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  • 千年洞窟遇上AR,一个“赛博敦煌”是啥样的?
  • 来源:品玩
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作者 Decode
邮箱oudi@pingwest.com
当千年洞窟遇上最前沿的 AR 技术,会碰撞出什么火花?
在甘肃西北的敦煌莫高窟,华为河图做了一次尝试。河图(Cyberverse)是华为于 2019 年发布的世界级数字镜像平台。2020 年 4 月 8 日,华为推出第一个基于河图的商业应用——华为 AR 地图(公测版)。和华为 AR 地图一起发布的,还有两个试点项目,敦煌莫高窟是其中一个,另一个是上海南京路。
近日,品玩去到敦煌莫高窟,亲身体验了华为 AR 地图。
(视频:华为 AR 地图体验之敦煌莫高窟)

基于 AR 的新型游览体验是怎么样的?

华为 AR 地图是一个独立的 App 需要用户自行到应用商店下载。目前适配机型还比较有限,仅支持华为 Mate40 系列、P40 系列、Mate30 系列,以及 MateXs、Mate30E Pro、荣耀 V30、荣耀 V30 Pro、荣耀 30 Pro、荣耀 30 Pro+、Nova 6、Nova 6(5G)机型,系统版本要求 EMUI 10.1 及以上或 Magic 3.1 及以上。
与传统的平面 App 不同,AR 体验与真实空间高度关联,使用场景对用户体验影响更加直接。因此,当用户打开该 App 时,会首先会弹出一个提示窗口:为了您的安全起见,请注意周边道路环境。
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目前,华为为敦煌莫高窟打造的第一期 AR 体验共由三部分组成:虚拟物体展示、AR 导航和AR 导览。
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虚拟物体展示主要为 3D 模型和高精度壁画,其中 3D 模型最抓人眼球。展示模型包括九色鹿、飞天和九层楼大佛,分别对应莫高窟小牌坊、94 窟窟前殿堂和九层楼三个地点。前两者都是敦煌壁画中的文化元素,大佛则是九层楼里一尊巨型弥勒佛像。
以九色鹿为例,用户打开华为 AR 地图 App 、对着小牌坊扫描后,App 基于视觉识别出用户位置,牌坊下便会呈现一个虚拟的九色鹿。九色鹿锚定在牌坊下面某个点上的,不会随着摄像头移动而移动,是一个真切的增强现实体验。如果仔细看,会发现九色鹿是有阴影的,增强了虚拟模型的真实感。但在这个体验上,华为 AR 地图的虚实遮挡做得不是很好,真实感有所损失。
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除了单纯地观看,用户还可以和这个九色鹿互动,比如找准位置和它合影。
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再来看看 AR 导航。用户通过搜索或推荐指定一个景点后,App 会自动调用相机,录制实景画面,同时叠加虚拟的鲜花作为路线引导,一次 AR 导航就开始了。
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对于大多数人来说,AR 导航都是新鲜事物,因此华为在细节上做了些功夫,引导用户更好地上手。比如,开始 AR 导航后,会有相应的声音提示:请跟随花路开始导航。
对于第一次使用 AR 导航的用户,可能找不到正确的方向,习惯性地无目的寻找。此时屏幕上会出现一个方向指示器,告知用户 AR 导航正确的方向。
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在走向目的景点路途中,如果把手机摄像头指向旁边的洞窟,会看到附着在洞窟之外的虚拟导览牌和高精度虚拟壁画。
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点击这些虚拟导览牌,会弹出不同的介绍素材。比如第 45 窟,介绍素材是普通的语音讲解。而第 220 窟的介绍素材则是 360 度全景。创建于初唐的 220 窟是一个特窟,相较常规参观的洞窟,具备较高的艺术水平和研究价值,只在淡季才会开放,并且游览收费也比常规洞窟贵。
当用户点击 220 窟虚拟导览牌时,会出现窟内的 360 度全景。没有进入到真实洞窟里的用户,也可以在手机里进行虚拟游览。这个设计其实是 AR 到 VR 的切换,华为 AR 地图借助传送门(这也是行业常用手法),让用户更加自然地从真实世界切换到 360 度全景。在全景里,重点部分有特别的标识,点击可详细了解。
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事实上,360 度全景虚拟游览洞窟,并不是什么新鲜事物。在敦煌研究院官方网站,有《数字敦煌展》入口,点击进去后也可以看到窟内的 360 度全景。不过这个入口没有多少人知道,用户使用步骤也不够方便。通过 AR 导览搭建一个新的入口,简化了使用步骤,给用户带来了切实的价值。
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华为工作人员告诉品玩,华为和敦煌研究院真正进行第二期 AR 体验建设,包括在莫高窟数字展示中心设置一个虚拟的 257 洞窟,方便用户排队时观看。

这一切是怎么实现的?

华为 AR 地图的基础是 VPS(视觉定位系统)。简而言之,就是通过视觉识别来确定用户在莫高窟的具体位置,然后再把对应的虚拟物体呈现出来。相较于卫星定位系统,视觉定位系统精度更高,更适用于景区、博物馆和机场等场景。
要实现 VPS ,首先得对整个莫高窟进行 3D 扫描和重建,形成一个与实景相同的数字莫高窟三维地图。据华为先前介绍,这个数字三维地图的精度可达厘米级。
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当用户处于已经构建了高精度三维地图的环境中,打开手机摄像头,系统会提取拍摄画面上的环境特征点,与三维地图中的特征点进行比对,最终反推出来用户所在之处。
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识别出用户位置后,便到了 AR 的部分——叠加事先设计好的虚拟物体。而后,通过 SLAM 技术实现连续的跟踪和定位,使虚拟物体始终锚定在预设点上。
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如果要让虚拟物体显得更加真实,就得加入阴影渲染和虚实遮挡。根据品玩在莫高窟现场的体验,华为 AR 地图具备比较真实的阴影渲染能力,而虚实遮挡的效果则不太好。
总的来说,华为 AR 地图是基于 VPS、有一定真实渲染能力的 AR 平台。整个使用过程中,屏幕反光严重(显示)、手机操作不便(交互)等因素,都让用户体验打了折扣。只能说,移动端设备始终难以发挥 AR 的真正潜力,AR 眼镜和更自然的交互(也许是手势),才是 AR 真正的归宿。
毫无疑问,华为肯定是会出 AR 眼镜的。2020 年 9 月,华为消费者业务 AR/VR 产品线总裁李腾跃在一次媒体沟通会中确认,华为 AR 眼镜已经推进到了 N+2 代产品,但应用生态基础打牢是前提。据他当时透露的数据,基于华为 AR 引擎开发的应用已经超过一千个。
至于 AR 眼镜什么时候会推出,恐怕只能耐心等待。毕竟,对于整个产业链来说,光学显示、交互、微型化和续航等问题,都是一个又一个需要攻坚的难题。

河图的野心

通过敦煌莫高窟 AR 体验管中窥豹,能发现华为有更大的野心。
华为拍照首席工程师、Cyberverse 总工程师罗巍曾这样介绍河图:“地球级的、能够和现实无缝融合的、并且不断更新的数字镜像世界。”罗巍是华为 Fellow,经历了华为手机从第一代 2X 变焦双摄开始直到 HUAWEI P30 Pro 影像的技术演进过程。
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这里面有一个关键词——地球级。由于 AR 与真实环境强相关,所以行业内会对 AR 体验进行空间上的划分,通常是桌面级、房间级和城市级。对应的应用有 AR 滤镜和特效(抖音快手)、AR 商品展示(宜家)和 AR 室外步行导航(高德)。至于“地球级”,则是把整个现实世界都变成增强信息或影像的显示面板。
品玩留意到,提出类似概念的公司,还有 Niantic。可能很多人没听过这家公司的名字,但肯定知道他们的产品——《Pokemon Go》。这个 LBS 游戏就是地球级别的数字镜像,沿着这个思路,Niantic 正在打造一个“行星尺度”的 AR 平台。
地球级数字镜像实现起来难度非常大。最先要攻破的,是打造一个高精度世界级三维地图。目前,华为已经有甲级地图测绘和制作资质,在国内具备了制作全国范围高精地图的基础。据罗巍之前的演讲,华为做地图的思路是“结合了卫星的卫片、飞机的航片和无人机的航片,以及高精度的激光扫描数据、用户上传的众包数据”。
地球级三维地图不光创建费劲,后续维护成本还非常高昂——得保持更新,否则很多虚拟物体可能匹配不上。无疑,这是一个野心勃勃的计划,距离实现还比较遥远。但在千年敦煌莫高窟,我们至少已经一窥其的样貌。
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