技术

XR-人机交互的终极形态

By 2021年03月18日 三月 30th, 2021 No Comments

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说起XR,我们通常想到的都是iPhone XR,但我们今天要讲点不一样的XR——
Extended Reality拓展现实!

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XR指所有结合虚拟与现实场景、实现人机交互的技术,可以说就是VR、AR和MR的总和。了解XR之前,我们得先来了解一下它的三个组成部分——VR、AR和MR!

VR

虚拟现实Virtual Reality(VR)又称计算机模拟现实,一般通过头戴设备,营造出逼真的沉浸式虚拟场景。VR在现实里已经很常见了,商场里就经常有VR游戏体验馆,在VR的世界里,一切都是虚拟的。

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AR

增强现实Augmented Reality(AR)是指实时的、直接或间接的物理现实环境视图,可以将虚拟内容叠加在真实场景中。AR通常借助手机和平板电脑等设备实现,还记得几年前满世界让你寻找宠物小精灵的Pokemon Go吗?

基于AR技术的Pokemon Go1

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MR

混合现实Mixed Reality(MR)是AR的一个分支。它也是将真实与虚拟世界相融合,但合成的虚拟物体可以在真实环境中与人产生实时交互。

尽管它与AR一样都是虚拟与现实结合,但其中有很大的区别,它把真实世界叠加到了虚拟的世界里。把真实叠加到虚拟中,有三个步骤,第一步,把真实世界放进镜头里,这一步是将三维世界二维化;第二步,把拍摄到的二维画面重组,通过计算3D建模,这一步是将二维画面三维化;第三步,把我们要展现的虚拟内容投射进前面的三维画面中,形成虚拟与现实的融合。

 

1参考来源:该图片由 TumisuPixabay上发布

 

XR科技在企业用途领域的应用

包括VR/AR游戏、XR影视、应用AR技术的表演等,XR科技在面向消费者的应用已广为人知。那么XR在面向企业用途的应用有哪些呢?

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根据调研机构Raconteur2018年的统计,XR技术公司未来在企业用途最寄希望的行业为制造、办公和医疗等,下面让我们看一下XR科技在企业用途领域的应用前景。

制造

由于新冠肺炎疫情的缘故,半导体跨国企业面临着巨大的困难,走在科技前端的半导体相关企业同时也积极响应客户需求。其中,为了加速生产进程,不少半导体设备企业开始使用XR设备对生产设备维护,并与客户沟通。

例如,东京电子有限公司(TOKYO ELECTRON LTD. 以下简称TEL)的Eyal Shekel高级副总裁近期与SEMI的采访当中就表示,TEL正在积极部署AR以远程协助客户及工程师的沟通。2TEL使用远程培训课程,通过视频会议系统和工厂中的培训工具将培训人员连接起来,以提高世界各地工程师的技能,并使用AR眼镜,帮助客户维护生产设备和排除简单故障。

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不少智能工厂解决方案的企业也在快速发展XR拓展现实的可行性。法国的Diota公司通过运动摄像机,允许虚拟场景与其拍摄的实体模型相结合,将虚拟的场景叠加到实体场景中——在触摸显示屏看见叠加后的场景并与之进行交互。3

这些XR技术的应用案例很好地将现场数字数据和三维数字文件的数据进行精准融合对比,大幅缩短工业真实世界与数字信息文件的差距,创造了强大的协同作用,并提高了生产效率。

 

2参考来源:https://www.semi.org/en/blogs/technology-trends/from-smart-manufacturing-vision-to-innovative-advanced-technical-service-solutions-tel-delivers
3参考来源:https://www.bilibili.com/video/BV1Xa4y177Wr/?spm_id_from=333.788.videocard.11

办公

说起XR办公,就不得不提今年3月份微软新发布的Microsoft Mesh。

尤记得2020年新冠肺炎疫情肆虐使得我们不得不居家办公的日子,这段时间里的工作效率大幅度下降——与居家办公不同,在办公室,我们可以快速同步很多关键信息。如果当时有Microsoft Mesh的参与,这些问题就不会是最大的问题了!

Microsoft Mesh是一个基于混合现实和微软Azure云的协作平台,可以通过各种设备体验混合现实,包括远程全息,共同设计等。

Microsoft Mesh有两大功能:第一个功能是现场感受(Feel Presence)。它包含两个方面,一个是Avatar虚拟人偶,另一个是Holoportation全息传输,即远程把自己的身体影像传输到现场。就好比今年春晚的热门话题:“刘德华到底在不在春晚现场?”其实当时刘德华并不在现场,该节目运用的就是全息投影技术。
第二个功能就是协同工作(Experience Together)。这一功能其实已经耳熟能详了,就是通过虚拟现实的方式合作,包括远程协作、培训、开会、共同设计等。

医疗

在医疗方面,有一家虚拟现实医疗公司有了领先突破,并已经进入人体试验阶段——XRHealth,该企业总部位于以色列海滨城市特拉维夫,并在美国波士顿设有分部。4

XRHealth创新的VR技术,通过非药物疗法的虚拟现实干预技术,可以缓解患者的疾病症状,并且该方案已经通过了FDA(Food and Drug Administratio,美国食品药品监督管理局)的注册。

XRHealth通过平台收集患者的病患情况,先设定好特定的虚拟环境,再根据患者的症状安排特定的任务,让患者在“游戏”的同时,自发让身体疾病症状得到缓解,再通过AI云计算分析患者的缓解程度,强化应用的治疗效果,为患者提供个性化治疗方案。目前,XRHealth开发的治疗应用主要用于改善行为障碍、肌体疼痛和一些心理疾病等。

 

4参考来源:https://www.xr.health/

 

XR与芯片

随着5G技术的不断优化升级,XR的进步也是肉眼可见的,在芯片领域,我们也将提出更高的要求。要推动这个市场的发展,我们需要立足于解决XR设备在运行中产生的几大问题——分辨率低,画面不稳定,眩晕等问题。与普通芯片相比,XR芯片需要具备更高速的处理性能和高性价比,所以开发XR芯片就成了必然。

比如,高通推出的首款XR芯片骁龙XR1帮助推动了更多XR设备的产品发展。骁龙XR1支持“六自由度”(6-DoF)的虚拟现实和完整的空间追踪,但它真正的优点并不局限于此类高性能特征。事实上,在XR产业在经历了一段时间的沉浮之后,人们逐渐意识到如需将XR应用大众化,开发并普及一体机则成为了一个重要的前提条件。而高通推出的XR1正响应了此类一体机的处理器需求,在提供充分的性能的同时实现了长时间的续航以及合理的价格。这使其有别于面向智能手机的高性能处理器,突出了专注于XR硬件的特征优势。5

 

5参考来源:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1608283807676206243&wfr=spider&for=pc

 

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有了这些专门面向XR设备的处理芯片,我们就能够快速加载大量数字内容形成虚拟画面,并及时传递用户的交互信息。
在VR芯片世界中,同样不可或缺的当然是存储类芯片。

SK海力士主要产品之一的DRAM可以胜任这一角色。SK海力士于去年10月份成功推出全球首款DDR5 DRAM。根据SK海力士DRAM产品规划部门的预测:在5G、自动驾驶车辆、AI、增强现实、虚拟现实、大数据等领域中,DDR5 DRAM可用于次世代高性能计算和智能数据分析。

 

SK海力士DDR5 DRAM

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不仅如此,SK海力士的超高速DRAM ‘HBM2E’和176层4D NAND闪存亦将有助于XR生态的拓展。正如任何高新科技生态领域,XR生态也将依赖于以云技术为基础的AI、大数据分析功能。比如,SK海力士的HBM2E拥有超高速、高容量、低能耗等特性,尤其适用于大数据、AI、机器学习等领域的应用,这些特性都将有助于XR生态的延伸与发展。

SK海力士超高速DRAM HBM2E

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SK海力士176层 4D NAND闪存

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XR在未来具有无限潜力

人们都说2019年是XR爆发的一个元年,两年过去了,我们也看到了XR的发展与失败。虽然XR正远离消费者心中的梦想的样子,但其潜力仍然是无限的,它将为从零售业到制造业的所有行业提供前所未有的机会。

相信在不久的将来,XR也能够走入千家万户,成为像智能手机一样普遍的产品。

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