全息投影離我們有多遠？

　　很多人知道，去年Facebook投資了20億美元給VR(虛擬現實)公司Oculus，但可能不知道Google領投5億美元給了一家AR(增強現實)相關公司Magic Leap。雖然這家公司至今沒有產品面市，但它們申請的專利與“如何實現鋼鐵俠中得全息投影”有關。

　　AR到底是什么樣子的?

　　AR，即增強現實，一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的技術。提起AR頭顯的形態，Google Glass算是消費級AR頭顯代表，但和我們想象的AR頭顯還相差很多。微軟的Hololens作為AR頭顯，沒有達到它宣傳視頻的效果，但總的來說，它有著AR該有的功能和形態。

　　進入布局模式 國外巨頭下本投AR

　　在微軟推出Windows10的發布會上，一半的時間介紹了Hololens AR頭顯。其實對于微軟這樣一家在操作系統上有深厚功底的公司而言，微軟沒有太強調這個AR頭顯設備，而是背后的AR操作系統，或者說全息操作系統。據業內人士表示，微軟在這上面至少花費了7年以上的功夫。

　　除了微軟耗費了這么大的精力，還有其他巨頭沒閑著。如最開始所說的，Google領投的5億美元給了一家至今沒有產品面市，只有專利申請消息的AR相關公司Magic Leap。英特爾攜手谷歌入局AR——前一陣子的IDF大會就證明了一切。你認為蘋果已安逸現狀了嗎?蘋果年初收購了一家有171個增強現實的相關專利德國創業公司Metaio;再追溯到2013年，蘋果收購了一家研發感知動作的攝像技術和設備的公司PrimeSense。

　　AR頭顯相關專利圖

　　你沒看錯，微軟、蘋果、谷歌、英特爾這四家大公司已不是耍嘴皮子、造概念，而是在AR領域偷偷摸摸布局了。不僅是巨頭，據業內人士對智東西表示，除了這四個巨頭，索尼、三星、華為、聯想也都已經在涉足這一領域了。國內也有一些AR相關公司，但不多。據某個行業人士介紹，大致有10個左右的AR公司在上海、北京、深圳、浙江等地。

　　這里就想吐槽一句，國內有幾家公司敢花巨資如此布局未來?不敢下大手筆給未來，只想著圈眼下的錢，要么在“手機拼裝”市場拼個你死我活，但有幾個手機核心技術是中國制造?硬件又有幾個是我們的，屏幕、攝像頭還是CPU?要么燒錢血拼O2O，這樣如何成為偉大的公司?

　　AR都能應用到那些領域?

　　回過頭看，AR到底有多誘人，讓這么多公司下本?據某權威機構的數據表示，AR未來的市場會是VR的四倍，在千億級別。那依據是什么?一些領域已經表現出對AR的強需求。

　　首先是航空領域，對于飛行員來說，AR頭顯可以讓他們的操作更方便快捷。以F-35戰機為例，其頭盔面罩便是一個被稱為“任務系統架構的組成部分”的AR頭顯。它就像一個小型的透明電影屏幕，能夠顯示飛機飛行數據、敵方目標位置以及飛行員可以用哪些武器攻擊目標。飛行員轉頭時，顯示場景也隨之更改，在飛行員和飛機前所未有的計算能力之間建立直接的聯系，就像科幻電影中的場景。這個小部件是使F-35成為世界上最尖端的戰斗機的關鍵。

　　第二個是工業領域，對于工人來說，可以更容易的檢修、維護。比如一個人檢修一塊已經封在了墻里面的管道，按照以前，他需要查看圖紙，計算檢修點的相對位置，劃線找出位置，然后檢修;AR頭顯可以將這個管道系統即時投影到墻面，實時查看“管道透視畫面”。電力管線、熱力管線、化工管道、下水道…很多地方有這種用途。當然，在工業領域AR的用途很有很多，比如電路圖的焊接與檢測、警報信息的即時推送(解放雙手)。

　　還有很多領域，比如教育領域，一個具象的、可操控的虛擬物體或許比用嘴講或平面投影容易讓人理解，比如培訓領域，尤其是汽車培訓領域，已經很強的需求了。

　　這些應用看似很好，是不是只是一些人的臆想?雖然現在的AR頭顯不能實現我們希望的全視野的全息投影，但現在的技術實現上面需要的功能已經沒有問題。另外，根據AR行業人士所說，已經有很多上游廠商有這個需求并專門找上門了。

　　相比VR AR在實現上增加了什么困難?

　　以去年為節點，國內掀起了一股VR創業熱，先后有90家VR相關公司成立。但被人認為“有著更大市場”的AR，在國內很少有人關注。

　　說起原因，大致有這么幾個方面：1、Facebook用20億美元收購了Oculus后，無論是創業者還是投資人，都對VR行業有了更足的信心;2、隨著Facebook先手收購至少5家VR相關公司，VR的生態架構基本清晰，Facebook這棵大樹提供的開源信息也越來越多，做一款頭戴顯示器的相關技術基本都有據可循，甚至模具都有現成的。3、AR在技術層面上更難實現，尤其是近眼虛擬場景與現實場景構造的光學雙通道系統，有人表示，VR所使用的技術是AR的四分之一，當AR頭戴顯示設備遮擋了現實場景，就是VR。

　　好事多磨，AR這個大餐可沒那么容易吃到。智東西和做AR頭盔的SEER團隊CEO衛榮杰深入對話。他們的產品年初在眾籌網站Kickstarter上16萬美元。智東西了解到，至少有三個問題是AR有而VR沒有的。

　　首先，在AR頭顯中，需要解決虛擬世界和現實世界疊加在一起的光學雙通道系統問題;無論是VR還是AR頭顯，都需要實現虛擬世界的近眼投射，即頭顯一定是戴在眼睛附近的，而不是像PC、電視那樣離用戶至少幾十厘米的距離。近眼投射在VR頭顯中很好實現，目前使用最多的方案便是用單片凸透鏡將顯示屏放大、拉遠成像，但AR頭顯不能這么做，因為還要讓現實世界的光線進入——這很困難。目前兩個常見的方法是Google Glass的微投影儀加折射和SEER這種把虛擬世界投射到半透半反膜上，據業內人士稱，雖然微軟沒有公布Hololens的光學成像原理，但離不開這兩種成像原理。

　　其次，把現實世界的光捕捉、識別成具體的物體并建立3D模型，給虛擬世界一個承載基礎。據業內人士稱，微軟的Hololens便至少利用了4個攝像頭捕捉現實世界的畫面。

　　最后，在AR頭顯中多了現實世界和虛擬世界的交互問題，即如何在現實世界虛擬出一個物體并和現實世界交互，比如在上一步建立的3D模型如桌子上虛擬一個杯子，并用真實的手拿起虛擬的杯子。

　　上面這三點基本就是AR頭顯的基礎技術了，從微軟給出的宣傳視頻來看，Hololens基本做到了。但很多人不買賬——要么不相信，要么覺著VR頭顯也能做到且更容易實現。

　　有人提出，VR頭顯同樣可以利用攝像頭捕捉現實世界，并將其疊加到虛擬世界中——這和AR頭顯“把虛擬世界疊加到現實世界”的想法正好相反。很顯然，VR的AR化更容易實現，與此相反，AR頭顯不但難實現而且在實現過程中還有很多棘手的“小麻煩”。

　　比如現實世界與虛擬世界要在人眼融合成一個“增強現實”世界(AR世界)，即保證現實世界、虛擬世界、人眼在一條線上，防止AR頭顯投射的虛擬世界相對眼睛發生位置改變，導致虛擬世界與現實世界錯位——戴眼鏡的人都清楚，眼鏡很容易下滑。(大多數情況下，扶眼鏡這個姿勢并不是為了耍帥)

　　再比如人眼可聚焦遠近，看遠景則近景模糊，虛擬世界的畫面應該和現實世界同步焦距，但目前AR頭顯投射的虛擬世界基本都是定焦的，看遠景時虛擬世界是模糊的。

　　就上面提到的“小麻煩”，已經有了一些解決方案，比如SEER的頭盔方案降低虛擬世界錯位的可能性，用戶還可根據需要調整虛擬畫面距人眼的成像距離，300mm到7000mm。但顯然，這些方案是過渡性的，不能解決根本問題?；蛟S追蹤人眼的移動以及焦距才能徹底改善這些“小麻煩”。

　　回過頭去看，AR頭顯似乎太難實現，而VR利用攝像頭捕捉現實世界并將其疊加在虛擬世界里的方法卻可以很容易的實現，為什么不呢?不過，AR從業者自然更看好AR頭顯，“通過攝像頭捕捉到的現實世界沒有質感、有延遲，目前的方案還有紗窗效應、色偏移等，而光場的還原也難度極高。”

　　總結

　　正如上面所述，巨頭在下本投資AR領域;在航空、工業、培訓、教育領域，AR也都已經有很好的應用場景了;AR實現起來還有很多技術障礙。不過這絲毫不影響一群像衛榮杰這樣的人向AR靠攏。人眼全視角的虛擬世界以及虛擬物體和現實世界的完美融合是AR設備研發者追求的，AR隱形眼鏡是AR頭顯比較理想的形態了——這在很多電影中便可看到，但顯然在現階段不可能實現，只能退而求其次，讓AR頭顯像戴著一副眼鏡那樣——微軟Hololens基本做到了。或許等AR火了的時候便不叫AR了，而是我們在鋼鐵俠中看到的景象——全息投影。