增强现实头显发展全面回顾 苹果首款AR眼镜产品形态预测

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开始之前我们有必要先来了解一下什么是AR，以及快速回顾一下这些年增强现实头显设备的进化历程。

AR这个词现在越来越多的出现在科技新闻当中，AR是Augmented Reality增强现实的缩写，是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术。相信大家对VR一定很熟悉，他可以把你带到虚拟世界中，让你仿佛置身于另一个世界。那么AR则正好相反，他是将文字、图像、三维模型、视频等虚拟信息融入到我们看到的真实世界中作为补充，从而实现对现实世界的“增强”。

（图 虚实融合的交互体验）

AR头显作为AR技术的载体，他的进化是一个不断实验、探索的过程。厂商们都在不断尝试各种可能的方案，利用当时可行的技术去实现理想中的AR体验。现在回望至今的AR头显发展历程可以总结为两个阶段，第一个阶段是由Google Glass所代表的第一代AR头显设备，第二个阶段则是由微软Hololens和MagicLeapOne所代表的第二代产品。

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（图 GoogleGlass）

Google Glass于2012年4月5日发布，他由位于镜框右侧的条状处理装置和前端的透镜组成，配备了一颗500万像素摄像头，可以拍照和录制720p 视频。Google Glass运行android操作系统，使用时需要通过蓝牙连接手机。用户通过语音和触控镜框的方式进行交互操作。

（图 GoogleGlass触控交互）

Google Glass利用光学反射投影原理，微型投影仪先将影像投到反射屏上，然后通过透镜折射到用户眼中，实现了最基础的AR视觉叠加，但是缺点也显而易见，佩戴时，用户必须看向视野右上方的投影微光，才能看清图像，这可能会造成用户注意力分散，带来潜在的危险。同时由于没有搭载景深传感器，所以不具备环境探测的能力，可以理解为只是把简化的手机界面投射到眼前固定位置显示而已。不过Google Glass的推出绝对具有非凡意义，他率先实现了AR视觉投射，为日后AR头显的发展起到了启示作用，同时Google Glass也开创了可穿戴式智能设备的新门类：增强现实头显。

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（图 Hololens2）

微软公司先后于2015年1月22日和2019年2月24日发布了Hololens MR头显的一代和二代产品。Hololens的推出标志着增强现实头显发展进入到了新的时期，up主本人认为这其实才算真正意义上的增强现实头显，Hololens为当今AR头显设备树立了一个硬件标杆，定义了一款合格的AR头显应当具备哪些特质。概括一下可以总结为以下三点：一、使用光波导镜成像；二、具备环境探测能力；三、通过手势识别和眼动追踪方式进行交互。光波导镜的使用，使AR可视范围大幅增加，降低光传导损耗，并且缩减空间占用，可以将头显设计的更加轻薄，更接近传统眼镜的样式。环境探测是AR头显最为重要的能力，他直接影响AR体验的感受，增强现实的核心是营造虚实融合的体验，环境探测通过SLAM传感器扫描并重构用户周边的环境，创建三维模型，在此基础上，叠加的虚拟内容才可以像真实物体一样摆放在一个固定位置，并且视觉上呈现出近大远小、相互遮挡的效果，让人感觉他就是真实世界的一部分。Hololens利用双目相机+深度相机探测周边环境，这种方式有两个短板，一是需要多组相机传感器来实现环境检测，这样势必会让头显体积增大；二是由于相机对环境光照要求比较严格，所以无法做到全天候使用。

（图 Hololens2在医疗方面的应用）

Hololens运行Windows10操作系统，采用了手势识别和眼动追踪的交互方式，实现了自然流畅的操作体验，用户可以和虚拟物体产生互动。

（图MRTK开发工具库）

微软利用自身在开发工具领域的强大实力，为开发者提供了成熟的开发框架，开发者使用Unity或者虚幻引擎借助MRTK工具包，便可以快速的构建虚拟现实应用。

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（图MagicLeapOne）

MagicLeapOne发布于2017年12月22日，作为后起之秀，他的诞生可谓一波三折，经历了漫长的开发周期。Magic Leap创立于2011年，是一家专注研发MR混合现实产品的公司，但在很长一段时间里它们没有推出实际产品一度被戏称为画饼公司，导致了极其严重的信任危机，直到17年底才发布了首款产品MagicLeapOne，开发者版本更是等到18年才开始发货。MagicLeapOne在本质上并没有较Hololens进步多少，采用了相似的环境探测和影像投射方式，他和Hololens的最大不同是，他将计算部分从头显中分离出来，这样减轻了一部分头显的重量，用户佩戴相对舒适一些。但由于计算单元和头显是通过线缆连接，这就可能导致使用中出现缠绕等状况，佩戴起来不够简便优雅。

（图MagicLeapOne Control手柄）

（编辑：ASP站长网）