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触摸未来:为什么说AR是未来最重要的人机界面?

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此篇文章转自CSDN博客,博主认为:手机作为人类感官最重要的延伸,各种先进的传感器技术,移动计算技术,将信息传递给人。AR技术则机一部扩展了人类的感官,将会成为未来最好的人机界面。

在我小时候,对二郎神这个角色甚是喜欢,尤其是他眉心之上的第三只天眼。不仅仅具备遥望千里之外的超视距能力,更能洞察周遭一切,连孙悟空变化出来的幻相,也能最视真实。我知道,人们一直希望在感官能力上有所突破,获得天眼通般超视距的能力,以及透视眼窥其事物本质的能力。事实上,今天的手机,已经让我们具备了千里传音的能力。那么在感官方面,或许AR技术已经帮我们达到了新的境界。

AR,Augmented Reality,增强现实,也叫做扩增实境。它是在现实上叠加一层虚拟现实,进而扩展人类感官,与现实产生更深刻互动的一项技术。在我看来,AR与VR,增强现实与虚拟现实,这两者刚好是两个相反的技术。VR是在虚拟的场景中,尽可能的还原真实的事物,让人们有身临其境的感受。而AR是在真实的场景中,投射出虚拟的幻象,增强人们对现实的理解和互动,增加人们在现实中的虚拟体验。


图:利用智能地形技术生成的AR视觉

根据许多的基础研究和反复试验,都得出这样一个结论:仅具备单一感官信息的装置,存在某些局限性。结合了综合感官体验,包括视觉、文字、声音、触控、力反馈等多功能感官装置,则提供了更好的感官体验和想象空间。这就是目前我们的各种智能设备吸引人的根本原因。

也许我们可以这样假设,将AR看做是一种人机界面,而人类的五感看做是人端的API接口。在任何感测信息有效的利用人类五感接口,进行人机信息传递之前,应该先弄明白人类是如何感知,以及我们对世界已有的看法和经验,是如何影响每个人获取叠加在现实上的增强信息的。

未来的人机界面

在“标准的”未来世界中,一切人造陈设和氛围都变得非常简洁,而所有的各种“智能”设备和信息都会以种种自然的方式,融入我们的生活。对未来的遐想与期许,不断的在各种科幻片中上演。同时,透过这些电影,我们也能很直观的感受到,未来的人机界面,究竟是怎样的。

未来什么样的人机界面显得更酷?首先是先进的显示技术,超越2D平面,立体的构建出全息的影像。在观察角度方面具有极强的互动性,随着视角位置的移动,可以看到更多显示细节和侧面。人机界面更加简洁,我们将看不到任何的窗体或关闭按钮,以及各种多余的拟物化设计,但整个界面有惊人庞大的信息量。最重要的信息,将会突出显示,而次级信息也会堆满整个事业。整个界面是以半透明的为主,方便现实和虚拟叠加在一起。信息和数据成为了整个界面的焦点,系统将把丰富的数据推送到人们的眼帘。


图:极富科技感的AR应用

整个界面颜色以单色为主,不断强调简洁。似乎在未来,人们对丰富的色彩并不感冒。我们很少能看到有丰富色彩的未来界面。色域、刷新率、分辨率,也许都不是未来我们所追求的技术变革。在80、90年代的科幻电影中,高科技感的界面,多半是幽幽的蓝色或绿色。不过当时间跨进新千年,不带有任何感情色彩的灰色更受到各大科幻片导演的热爱。

未来的人机界面,除了在视觉方面有上述独特的特质之外,还具备更强的交互能功能:手势操作,语音控制,意念控制,以及语音合成,都是不可或缺的元素。清脆的互动音效,不断加强这种未来科技的赶脚。冷漠的不带有任何感情色彩的系统语音合成,会不断同电影的主角进行互动,再也不是R2D2那种嘀嘀几声。同时也暴露出,未来机器的智力(人工智能)也会达到了惊人的水平。

信息才是真谛,而非界面

为什么未来的人机界面会向着越来越简洁的方向发展?我想这是因为人在与机器交流时,真正在交流的东西是信息本身,而人机界面可以看做仅仅是一种“载波”,只有真正在传递的信息本身才是最有价值的。没有人会去关心其界面如何如何。我们要尽可能的传递大量有价值的信息,无限接近“载波”的容量。


图:为传统的平面杂志添加更丰富的多媒体信息

举个在《信息简史》中的例子。在其第一章“会说话的鼓”,讲述了人类历史上最原始的信息传递方法——“鼓语”,当地的土著,通过一组组鼓点传递信息。妻子在家里敲出一段鼓语,告诉远在田地里的丈夫:“该回家吃饭啦!” 这是一种在当时看来非常高效的信息传播方式。虽然鼓语混合了冗余的信息,但这样做也避免在传递过程中产生辨识的混淆。部落里的人不仅仅要用耳朵接收这些鼓语,还要在脑海中将鼓语翻译成实际的信息意思。人脑需要一定时间转换,也需要用不断重复的鼓点,确认和校验这些信息。由此才能在一定的信息组织方式下,可以清晰的反应所要表达的意思。

然而面向未来,对于信息的繁杂处理工作,会交给计算机完成。每个操作计算设备的人,都将面对更加庞大的数据和复杂的情况。例如:在工厂里对各种设备的实时监控,工人可以快速的查看可视化图表。而我们透过人机界面应该更直观的只看到信息本身,而非包含了很多其他细节的花俏的界面。


图:工业级的AR应用,设备的实时运行信息

从移动到桌面,现在整个设计界都在从拟物化向扁平化过度。应用软件中UI和UE的设计受此风潮的影响甚大。最为典型的就是就是微软的移动操作操作系统,微软的Metro UI沿袭了瑞士工业设计的许多元素。Windows Phone用符号语言代替模拟现实元素,在扁平化方面是最先迈步的。


图:地铁中的Metro风格信息版,在于强调信息本身

苹果认为,移动设备的界面,应当有别于传统的桌面。因此,触控、手势、滑动等方式应运而生。早期的移动用户,特别是在iPhone出现以前,用户并不知道在移动场景下应该如何操作智能设备。在iOS6以前的版本中,苹果尽量用拟物化的设计,去教育用户如何使用这部次世代手机。例如,一个记事本的logo就是一张边角有点弯曲的即时贴,里面就有一个华丽丽的皮面记事本,翻页的时候整个界面都会像真的纸张翻页一样。拟物化的设计,不用过多思考,根据以往的现实生活经验,就能有效的理解UI界面。

但到了iOS7时代,苹果认为用户对移动设备的认知已经足够。接下来要简化界面,简化设计元素。用更加抽象但容易理解的设计符号,代替现实拟真拟物的设计风格。这让整个界面更加具有现代感。并且苹果在未来的iOS 8上,会更加彻底的贯彻这一设计思想。其总的设计目标,还是要让界面变得更简洁,让所呈现的信息,更加突出。

AR:感官的增强

在最近几个月,AR现实增强技术在广告业界特别火爆。虽然在手游市场上,可能因为目前还没有非常优秀的游戏作品问世,开发者对AR方面的关注可能还不太高。但在时尚、高端、快消等行业中,使用增强现实技术作为推广卖点的优秀案例层出不穷。买一杯冰激凌,用APP扫一下,消费者透过手机屏幕,就能看到有人在冰激凌上,为您演奏一段优美的小提琴。买一份15元豪华午餐,在饱腹之余,用APP扫一下,还能来一场点球决战。现在最流行的AR技术方案是:基于Unity引擎开发环境,利用Qualcomm的Vuforia SDK,为用户构建跨平台的增强现实应用。


图:Vuforia——Qualcomm的AR增强现实技术

由厂商和广告公司所开发的这些促销类AR应用,虽然看似抢眼球、走噱头的成分多了一些,但究其本质,还是利用产品的包装界面作为识别图,让手机通过APP,将附加的虚拟信息叠加到了现实。

真正的AR是什么,其存在意义是什么?经过了很多思考,我认为应该是:手机或其他智能装置,利用摄像头和各种传感器,真正有效的收集各种实用的,有价值的信息。通过计算和处理,再采用增强现实的形式,叠加到真实的世界。这样才能人们才能通过机器,更好的理解现实,进而更优雅的与现实互动。

我曾经采访过一位“15元豪华午餐”的AR应用开发者,我问他,你最希望在未来的Vuforia v4.0 SDK中增加哪些功能?他表示,希望在Vuforia SDK未来的版本中,支持人体骨骼追踪。这有点类似于Kinect所实现的功能。这个开发团队,想使用手机摄像头,识别人类的肢体活动信息。并且将在此之上,为肢体增加一些酷炫的效果。比如,让手掌着火,又比如,让人们试穿虚拟的服装。要实现这一切的一切,都需要摄像头具有捕获人类肢体骨骼状态信息的能力。

这个案例的本质,就是需要摄像头能读到更多信息,超感于我们人类的五感。而非AR商业广告案例这样,通过一张识别图,调用一段动画或游戏。智能设备的摄像头,需要具备脸部追踪,脸部识别,对物体的大小以及材质的识别,对场景和环境的识别等等。其机器识别能力越强大、越准确,我们距离科幻般的未来,就越近。

FirePhone:洞察AR先机

其他手机品牌,还在不遗余力的提高屏幕大小与摄像头分辨率的时候。似乎Amazon的FirePhone已经洞察到增强现实的先机。FirePhone不仅仅内置了定制版的四核心Snapdragon处理器、Adreno 330 GPU,它还有许多独特的功能。

除了后置的主摄像头,Fire Phone智能手机正面四个边角都有设置摄像头,用来感知深度和用户头部定位,以实现手机屏幕的3D效果。这四颗摄像头均集成了红外灯,这样在昏暗或完全黑暗的环境下,也能发挥作用。


图:FirePhone上的应用——Firefly

Fire Phone还搭配了名为“动态透视”(DynamicPerspective)的功能。它会让界面以不同“层级”显示在用户眼前。这一功能的实现依赖跟踪用户头部运动的运动传感器和摄像头。另外,手机上的Firefly应用通过摄像头和麦克风,几乎能识别一切商品。只要在Amazon货架上有的产品,无论是一本读物,甚至是一部美剧。透过这些功能,FirePhone能够帮助人们获取到更多信息。

结论:AR未来最重要的人机界面

在现有的这一代智能手机上,我们饱尝了智能终端的硕果,手机作为人类感官最重要的延伸,在未来不会局限在4~5寸屏幕之内。透过各种先进的传感器技术,移动计算技术,以及云端和大数据技术,势必会更加有效的利用人类的五感,将更丰富的信息传递给人。

对于未来的应用软件界面,我们也有了“化繁为简,炼物还虚”的清晰认识。同时,从软件开发者层面的呼声,将会直接影响到未来智能设备的趋势,将有越来越多的传感器被植入到设备中。现在,我们可以这样说,AR增强现实技术将是未来最好的人机界面。

博客原文

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