混合现实能掀起技术革命吗?蠢蠢欲动的巨头们是这样想的……

2017-10-11 09:08:00 来源:猎云网 作者:猎云网(微信号:ilieyun)
摘要混合现实将带来的主要改变就是内容不再受限于特定的设备。

亚历克斯·基普曼对硬件很熟悉。自16年前加入微软以来,他已经成为了100多项专利的主要贡献者,这些专利包括Xbox Kinect里先进的运动传感技术,该技术已成了全息3D头显HoloLens的基石,也就是他最新的一项发明。

但如今基普曼坐在华盛顿雷德蒙德城微软总部的办公室里,他所谈论的已经不是硬件了,而是从哲学的角度去讨论人类和机器之间的关系。对他而言,不论我们是通过屏幕还是头显与机器进行交互,“这都是一瞬间的事情”。

基普曼出生于巴西,如今他的职称是微软Windows和设备组的科技院士(technical fellow),他认为这种技术的关键优势在于能进行时间和空间上的替换。他提出了“混合现实”(MR)的概念,这种技术能将真实世界和计算机产生的图片相结合,并会在将来某一天无缝地对虚拟现实和增强现实进行融合。他表示,混合现实最迷人的地方在于,能将这种“替换超能力”带到现实世界。

人们认为,彼此之间面对面的会谈会很有意义,这也是我乘坐了10个小时的飞机去和基普曼面谈的原因。“但如果你需要真正到达对方身边,却能实现这种互动,那么我们的生活就会突然变得很有趣。”他说道。

“我的女儿每周都可以和她远在巴西的表亲玩耍,我的员工也不需要满世界到处跑,就能完成自己的工作。随着人工智能的兴起,我们不需要亲自到达别处,就能身临其境地和别人对话。也许在将来某一天,你生活在火星,可能我早已去世100年,但你我之间依旧可以进行‘对话’。身为一名技术人员,我的工作就是要加快实现这样的未来。”他继续说道。

微软已经在投资混合现实,它认为这种技术能推动我们走向未来。这就又回到硬件的问题上了——不论消费者是否接受混合现实,一款价格合理、普及程度高的设备无疑是个先决条件(但虚拟现实系统惨淡的销量也意味着我们不可能直接进行混合现实革命)。和Oculus Rift以及HTC Vive不同,HoloLens自带全息计算机,它不需要连接到任何外部设备上。但与其说HoloLens是一款消费产品,3000美元的价格更像是在进行概念验证。

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如今微软想要做出改变。今年秋天,这家公司将会推出Windows Mixed Reality Headsets,这也是它第一次想要将这种概念销售给普通群众。尽管这款设备更接近虚拟现实(而非虚拟现实和增强现实的完美结合),它仍然包含了HoloLens的一些主要功能,包括先进的追踪和构图能力,其价格也更容易让人接受,只有300美元到500美元左右。你可以在戴尔、惠普、三星等一批硬件合伙人那里买到这款头显,它能让用户创造一个3D空间,并能自行在里面添加媒体、应用和浏览器窗口等。

正如微软所期望的,想要进入它所描绘的“明日世界”,推出一个让普通群众都能打造自己数字世界的平台,无疑是第一步。“不论你是否和我们一样相信混合现实是计算机未来发展不可避免的趋势,这种技术必然会关系到将来的生产、创造、教育以及整个娱乐环境。”

混合现实的完善

基普曼并不是唯一一个对增强现实持乐观态度的人。加州创企Avegant正在创造一个平台,它能将多个焦平面堆叠在一起,从而呈现出一个细致的3D画面,这家公司将之成为“光场”技术(light field)。Avegant的首席执政官Joerg Tewes表示:“混合现实的应用是无穷的。设计师和工程师可以用手来直接操作那些3D模型。医疗教授可以借助逼真的人类心脏模型向学生展示不同的心脏疾病。消费者也在家里浏览那些堆满商品的虚拟货架。有了混合现实,人们无需键盘和屏幕,就能和他们的思维进行互动。”

为了实现这个目的,混合现实设备所提供的虚拟图片必须和现实中非常相似,同时它们的表现形式也应该更加真实。中佛罗里达大学的教授兼计算机科学家Gregory Welch认为,目前大部分开发出来的技术都不能实现这一点。“混合现实在这方面尤为困难,因为现实和虚拟的交融,你无法回避虚拟画面的不足和现实世界的真实性。”他在邮件里写道。

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他和他的研究合作者发现在某些案例中,HoloLens提供的相对宽广的现实世界视角会破坏最重要的临场感。一个健康的人大约能看到前方210度的范围,而HoloLens的屏幕只会强化中间30度左右的画面。在实验中,Welch及其团队发现现实世界和虚拟世界的间断性会破坏沉浸感。

“这意味着如果你看向前方一个虚拟的人,你将看到他‘漂浮’在你的正前方。你需要抬头或低头来找到一个合适的位置,让他‘站’在地上。你也不能一次性看到一整个人,除非他站在远处(但这样又会看起来很小)。其问题就在于你的大脑会持续关注‘正常世界’里的一切,而这会和你的感知以及行为产生抵触。”Welch说道。

他也进一步解释了在HoloLens或Apple ARKit里,虚拟的物体看起来是固定在一个平面上,但除了基本的形状和外观,这些软件不能辨认出物体很多重要的物理性质,比如重量、质心、运动以及所在的表面等,你会发现它比现实世界的物体少了很多东西。“比如我在一张虚拟的桌子上扔两个骰子,当它落在桌面的边缘上时不会掉下去,它也并不会根据桌面的种类和材料产生相应的反弹。”他解释道。

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在一篇Welch和斯坦福大学虚拟人类互动实验室主管Jeremy Bailenson联合创作的论文里,他们公布了一些研究结果,表明如果虚拟中的物体能表现得像现实中那样,那么他们会给用户带来更深刻的影响。

“在实验中,我们开始通过HoloLens去理解增强现实和人们针对现实世界心理态度以及行为之间的关系。”Bailenson说道。举个例子,他的实验表明,相比不遵守物理定律,那些像幽灵一样穿过现实物体的虚拟人物(而不是像普通人那样绕过物体),更容易降低用户的真实感。

混合现实技术的进步可能会提高头显的普及性,并降低重量。但将来这类互动技术也有可能会彻底摆脱这些可穿戴设备。Welch在近年来研究的空间增强现实(SAR)就能让你通过投影仪来改变真实物体的外观,比如沙发的颜色或桌面的纹理——而且无需佩戴眼镜。

“当然,SAR技术并不适用于所有的情况,但在适用的场合,它就非常富有吸引力,自由度也很高。你无须做任何事情(不用头显、手机等)就能改变周围的环境,这的确很梦幻。”Welch说道。

与真实世界合作的虚拟工具

沉浸式媒体公司Emblematic的创始人兼首席执政官Nonny de la Peña是将虚拟现实技术运用于报道和内容叙述领域的先驱,被称作“虚拟现实教母”,她认为沉浸式技术最有可能为观众提供“现场视角”,让他们看到记者正在采访的画面。在她看来,HoloLens有潜力去改善我们对世界的理解和认知深度,特别是凭借容积捕捉技术,它能通过多个摄像头和绿光屏建立物体的3D模型。

“微软开始通过容积捕捉技术来提供更高级别的仿真度,这也将成为一种新闻报道工具。”de la Peña说道。Emblematic拍摄的获奖纪录片After Solitary采用了该技术,让观众更加深刻地了解到长期监禁给人带来的精神创伤。

混合现实将带来的主要改变就是内容不再受限于特定的设备,它通过一些基础模块(现实世界的或者计算机生成的物件)来创建一个环境,让进入的用户来和别人进行互动。在这种情况下,设备更像是一个让你访问这些世界的窗口,而不是你私人内容的储存库(比如智能手机)。

基普曼表示,这会对未来应用的设计产生深远的影响。假如你要设计一个虚拟的雕塑,并将它放在起居室的茶几上。而拥有另一款混合现实设备的用户也能在进入起居室后看到你的雕塑,并任意地对它进行移动。也就是说设备不会再存储你的内容,而是扫描周围的环境,并进行构图,以确定周围有哪些物件(包括虚拟的和真实的)。

“这些概念需要你在混合现实中重新定义一种操作系统,并建立一个在云端和计算机上通用的基础设施,从而实现个人计算和协作计算之间的转换。这都要花时间。”基普曼笑道。

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