增強現(xiàn)實技術(shù)(Augmented Reality Technique,簡稱AR),是在虛擬現(xiàn)實基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù),是通過計算機系統(tǒng)提供的信息增加用戶對現(xiàn)實世界感知的技術(shù),并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中,從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的“增強”。它將計算機生成的虛擬物體或關(guān)于真實物體的非幾何信息疊加到真實世界的場景之上,實現(xiàn)了對真實世界的增強。同時,由于用于與真實世界的聯(lián)系并未被切斷,交互方式也就顯得更加自然。
增強現(xiàn)實的用戶可以戴上透明的護目鏡,透過它看到整個世界,連同計算機生成而投射到這一世界表面的圖像,從而使物理世界的景象超出用戶的日常經(jīng)驗之外。這種增強的信息可以是在真實環(huán)境中與之共存的虛擬物體,也可以是實際存在的物體的非幾何信息
為了改善效果,增強現(xiàn)實所投射的圖像必須在空間定位上與用戶相關(guān)。當用戶轉(zhuǎn)動或移動頭部時,視野變動,計算機產(chǎn)生的增強信息隨之做相應(yīng)的變化。這是依靠三維環(huán)境注冊系統(tǒng)實現(xiàn)的。這種系統(tǒng)實時檢測用戶頭部位置和視線方向,為計算機提供添加虛擬信息在投影平面中映射位置的依據(jù),并將這些信息實時顯示在熒光屏的正確位置
人文智能以將處理設(shè)備和人的身心能力結(jié)合起來為特點。它并非仿真人的智能,而是試圖發(fā)揮傳感器、可穿戴計算機等技術(shù)的優(yōu)勢,使人們能夠捕獲自己的日常經(jīng)歷、記憶所見所聞,并與他人進行更有效的交流。在這一意義上,它是人的身心的擴展。作為智能,它基于用戶在計算過程中的反饋,并不要求有意識的思考與努力。目前,國外從事增強現(xiàn)實研究的高校有美國哥倫比亞大學(xué)、麻省理工學(xué)院、北卡羅來納大學(xué)、華盛頓大學(xué),英國劍橋大學(xué),日本東京大學(xué)、慶應(yīng)大學(xué),澳大利亞南澳大學(xué)等;企業(yè)有德國西門子公司、美國施樂公司、日本索尼公司北京摩拓為MOTOVI等。國內(nèi)北京理工大學(xué)、國防科技大學(xué)、西安石油學(xué)院、電子科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海大學(xué)等機構(gòu)亦已開展這方面的研究
它可以將顯示器屏幕擴展到真實環(huán)境,使計算機窗口與圖標疊映于現(xiàn)實對象,由眼睛凝視或手勢指點進行操作;讓三維物體在用戶的全景視野中根據(jù)當前任務(wù)或需要交互地改變其形狀和外觀;對于現(xiàn)實目標通過疊加虛擬景象產(chǎn)生類似于X光透視的增強效果;將地圖信息直接插入現(xiàn)實景觀以引導(dǎo)駕駛員的行動;通過虛擬窗口調(diào)看室外景象、使墻壁仿佛變得透明
它使交互從精確的位置擴展到整個環(huán)境,從簡單的人面對屏幕交流發(fā)展到將自己融合于周圍的空間與對象中。運用信息系統(tǒng)不再是自覺而有意的獨立行動,而是和人們的當前活動自然而然地成為一體。交互性系統(tǒng)不再是具備明確的位置,而是擴展到整個環(huán)境。三是三維注冊,即根據(jù)用戶在三維空間的運動調(diào)整計算機產(chǎn)生的增強信息
戶內(nèi)型增強現(xiàn)實從廣義上說包括各種將數(shù)據(jù)層覆蓋于建筑物內(nèi)部物理空間的實踐,為建筑師、壁畫師、展覽設(shè)計師和新媒體藝術(shù)家所關(guān)心。例如,德國建筑師利貝斯坎得(Daniel Liberskind)在設(shè)計柏林猶太博物館時,將顯示二次大戰(zhàn)前該館現(xiàn)址附近猶太人居住點的地圖投射到建筑表面上,使數(shù)據(jù)空間物質(zhì)化,變成重新塑造物理空間的力量。又如,加拿大藝術(shù)家加迪夫(Janet Cardiff)引導(dǎo)觀眾在物理空間中遵循她由便攜式CD播放器或攝像機所傳達的指令(如“下樓梯”、“看窗口”等)而行動,變成她所設(shè)計的故事的參與者(1995)。在這一過程中,觀眾所處的物理空間為信息空間所增強,具備了平常所沒有、為故事所賦予的含義。這一作品以“音響散步”(audio walk)著稱。相對而言,狹義的戶內(nèi)型增強現(xiàn)實是在計算機技術(shù)支持下發(fā)展起來的。它允許用戶在現(xiàn)實環(huán)境中與虛擬物體交互,例如,韓國開發(fā)的增強現(xiàn)實游戲ARPushPush運用追蹤器檢測用戶的運動,并通過頭盔顯示器為用戶提供包含了虛擬景觀的視野。北京理工大學(xué)開發(fā)的增強現(xiàn)實海底漫游系統(tǒng)讓用戶得以使用交互體驗設(shè)備和虛擬場景中的海洋生物互動、嬉戲
戶外型增強現(xiàn)實運用GPS與定位傳感器,以背包攜帶計算機系統(tǒng),將增強現(xiàn)實帶到戶外。哥倫比亞大學(xué)開發(fā)的移動增強現(xiàn)實系統(tǒng)(Mobile Augmented Reality Systems,MARS,1996)是早期例證。它運用了三維顯示系統(tǒng)、移動計算、無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。其后出現(xiàn)的系統(tǒng)有南澳大學(xué)可穿戴計算機實驗室開發(fā)的Id Software公司《地震》游戲的增強現(xiàn)實版ARQuake(2000)等。ARQuake提供了第一人稱射手,允許用戶在現(xiàn)實世界中四處運動,同時在計算機生成的世界中玩游戲。它使用了GPS、定向傳感器、肩背電腦等設(shè)備。奧地利格拉茲技術(shù)大學(xué)、維也納技術(shù)大學(xué)等單位也在開發(fā)戶外型增強現(xiàn)實系統(tǒng)。