“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”：虛擬世界融入現(xiàn)實(shí)

2015年1月22日，微軟在美國(guó)總部發(fā)布新一代操作系統(tǒng)Windows10。

然而，第二天占據(jù)科技媒體頭條的，卻并不是Windows10，而是微軟當(dāng)天發(fā)布的另一個(gè)產(chǎn)品：頭戴式智能設(shè)備HoloLens。

從外觀上看，這款設(shè)備和三星的Gear VR、Facebook的OculusRift等虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔長(zhǎng)得差不多，普通到人們會(huì)誤以為這不過(guò)是一款“微軟牌”的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔而已。

但事實(shí)完全相反。HoloLens所采用的技術(shù)，并不是虛擬現(xiàn)實(shí)，而是“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”。兩者名字相像，技術(shù)方向卻大相徑庭，虛擬現(xiàn)實(shí)將現(xiàn)實(shí)世界虛擬化，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)則讓虛擬世界融入現(xiàn)實(shí)。

除了技術(shù)方向，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持者認(rèn)為，和虛擬現(xiàn)實(shí)相比另一個(gè)不同點(diǎn)在于，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)跳出游戲領(lǐng)域，應(yīng)用范圍更廣泛，給更多產(chǎn)業(yè)和整個(gè)人類帶來(lái)更大的價(jià)值。

當(dāng)然，這個(gè)觀點(diǎn)的前提，是支撐增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的各類基礎(chǔ)技術(shù)足夠成熟，配套的應(yīng)用足夠豐富。

已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化的虛擬現(xiàn)實(shí)尚未完全解決這些問(wèn)題，剛起步的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，情況更不樂(lè)觀。

無(wú)縫融合

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)聽起來(lái)很陌生，但實(shí)際上，在大多數(shù)與未來(lái)世界有關(guān)的科幻電影中，人們都可以看到它的身影。

最直觀和經(jīng)典的應(yīng)用場(chǎng)景，要屬1984年上映的美國(guó)科幻片《終結(jié)者》，阿諾德·施瓦辛格扮演的機(jī)器人殺手，能夠在視覺系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示出真實(shí)物體的數(shù)字化信息。

現(xiàn)實(shí)中，“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”的出現(xiàn)，業(yè)界一般認(rèn)為最早來(lái)自波音公司的湯姆·卡德爾教授。

1990年，波音公司的工程師們被復(fù)雜的電路板電線束困擾，卡德爾和同事開發(fā)了一套頭戴式顯示系統(tǒng)，讓工程師們能夠看到電線束上顯示出的數(shù)字化圖解，大大增強(qiáng)了工程師處理現(xiàn)實(shí)世界信息的能力，“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”也由此得名。

隨后近10年時(shí)間，更多的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)被開發(fā)出來(lái)，不過(guò)形態(tài)和功能都和卡德爾的頭戴顯示系統(tǒng)類似。

而隨著信息技術(shù)和移動(dòng)智能設(shè)備的發(fā)展，人們對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的想象，已不再滿足于看到真實(shí)物體上冒出的虛擬數(shù)據(jù)信息，而是希望能將虛擬世界無(wú)縫融合到現(xiàn)實(shí)世界中。

一些富有想象力的科學(xué)家認(rèn)為，理想的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，應(yīng)該可以讓計(jì)算機(jī)生成更豐富的虛擬元素，包括數(shù)據(jù)信息、物體甚至是完整的場(chǎng)景，這些元素不僅可以疊加顯示在現(xiàn)實(shí)世界中，人們還能夠與之實(shí)時(shí)互動(dòng)。

最終，虛擬世界將與現(xiàn)實(shí)世界真正融為一體。虛擬屏幕可以顯示在任何地方，墻壁、桌面、地板或者懸浮在空氣中;而在一些應(yīng)用領(lǐng)域比如汽車設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師可以將設(shè)計(jì)效果疊加到真實(shí)汽車上，直接在汽車上預(yù)覽并修改。

前赴后繼

不過(guò)，直到1999年，以上種種暢想都止于工業(yè)、軍事等少數(shù)專業(yè)領(lǐng)域，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)更像是科學(xué)家們手中的玩具，昂貴、笨重、復(fù)雜，絕大多數(shù)消費(fèi)者根本不知道有這樣一項(xiàng)技術(shù)正在飛速發(fā)展。

改變這一局面的，是華盛頓大學(xué)教授加藤宏一。1999年，加藤宏一發(fā)布了用于編寫增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序的工具ARToolKit，這個(gè)編程工具提供了快速精準(zhǔn)的虛擬元素標(biāo)記方法，讓普通軟件開發(fā)者也能夠開發(fā)出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)程序。

越來(lái)越多有趣的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)程序的出現(xiàn)，讓這項(xiàng)技術(shù)開始為人所知曉，而最近幾年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)受到科技界乃至普通消費(fèi)者的廣泛關(guān)注，則要?dú)w功于谷歌在2012年推出的智能可穿戴設(shè)備——谷歌眼鏡。

嚴(yán)格意義上說(shuō)，谷歌眼鏡只做到了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)一些基本應(yīng)用，投影簡(jiǎn)單、平面化、分辨率也較低，不具備3D全息影像的實(shí)時(shí)處理能力，更談不上虛擬元素與現(xiàn)實(shí)世界無(wú)縫融合。

此外，谷歌眼鏡的主要功能，還是用來(lái)替代智能手機(jī)，比如拍照、收發(fā)信息、視頻聊天、查詢天氣路況等，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)方面鮮有令人印象深刻的應(yīng)用。

不過(guò)，谷歌眼鏡至少讓人們感受到了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以如何改變生活，雖然技術(shù)粗糙，但完成啟蒙教育，引爆科技行業(yè)甚至是某些消費(fèi)者的熱情，已經(jīng)算是一個(gè)巨大貢獻(xiàn)。

遺憾的是，由于遲遲無(wú)法取得進(jìn)一步的技術(shù)突破，谷歌在2015年1月停止了谷歌眼鏡的研發(fā)項(xiàng)目，將其從谷歌的尖端實(shí)驗(yàn)室，轉(zhuǎn)移到一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品部門下，等待重生。

但谷歌的戰(zhàn)略后退，并沒(méi)有打消增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)愛好者及其他科技巨頭的熱情。其中，微軟CEO納德拉就是另一位勇敢的冒險(xiǎn)者。

仍在冒險(xiǎn)

盡管還處于原型階段，納德拉對(duì)HoloLens增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目卻極為看好，他認(rèn)為，這款產(chǎn)品對(duì)于微軟的意義就像過(guò)去的EXCEL表格軟件問(wèn)世一樣，將產(chǎn)生革命性的深遠(yuǎn)影響。

不過(guò)，納德拉也心知肚明，要投身增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，就必須直面巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

先不說(shuō)技術(shù)之外的應(yīng)用生態(tài)難題，單是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)層面的難題，就足以讓增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的商業(yè)化往后延遲數(shù)年乃至更久。

比如，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)想要讓計(jì)算機(jī)塑造出虛擬元素放進(jìn)現(xiàn)實(shí)中，就得反其道而行，先讓計(jì)算機(jī)了解現(xiàn)實(shí)環(huán)境。這一步需要依靠深度識(shí)別的空間掃描和實(shí)時(shí)三維建模技術(shù)，對(duì)設(shè)備的演算能力要求極高。

微軟的解決辦法，是在HoloLens上集成了包括CPU、GPU以及全息處理器HPU在內(nèi)的整套芯片，運(yùn)算能力基本得到保障，但大功耗和高發(fā)熱目前仍限制其實(shí)際使用。

即便忽略合理的定位、掃描以及建模方案，接下來(lái)，還有一大串技術(shù)難題等著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，比如，如何將虛擬元素顯示在現(xiàn)實(shí)世界中，就是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備采用的解決方案，基本都是將虛擬元素投射在頭戴式顯示器的透明眼鏡片上，再通過(guò)定位標(biāo)記、行動(dòng)捕捉、加速計(jì)等傳感器的持續(xù)追蹤，讓虛擬元素看起來(lái)一直保持在固定的位置。

但如果只停留在眼鏡片層面，和谷歌眼鏡的實(shí)現(xiàn)方式并沒(méi)有差別，不僅簡(jiǎn)單粗糙，也會(huì)降低人機(jī)交互的體驗(yàn)感和操控精準(zhǔn)度。

沒(méi)有一個(gè)更真實(shí)的體驗(yàn)更佳的顯示和交互方案，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)只會(huì)步入谷歌眼鏡的后塵。對(duì)此，很多人寄希望于更進(jìn)一步的體驗(yàn)，比如腦機(jī)交互，但這也意味著技術(shù)的難度與風(fēng)險(xiǎn)再上了一個(gè)臺(tái)階。