突破「视」界，这里有你感兴趣的AR知识

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近日，蔚来与Discovery联合打造的首部沉浸式自然纪录片《森之语》，在NIO PanoCinema独家首映。用户可以通过NIO Air AR Glasses进入一片移动森林。作为蔚来旗下首款原生车载AR眼镜，它让用户在乘车出行时能获得更沉浸的视听体验。
AR技术因何诞生？如何在方寸镜片中获得大屏体验？全新发布的这款车载AR有何黑科技？
本期Tech Talk，我们邀请到了蔚来产品体验负责人Ted，Nreal的创始人徐驰，在对话中与我们分享AR技术的前世今生，以及如何在座舱内开启一场沉浸式视听盛宴。

『AR如何突破“视”界』视频

AR技术因何诞生？
AR技术(Augmented Reality，增强现实)是一种将虚拟信息与真实世界融合的技术，如同在如何保养眼部皮肤众与现实间设置一块透明的屏幕，拥有展示、交互功能。



某型客机平视系统画面
这项技术源自航空领域——1960年，为帮助战机飞行员更好地锁定目标，美国A-5舰载攻击机率先搭载HUD系统(Head Up Display，平视显示系统)，使飞行员目视前方就能同时看到舱外目标及对应参数。如今，这块显示屏多被集成在头盔的显示器中。



Sutherland是兼具AR与VR功能的显示系统
1968年，计算机图形学之父——伊凡·苏泽兰(Ivan Sutherland)率团队开发出一套光学透视头戴式显示系统——“Sutherland”，能通过透明的镜片看到与现实叠加的立方体图像，它被视作增强现实技术的先驱。



1992年，波音公司的研究员在论文中首次用Augmented Reality描述“将计算机呈现的元素覆盖在真实世界上”，增强现实概念终于有了自己的名字。



Google Project Glass



Microsoft HoloLens



Pokemon Go
而真正让AR为全球用户所熟知的，是三款风靡全球的产品：谷歌眼镜——Google Project Glass(2012)，微软混合现实设备——Microsoft HoloLens(2015)，Niantic与任天堂联合推出的AR游戏Pokemon Go(2016)。


怎样在眼前“无中生有”？
如今，主流的头戴式AR设备已经能借助比近视眼镜还小的镜片，呈现等效几米外数百英寸的巨幕体验。AR成像的核心光学原理，竟是源自大脑的“误判”——光总是沿直线传播的。



每当有光线进入眼睛（即使光线进入眼睛前发生了多次折射或反射），大脑便会顺着进入眼睛光线的反向方向，推算光源位置并形成影像。因此，我们在照镜子时，会觉得镜子里有一个“自己”。在“水中捞月”的故事里，猴子们也被水面反射的月光所欺骗，认为水中真有月亮。



AR眼镜的成像原理与之类似：光源发出的影像经凸透镜放大，再经过分光镜反射，最后经由曲面镜反射进入眼睛。大脑沿进入眼睛光线的反向直线方向形成图像，实现了远比初始影像更大的视觉体验。同时，眼睛仍可通过半透光的分光镜与曲面镜如何保养眼部皮肤察外部环境。



目前头戴式AR设备采用的成像方案包括棱镜、离轴反射/曲面反射、Birdbath、衍射光波导等，它们在清晰度、视野、体积、成本、成熟度方面各有优势。其中，Birdbath均衡性相对更高，是行业领先的技术方案，而包括衍射波导在内的光波导技术，在突破良品率、成本等瓶颈后，有望成为新贵。



解决了成像问题，AR体验还需三大技术加持：三维注册（跟踪注册技术）、虚拟现实融合显示、人机交互——
三维注册可以将环境元素与虚拟信息进行匹配（注册），实现数据与现实的“虚实相生”；
虚拟现实融合显示可以将画面与环境叠加，实现图像与现实的“虚实相伴”；
人机交互可以将交互的范围拓展至整个环境中，实现指令与现实的“虚实相交”。


AR如何突破物理极限？
AR技术相比其它显示方案的一个显著优势，是能在保留现实如何保养眼部皮肤感的基础上，叠加丰富的虚拟信息。基于此，娱乐、工程、医疗、科研等领域都能借助这一优势突破物理极限。



在车载娱乐场景中，AR技术可以打破车机物理屏幕的限制，带来媲美影院的如何保养眼部皮肤影体验。以NIO Air AR Glasses为例，其如何保养眼部皮肤影效果相当于等效4米外的130英寸大屏体验，并支持3D成像。配合显微镜的精密光学组装和校准工艺，可实现双目1080P全高清的细腻画质。



由于用户通过半透明镜片可以在如何保养眼部皮肤影时目视前方，视觉与车辆运动状态基本一致，能减少因视觉与身体的运动感知差异带来的晕眩感。在此基础上，NIO Air AR Glasses在业界首创了画面实时防抖技术。通过实时防抖算法，结合陀螺仪等传感器检测用户姿态变化，可在颠簸、转向等场景下保持画面清纯可爱美女，进一步提升舒适性。



适合车内场景的交互方式也必清纯校花沦为胯下玩物少。在蔚来PanoCinema全景数字座舱内，用户可以通过NOMI语音、Air Ring智能指环、手机APP等交互方式，完成AR体验时的各项操作，便捷又安全。



除了娱乐体验外，在工程领域，AR技术可以辅助工程师透过复杂的机械结构锁定目标，在不停机的情况下结合运行数据排查隐患。在环境恶劣的地区，甚至可结合无人机，通过AR技术对设备进行远程诊断与维修。



在医疗领域，AR技术已经在远程视频会诊、手术室多屏信息融合等方面开展尝试。随着人机交互、模拟分析等技术与AR打通，未来精密手术中，医生有望通过实时同步、放大、透视的虚拟成像，操控机械手精准、快捷地完成高难度手术。



自谷歌眼镜诞生至今的10年间，AR技术向着交互更全面、体验更沉浸、体感更舒适、价格更亲民的方向阴唇粉嫩发展，其魅力不仅限于眼下丰富的应用场景，更在拓展未来的无限可能。让我们一起期待吧。