虛擬與現實的結合:Augmented Reality初探

Posted by Mr. Friday

如果大家有在注意國外科技網站新聞的話,應該會發現『Augmented Reality〈中文好像翻成擴增實境〉』這個名詞最近越來越常出現。Augmented Reality可以算是Virtual Reality〈虛擬實境〉當中的一支,不過略為不同的是,Virtual Reality是創造一個全新的虛擬世界出來,而Augmented Reality則是強調『虛實結合』。

用文字講大家可能霧煞煞,看圖片吧。這是ReadWriteWeb上個月對於3Gs 上的Augmented Reality程式:Metro Paris Subway的介紹圖片:

Augmented-reality 把虛擬的圖像和文字訊息與現實生活景物結合在一起

為什麼這個東西現在這麼紅?因為現在Augmented Reality在smart phone〈主要戰場是Android手機,不過iPhone也開始有了〉上的應用程式一個一個冒出來,呈現效果讓大家驚艷不已,紛紛詢問這些程式什麼時候可以在App Store上下載得到。甚至有評論網站直指,這已是2009最熱的Web趨勢之一

↑Android手機上的AR應用程式:Wikitude

Augmented Reality定義

Augmented Reality的研究至少也有十幾年了。根據A survey of Augmented Reality這篇1997年paper的定義,Augmented Reality有三個要素:

  1. Combines real and virtual 〈結合虛擬與現實〉
  2. Interactive in real time〈即時互動〉
  3. Registered in 3-D〈3D定位〉

要達到Augmented Reality的虛實結合,使用者必定得透過某種裝置來觀看。早先大部分的研究主要是透過HMD〈Head-Mounted Display;就是頭罩式的裝置〉,技術大概分成光學式〈Optical〉與影像〈Video〉兩種,前者是一種透明的裝置〈像是柯南的眼鏡之類〉,使用者可以直接透過這層看到真實世界的影像,然後會有一些另外的投影裝置把虛擬影像投射在這層透明裝置上。另外一種是不透明裝置,使用者看到的是由電腦處理好、已經虛實結合的影像。

最近幾年開始流行起來的smart phone,改變了augmented reality的樣貌。頭戴式的HMD還是太麻煩了,而smart phone同時具備電腦計算能力、錄影、影像顯示,還有GPS、網路連線、觸控、傾斜度偵測等等的額外功能,價格也逐漸平民化,於是在smart phone為平台的augmented reality研究越來越多。

AR_backpack_vs_mobile

上圖是來自Towards Massively Multi-User Augmented Reality on Handheld Devices這篇研究文章的比較圖片。

ReadWriteWeb有提到現在有華盛頓大學教授Babak Amir Parviz在研究,做在隱形眼鏡上──這是柯南的眼鏡吧?

Augmented Reality應用領域

對於一般大眾來說,技術細節可能不是讓人感興趣的點, Augmented Reality可以做什麼才是重點。其實這到底可以拿來做什麼?看開發者的想像力有多大就有多大吧?

  • 醫療

有好些Augmented Reality的研究是針對醫療領域的研究,譬如這篇就是針對AR在乳房切片上的應用。AR_tumor_biopsy

  • 硬體安裝與維修

每次辦公室印表壞掉,都叫你eject什麼tray的,都看不懂,是不是很煩?這篇研究用AR直接指示你下一步要做什麼如何? AR_hardware_maintenence

  • 娛樂

前述研究把Augmented Reality放在行動裝置上的教授,後來做了一個叫做Invisible Train的遊戲。透過PDA,你可以看到現實生活中並不存在的火車。Nokia N97上也有一個類似的遊戲,做成魔獸迷相當熟悉的Tower Defense遊戲。這類遊戲將來一定會更多。

  • 定位相關服務〈導航、旅遊等〉

最近引起科技圈騷動的多是這類服務。現在的smart phone多配有GPS,而地理資訊配上AR能夠有什麼樣的火花呢?除了文章一開始看過的Wikitravel以外,最近三個月裡面紛紛出現好幾個跟定位、地理資訊有關的AR應用程式。例如:

Layar,號稱是AR世界的瀏覽器,此程式可以尋找阿姆斯特丹離你最近的ATM

iPhone上第一個Augmented Reality App:Yelp

9/24剛問世的Bionic Eye,可以查詢這棟大樓裡有什麼店家

關於Augmented Reality的想像

上面都是有人實做出來的成果。未來還可以應用在哪些地方?不如參考一下甫獲得今年red dot design concept awardLooking Glass設計〈之前MMDays的友站有介紹過〉。想像未來,有一面透明玻璃,它可以…

指路〈如果做在汽車擋風玻璃上更好〉

查詢地理資訊

查字典

翻譯

看過去照片

查詢食物熱量〈減肥用〉

Augmented Reality為什麼值得探究?

Augmented Reality現在受到相當高的矚目,經濟學人紐約時報商業週刊紛紛花大篇幅報導,Why ? 答案很簡單,因為炫,夠吸引人的注意力,同時,也因為這是各大企業還沒注意到的新領域,還不知道未來有什麼潛力,是一塊待開發的處女地。

人有一種傾向,叫做Visual Capture,意指視覺會凌駕於其他感官之上,即使其他感官告訴你狀況不是如此,可是你還是會以視覺為主。這導致人對於視覺上面的誤差很敏感,譬如下面來自HowStuffWorks的圖片,那個綠色框線的位置與現實景物結合得稍有不準或是移動時有Delay,立刻就會被察覺,因此Augmented Reality所要求的3D定位精準度很高。當然,要到多精準也要看應用,譬如導航,只要指出大概的方向即可,但如果這要應用於醫學用途,關係到醫生下刀要開在哪裡,這時候精準度就是失之毫釐差之千里的事了。精準度、以及移動狀態下的追蹤,是基本但又難克服的問題,所以現階段在手機上開發的這些AR噱頭,看起來多半還是不需要很高精準度的應用。

不過,AR直接把訊息嵌在實景上的作法,可以大大節省腦袋處理的時間。譬如看地圖找路,人必須切換在地圖與實景兩種視覺之間,還要花時間思考地圖上的位置要對應到實景的哪個方向。但透過Augmented Reality直接把對應關係連結起來,思考的成本降低了,再加上人天生對視覺的偏好與依賴,這種應用肯定是大眾容易接受又喜歡的,所以現在各界才會對此投以這麼高的期待。

手機上Augmented Reality目前的情況

現階段在手機上開發的Augmented Reality還是以Android的手機比較多,Wikitude這個前述把維基百科的旅遊資訊結合現實影像的公司,已經在網上公佈了自己的API,而Layar則不但開放API〈但只開放500個名額〉,這幾天還增加了3D物件功能,看起來卡位搶得超兇的;而最多人使用的iPhone,不久前還在只聞樓梯響、不見程式下來,這兩天內隨即冒出了一個新的AR程式可供下載。

Augmented Reality的新聞,大概是今年六月才出現的,但是隨即吸引了所有人的目光。究竟這個應用對手機市場帶來什麼程度的影響?有什麼新的User Experience會被創造出來?AR技術如何創造出更多的價值?大家都在期待著。

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