虹科分享 | 一文帶你了解增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的前世今生

引言：增強現(xiàn)實（Augmented Reality, AR）技術(shù)在近幾年大放光彩，您可能在《頭號玩家》或《黑鏡》等影視作品中看到過人們對AR技術(shù)的其奇思妙想，也可能從科普文章中了解過“元宇宙”、“數(shù)字孿生”等概念，您還可能已經(jīng)親自體驗過AR眼鏡，并且將其應(yīng)用在您的休閑娛樂與日常辦公中。但對大多數(shù)人而言，AR技術(shù)仍然是一個新興的、不斷發(fā)展的技術(shù)，但不用著急，本文將與您一起回顧AR的發(fā)展歷史，在簡單的閱讀后，相信您一定會對AR技術(shù)的潛力及未來發(fā)展方向有更清晰的認(rèn)知。

AR發(fā)展簡史

AR的歷史遠(yuǎn)比人們想象得久遠(yuǎn)，我們可以將其歸結(jié)為三個階段：

階段一：20世紀(jì)初-20世紀(jì)90年代（概念發(fā)展期）

這一時期是增強現(xiàn)實相關(guān)概念的緩慢發(fā)展期。此時，紡織機強化了人的雙手，火車強化了人的雙腿，計算機強化了人的大腦，人們又將目光轉(zhuǎn)向感官：視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺，沒錯，這便誕生增強現(xiàn)實技術(shù)的最初定義-擴展現(xiàn)實世界感知與交互的技術(shù)。

借由這一定義，Morton Heilig在1957年設(shè)計了多感覺（多模態(tài)）顯示器 Sensorama，這一設(shè)備通過彩色顯示屏、立體音箱、氣味發(fā)射器、風(fēng)扇來模擬人的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺，它可用于模擬摩托車駕駛或飛機駕駛的場景，這一發(fā)明率先提出了通過物理設(shè)備為人的感官傳遞信息的設(shè)想，但該設(shè)備也有其缺點，那就是它所模擬的場景只能是預(yù)設(shè)好的，無法根據(jù)人的行為而實時改變。

多感覺（多模態(tài)）顯示器 Sensorama

1956年，Sutherland 提出終極顯示器（The Ultimate Display）的設(shè)想，提出要通過感知用戶的行 為來生成與之同步可交互的計算機影像。

秉持這一理念，Sutherland在1968年基于機械三維傳感器、渲染用計算機等設(shè)備，設(shè)計了光學(xué)透視頭盔顯示器 （Optical See-Through Head Mounted Display, OSTHMD），這一顯示器不僅實現(xiàn)了同步可交互的構(gòu)想，也實現(xiàn)了虛擬畫面和顯示畫面的疊加以及頭戴式的設(shè)備形態(tài)，被稱為當(dāng)今增強現(xiàn)實設(shè)備的鼻祖。同樣，這一設(shè)備除了受當(dāng)時算力不足問題的限制，也存在過重的問題，它也由此被戲稱“達(dá)摩克里斯之劍”。

Sutherland設(shè)計的光學(xué)透視頭盔顯示器

階段二：20世紀(jì)90年代-21世紀(jì)初（概念確立與基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)期）

此時超大規(guī)模集成電路得到迅猛發(fā)展，計算機向著高性能、超微型方向發(fā)展，電子產(chǎn)品向可移動性和可穿戴性發(fā)展的趨勢明顯。

1900 年，Caudell 等人將利用透視頭盔顯示器 HMD 對應(yīng)用戶所處位置顯示影像的技術(shù)明確命名為增強現(xiàn)實。

1994 年暦本純一首次研發(fā)了以圖像圖案（二維碼）作為 標(biāo)識物的增強現(xiàn)實導(dǎo)航系統(tǒng)，這一便捷高效的交互方式在當(dāng)今的外賣柜、共享單車等設(shè)備中依然廣泛使用。

這一時期，光纖通信技術(shù)也在蓬勃發(fā)展，基光纖通信中的全反射原理誕生的光波導(dǎo)成像器件也漸漸從圖紙成為現(xiàn)實。

增強現(xiàn)實的定義也在此時穩(wěn)固了下來，北卡大學(xué)的羅納德·阿祖瑪（Ronald Azuma）于 1997 年提出了增強現(xiàn)實的三個重要因素：虛實融合、實時交互和三維配準(zhǔn)，如今作為增強現(xiàn)實的狹義定義廣為人知。

階段三：2000 年之后（市場期、高速發(fā)展期）

這一時期是增強現(xiàn)實技術(shù)開始普及的時期。
2003 年，Wagner 等人成功在平板電腦這一移動終端上實現(xiàn)了增強現(xiàn)實的應(yīng)用。
2007 年，索尼電腦娛樂公司 SCE（Sony Computer Entertainment Inc）發(fā)布首款增強現(xiàn)實游戲“THE EYE OF THE JUDGEMENT（審判之眼）”。
2009 年 6 月，谷歌搜索關(guān)鍵詞“augmented reality” 的關(guān)注度第一次超過“virtual reality”

自此，增強現(xiàn)實技術(shù)開始走向千家萬戶，不僅誕生了VR、AR、MR、XR等技術(shù)分支，增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從游戲娛樂擴展到醫(yī)療、工業(yè)、教育培訓(xùn)、物流等領(lǐng)域，例如手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)生可以通過佩戴AR眼鏡實時傳遞手術(shù)室內(nèi)的第一視角畫面，一線操作者也可以通過佩戴AR眼鏡來查看檢修流程、產(chǎn)品圖紙等信息，解放其雙手，提高生產(chǎn)效率與安全作業(yè)質(zhì)量。

相信隨著技術(shù)的發(fā)展，AR在續(xù)航、舒適度、性能、功能方面也會不斷進(jìn)步，取得更加廣泛的應(yīng)用前景。

審核編輯 黃宇