前言：AR是什么

AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))是指透過攝影機(jī)影像的位置及角度精算并加上圖像分析技術(shù)，讓屏幕上的虛擬世界能夠與現(xiàn)實(shí)世界場景進(jìn)行結(jié)合與交互的技術(shù)。

——維基百科

上述定義表明了AR的特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)生成的虛擬世界與現(xiàn)實(shí)結(jié)合、可交互。

更常見的解釋是，借用“屏幕”，在現(xiàn)實(shí)世界中使用計(jì)算機(jī)生成的信息（文字、圖像、三維模型、視頻等）對實(shí)物進(jìn)行信息疊加，并可以與人進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。

AR簡史

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AR的誕生與探索階段

1901年，L.Frank Baum在小說”The Master Key”中提到AR一詞。

1962-1974年，該部分的歷史與VR的歷史重合度較高。

具體可以參考：VR簡史

因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)期，兩者尚未被明確區(qū)分，走在相同的發(fā)展方向。在這個(gè)時(shí)期，較大的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)事件為：

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“Sensorama”的出現(xiàn)

莫頓·海利格(Morton Heilig)制作出命為“Sensorama”的多通道仿真體驗(yàn)系統(tǒng)原型機(jī)，是世界上第一臺具有“虛擬現(xiàn)實(shí)思想”的裝置，雖然沒有交互的功能，但是他仍然被認(rèn)為是提出并實(shí)踐“沉浸式vr系統(tǒng)”概念的先驅(qū)者。有趣的是，該設(shè)備的設(shè)計(jì)者是秉承著制作一個(gè)擁有更豐富體驗(yàn)的影像觀看設(shè)備，本質(zhì)上，這個(gè)原型機(jī)也可以被認(rèn)為是4d影院的初始版本。

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達(dá)摩克利斯之劍操作演示

伊凡·蘇澤蘭（Ivan Sutherland）主持設(shè)計(jì)和開發(fā)了人類第一個(gè)帶跟蹤器的頭戴式立體顯示屏（Head Mounted Display）“達(dá)摩克利斯之劍”，是人類歷史上最早的可交互的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

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Videoplace操作演示

Videoplace 項(xiàng)目的出現(xiàn)，被譽(yù)為是體現(xiàn)了早期AR思想的案例，該項(xiàng)目創(chuàng)建了一種數(shù)字互動環(huán)境，使人可以與虛擬對象進(jìn)行互動。

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第一個(gè)可穿戴式的ar系統(tǒng)設(shè)備

1974年，Steve Mann創(chuàng)造了世界上第一個(gè)可穿戴式的ar系統(tǒng)設(shè)備。

可以在照片上疊加影像，可以理解為現(xiàn)在的光繪。在真實(shí)的世界上進(jìn)行虛擬信息的疊加與結(jié)合，將電子信號進(jìn)行可視化并疊加在顯示世界中。

ar系統(tǒng)設(shè)備原理演示

信號可視化后疊加在現(xiàn)實(shí)世界中的效果

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1982年，Dan Reitan和他的團(tuán)隊(duì)首次在電視上使用了AR技術(shù)，將天氣相關(guān)的信息圖疊加在地球的圖像上，輔助電視上的天氣廣播工作。

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1990年 -增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality）這一術(shù)語正式誕生。

波音研究員湯姆·考德爾（Tom Caudell）在一篇論文里用“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”這一術(shù)語描述“將計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)的元素覆蓋在真實(shí)世界上“的技術(shù)。文中還討論了AR比VR好的地方，闡述了AR的優(yōu)點(diǎn)。湯姆和他的同事的主要工作是開發(fā)頭戴式顯示系統(tǒng)，以使工程師能夠使用疊加在電路板上的數(shù)字化增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖解來組裝這個(gè)電路板上的復(fù)雜電線束。

7

1992年，路易斯（Louis Rosenberg）在美國空軍實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了第一個(gè)完全沉浸式的ar系統(tǒng)——Virtual fixture

Virtual fixture系統(tǒng)及畫面

無信息疊加的原畫面與有數(shù)字信息疊加的AR系統(tǒng)畫面

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1993年，KARMA 維修系統(tǒng)。

Steven Feiner，Blair MacIntyre和Doree Seligmann組成的哥倫比亞大學(xué)團(tuán)隊(duì)提交了一篇論文，講述的是該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行建立的一種ar系統(tǒng)，叫KARMA(Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance).(基于知識的增強(qiáng)實(shí)境維修支援)是一個(gè)基于HMD設(shè)備，提供維修和維護(hù)知識的ar系統(tǒng)。

左為使用情景，右為透過KARMA看到的維修畫面，紅線為疊加上去的計(jì)算機(jī)圖像

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1996年，創(chuàng)建了Cyber Code，這是第一個(gè)使用2D標(biāo)記的AR系統(tǒng)。

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1997年，哥倫比亞大學(xué)開發(fā)了一個(gè)室外的移動增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)Touring Machine。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，Touring Machine這個(gè)項(xiàng)目關(guān)注的是用戶界面相關(guān)的內(nèi)容，而不是尺寸大小。

圖右為透過設(shè)備參觀時(shí)看見的畫面，在真實(shí)環(huán)境中顯示兩個(gè)小旗子

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1998年，美國橄欖球聯(lián)盟比賽首次在現(xiàn)場直播當(dāng)中使用了ar技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將橄欖球隊(duì)的“第一次進(jìn)攻”黃線在電視屏幕上的可視化。（具體效果類似于國內(nèi)游泳比賽直播時(shí)，賽道上會出現(xiàn)選手信息的方式）

早期的直播效果類似國內(nèi)游泳直播中的效果

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1999年，steve mann開發(fā)了Eyetap設(shè)備，該設(shè)備可以在現(xiàn)實(shí)世界中疊加文本信息。

eyetap的演示效果

和谷歌之間的傳承關(guān)系

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1999年，美國宇航局的x-38飛機(jī)使用特殊的AR儀表板進(jìn)行導(dǎo)航。

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ARToolKit的出現(xiàn)標(biāo)志著AR開始離開實(shí)驗(yàn)室，走向大眾

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ARToolKit的實(shí)際效果，通過識別圖中黑色方塊卡片，將計(jì)算機(jī)圖像-小山疊加在卡片上

2000年，加藤弘一（Hirokazu Kato ）教授和 Mark Billinghurst 共同開發(fā)了第一個(gè) AR 開源框架：ARToolKit。

ARToolKit 的出現(xiàn)使得 AR 技術(shù)不僅僅局限在專業(yè)的研究機(jī)構(gòu)之中，許多普通程序員也都可以利用ARToolKit 開發(fā)自己的 AR 應(yīng)用。

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2000年，Bruce Thomas等人發(fā)布AR-Quake，是世界上第一款戶外ar游戲。

左為通過設(shè)備看見的虛擬角色

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為智能設(shè)備引領(lǐng)方向的ar系統(tǒng)

2003年，Wagner和Schmalstieg在“個(gè)人數(shù)字助理”（‘personal digital assistant’）上展示了第一款掌上AR系統(tǒng)，這為智能設(shè)備上的AR引領(lǐng)了方向。

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AR的商用階段

1

2008年，ar開始被用于商業(yè)用途，如寶馬mini的雜志廣告。

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2012年，谷歌推出了Google Glass。雖然該產(chǎn)品雖然褒貶不一，但是現(xiàn)在回頭看，Goole Glass具有里程碑式的意義，因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)品讓更多人了解到ar這項(xiàng)技術(shù)，燃起了公眾對ar的興趣。

谷歌眼鏡1.0

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2015年，微軟推出了HoloLens，這款產(chǎn)品也被譽(yù)為是當(dāng)前體驗(yàn)最好的AR 設(shè)備。

HoloLens 的場景

HoloLens 1.0 的實(shí)際操作效果演示

4

2015年，工業(yè)AR眼鏡公司0glass成立，2016年5月發(fā)布國內(nèi)首款墨鏡式雙目一體機(jī)AR眼鏡0glass Pro2，同時(shí)發(fā)布國內(nèi)首款A(yù)R引擎NginABC；2017年5月發(fā)布國內(nèi)首款基于intel平臺的AR眼鏡0glass danny；這兩款工業(yè)級AR眼鏡的出現(xiàn)引發(fā)了行業(yè)的高度關(guān)注。

0glass danny

2016年，尚未有產(chǎn)品的AR公司Magic Leap獲得巨額融資，引發(fā)公眾關(guān)注。

傳奇獨(dú)角獸公司Magic Leap 是 AR 領(lǐng)域最著名的創(chuàng)業(yè)公司。該公司通過一段宣傳視頻引發(fā)公眾對ar技術(shù)的期待。雖然視頻中大多不少場景被認(rèn)為不切合實(shí)際情況，但不影響該公司在2016年獲得一輪7.935億美元的C輪融資。

上述的事情其實(shí)與VR歷史中Facebook收購Oculus有一樣效果，都是讓公眾好奇這個(gè)公司到底靠什么技術(shù)獲得巨額資金，從而引發(fā)關(guān)注的熱潮。

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2017年，蘋果發(fā)布了ARkit，將iphone打造成最大的ar平臺。谷歌發(fā)布arcore。至此，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用程序開始飛速發(fā)展，商業(yè)化程度不斷提升。

結(jié)語

其實(shí)，簡單的看AR的發(fā)展過程，可以了解到一個(gè)有趣的事實(shí)：VR與AR本就是一家，只是后來選擇了不同的方向。

AR其實(shí)以很多種形式存在于我們身邊。只要是符合“將計(jì)算機(jī)制作的畫面與現(xiàn)實(shí)融合，且可以實(shí)時(shí)互動”的定義，其實(shí)就是AR。從微軟和谷歌的產(chǎn)品形態(tài)中，多多少少是能看到一些前人研究成果。

最常見的AR反而很貼近我們的日常生活，那些自拍軟件里的貼紙圖案，其實(shí)就是一種AR。AR相比VR有其優(yōu)勢，就像湯姆·考德爾（Tom Caudell）在論文中討論的那樣，AR對設(shè)備依賴更小，需要渲染的物體更少，對計(jì)算機(jī)的要求更低。

在濾鏡中的AR