。

大约十年前,AR被视为一种先进技术,仅用于游戏和导航应用等少数领域。然而在今天,它不仅被用于包括航空、医药、制造和汽车等各个领域,还出现在我们的日常生活中,每个人都可以通过他们的智能手机屏幕和相机轻松使用AR。

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        2、虚拟现实——VR
        虚拟现实(VR)是一种使用软件和耳机设备将人们的视角从现实世界转换为数字场景的技术。使用全覆盖头戴式耳机可在使用时完全屏蔽您的周围环境并与物理世界隔绝。借助这些耳机设备镜头内的LCD或OLED面板,可以反映计算机生成的虚拟环境。通常,这些设备连接到提供虚拟视觉的PC、控制台或智能手机。

        VR使人们能够在这些虚拟场所获得完全身临其境的体验以及凭借逼真的声音、360度视觉效果和动作捕捉装置,它可以模拟您的动作,允许与虚拟物品进行互动式接触,让您感觉自己仿佛身临其境。就像AR一样,它现在被用于许多领域,如游戏、建筑、旅游、房地产、教育、军事等等。

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        3、混合现实——MR
        混合现实MR是物理世界和数字世界的混合,开启了人、计算机和环境之间的自然且直观的3D交互。这种新的现实基于计算机视觉、图形处理、显示技术、输入系统和云计算的进步。MR不仅仅是VR和AR技术的混搭而且扩展现实频谱的这一方面预示着未来我们可以与虚拟内容进行无缝交互,就像我们使用现实中物理工具那样。

        混合现实MR可以通过全息影像将团队成员传送到与同事共享的空间中,还可以让全球远程团队的员工在产品的虚拟模型上一起工作,他们可以像真实物品一样对其进行调整和塑造。在数字环境中,语言障碍已经变得无关紧要,因为AR和AI应用程序可以实时准确地翻译对话与此同时我们还可以在智能眼镜上看到字幕,甚至可以实时地将文字转译为语音内容。

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可穿戴显示设备——元宇宙的终端

        不久前,北京通州区政府宣布拟成立元宇宙产业基金,月前,上海市布局元宇宙,将制定“元宇宙三年行动计划”。元宇宙不再停留在小说和幻想世界中,它将离我们越来越近。

        而随着现有的移动终端——智能手机屏幕尺寸越发逼近极限,可以预见在未来,可穿戴的显示设备将会成为元宇宙的终端设备。越来越多的公司开始布局元宇宙,作为未来元宇宙的关键入口——XR技术的竞争也在加剧。

        近年来,以XR眼镜为代表的可穿戴设备不断被发布,2012年Oculus Rift惊艳亮相,2016年,微软推出Hololens和Windows MR,索尼推出了PSVR。

        近日,国家知识产权局信息显示,北京小米移动软件有限公司小米“AR眼镜”专利获得授权。专利摘要显示,该AR 眼镜可以根据佩戴者的瞳孔距离、脸部的宽度和脸形调整波导的位置,进而提高了佩戴舒适度,避免了易脱落的问题。

        前几天的苹果春季新品发布会,许多人也在期待苹果发布传闻中的AR Glass,虽然苹果此次对此只字未提,但关于苹果眼镜的猜测仍然甚嚣尘上。作为手握大量AR\VR专利的公司,苹果对于AR眼镜已有了一定的技术积累,未来推出AR眼镜的可能仍然非常大。

        然而,根据日经新闻最新的报道显示,在全球AR/VR相关技术专利格局当中,专利竞争力排名位居第一的并非是苹果,而是微软。

        微软于2016年发布的HoloLens是AR领域标志性硬件。作为一款全息计算机兼头盔显示屏,致力于打造混合现实场景,提供基于视线、手势和语音的多种人机交互方式,第一代Hololens诞生于Google眼镜停产那一年。它重达600g,比起眼镜,更像头盔。

        Hololens搭载基于Windows 10系统全新打造的全系操作系统Windows Holographic,可以将图像投射到空中和周围物体上,用手势、语音均可操控。在光学显示方案上,采用了全息波导技术,可以将光学镜片做得更薄更小,色彩还原更真实,当然,工艺难度和成本也更高。同时,它允许开发者基于这个操作系统进行进一步开发,实现更多功能和场景。

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▲手势追踪(动图来源@航天宏图混合现实部门)


        2019年,微软发布了 HoloLens2,作为微软的第二代混合现实智能眼镜,较第一代产品相比,第二代HoloLens有着更广的对角视场(52度)、效率更高的全息影像处理器、2倍有效DRAM带宽以及更为稳定的眼动追踪、全关节手部追踪、语义标记和空间音频识别等功能。

        目前HoloLens2主要运用在制造车间、现场服务、建筑工地、远程工作、销售、教学领域,未来也会将该技术运用到美国军方的综合视觉增强系统中。


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▲通过HoloLens眼镜 实现多人协同 

不同的人可以看到同一个场景

动图来源@航天宏图混合现实部门

        MR眼镜可以实现什么

            以HoloLens2为例,MR眼镜可以实现诸多功能:

手部追踪

完全铰接的手部追踪,可以让用户很真实地感受到抓取、触摸和移动过程。

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        眼动追踪

        HoloLens2 可以准确地了解用户正在寻找的位置,了解用户的意图并实时调整全息图以适应用户的眼睛。

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        空间映射

        无缝映射用户所处的物理环境,并将数字内容锚定到用户身边的空间位置中。

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        启用语音

        内置语音命令允许用户在您忙于一项任务时快速导航和操作HoloLens2。

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        随时随地一起训练

        借助全息传输、全息共享和可视化,可以实现面对面学习——无需时间和旅行成本。

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        获得远程专业知识

        专家可以看到其他人的观点并结合全息影像中的数据以确保共享理解。这是解决问题和共同决策的更好方式。

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        虚拟协作

        同事在不同的工作时区以数字方式聚集在一起工作,有助于他们更快地审查数据并做出更明智的决策。

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以上动图来源@微软官网

基于MR眼镜的多种应用场景

        航天宏图混合现实部门致力于虚拟仿真技术在GIS和卫星数据服务行业的探索和应用,把传统的二维呈现方式升级为三维呈现方式,实现GIS与卫星数据的三维数字化。通过三维图形引擎在数字地球上进行虚拟现实和混合现实的展示,实现真实世界数字孪生。

        航天宏图混合现实部门基于HoloLens2眼镜实现了多种场景:

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▲点击视频了解航天宏图MR技术

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▲戴上HoloLens 一起进入混合现实的世界


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▲卫星轨道运行场景


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▲协同交流发动机运行场景


参考资料:

https://mp.weixin.qq.com/s/KYm_iAhcqMzeb3D0gQqUdg

https://mp.weixin.qq.com/s/zzntGuYFcojEO3R8seeXCA