一文看懂AR增强现实50年发展历史

从某种程度上讲,萨瑟兰发明的这个AR头盔和现在的一些AR产品有着惊人的相似之处。当时的AR头盔除了无法实现娱乐功能以外,其他技术原理和现在的增强现实头盔没有什么本质区别。

  1966年:第一台AR设备

  计算机图形学之父和增强现实之父萨瑟兰(IvanSutherland)开发出了第一套增强现实系统,是人类实现的第一个AR设备,被命名为达摩克利斯之剑(SwordofDamocles),同时也是第一套虚拟现实系统。这套系统使用一个光学透视头戴式显示器,同时配有两个6度追踪仪,一个是机械式,另一个是超声波式,头戴式显示器由其中之一进行追踪。受制于当时计算机的处理能力,这套系统将显示设备放置在用户头顶的天花板,并通过连接杆和头戴设备相连,能够将简单线框图转换为3D效果的图像。

  为什么要掉在天花板然后在戴到头上,因为在当时技术并不发达,做出来的头戴显示器显得非常的笨重,如果直接佩戴会因为重量导致使用者断颈身亡,所以从头顶悬挂下来可以承受一定的重量。从某种程度上讲,萨瑟兰发明的这个AR头盔和现在的一些AR产品有着惊人的相似之处。当时的AR头盔除了无法实现娱乐功能以外,其他技术原理和现在的增强现实头盔没有什么本质区别。

  虽然这款产品被业界认为是虚拟现实和增强现实发展历程中里程碑式的作品,不过在当时除了得到大量科幻迷的热捧外,并没有引起很大轰动。笨重的外表和粗糙的图像系统都大大限制了产品在普通消费者群体里的发展。

  1992年:AR名称正式诞生

  增强现实(augmentedreality)这一术语正式诞生。波音公司的研究人员汤姆(TomCaudell)和他的同事都在开发头戴式显示系统,以使工程师能够使用叠加在电路板上的数字化增强现实图解来组装这个电路板上的复杂电线束。由于他们虚拟化了布线图,因此这极大地简化了之前使用大量不灵便的印刷电路板的系统。

  TomCaudell和DavidMizell在论文《Augmentedreality:anapplicationofheads-updisplaytechnologytomanualmanufacturingprocesses》中首次使用了增强现实(AugmentedReality)这个词,用来描述将计算机呈现的元素覆盖在真实世界上这一技术。Caudell和Mizell讨论了增强现实相对于虚拟现实(VR)的优点,例如因为需要计算机呈现的元素相对较少,因此对处理能力的要求也较低。同时他们也知道为了使得虚拟世界和真实世界更好地结合,对于增强现实的定位(registration)技术的要求在不断增强。同年,两个早期的增强现实原型系统:VirtualFixtures虚拟帮助系统和KARMA机械师修理帮助系统,由美国空军的路易斯罗森伯格(LouisRosenberg)和哥伦比亚大学的S.Feiner等人分别提出。路易斯罗森伯格在美国空军的阿姆斯特朗实验室中,开发出了VirtualFixtures。这个设备的功能可以实现对机器的远程操作。而随后罗森博格将研究方向转向了AR增强现实技术,包括如何将虚拟图像叠加至用户的真实世界画面中等各项研究,这也是当代增强现实现实技术讨论的热点。从这时开始,增强现实和虚拟现实的发展道路便分离开了。

  KARMA的全称是基于知识的增强现实维修助手(Knowledge-basedAugmentedRealityforMaintenanceAssistance),是哥伦比亚大学计算机图形和交互实验室研发的一个AR协助维修设备的系统。他们使用HMD来辅助维修一台激光打印机。

  在上图中可以看到一些白色的三角形,它们都是用来追踪打印机的具体位置和方向的。

  上图是通过HMD看到的图像,用以告诉用户如何从激光打印机中取出托盘。虚拟的实线模拟了托盘在打印机中的位置,箭头代表托盘需要取出的方向,而虚线则表示托盘取出后的位置。

  1994年:AR技术的首次表演

  这一年,AR技术首次在艺术上得到发挥。艺术家JulieMartin设计了一出叫赛博空间之舞(DancinginCyberspace)的表演。舞者作为现实存在,舞者会与投影到舞台上的虚拟内容进行交互,在虚拟的环境和物体之间婆娑,这是AR概念非常到位的诠释。这是世界上第一个增强现实戏剧作品。

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