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AR是在真實(shí)環(huán)境中增添或者移除由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成的可以交互的虛擬物體或信息，下面這篇文章是筆者整理分享的關(guān)于交互設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，想要了解的同學(xué)可以進(jìn)來看看哦！

隨自己從事AR設(shè)計(jì)以來，我深刻且實(shí)際的體驗(yàn)到AR設(shè)計(jì)不再是“那塊兒屏幕”的設(shè)計(jì)，做AR設(shè)計(jì)要考慮的方面是多維的，總結(jié)以下幾個(gè)重要的點(diǎn)：

1. 人因（人所處的物理世界的環(huán)境、光線、聲音、以及人本身的狀態(tài)等）。
2. 眼鏡的硬件（波導(dǎo)技術(shù)、成像方式、成像亮度、光機(jī)、FOV、性能能耗等）。
3. 需求合理性（眼鏡不再是二維終端的需求思維，在與產(chǎn)品需求討論的過程中始終伴隨著一思路：不合理的需求會(huì)讓AR眼鏡的交互變得愚蠢異常）。

問：那到底是什么AR呢？

知乎答：AR即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augment Reality）是一種實(shí)時(shí)計(jì)算攝像機(jī)影像的位置及角度并結(jié)合圖像、視頻、3D模型技術(shù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)生成的三維模型、音樂、內(nèi)容等虛擬信息應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界，兩者信息互補(bǔ)，將虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界融合的。

簡(jiǎn)單來說是讓電子設(shè)備讀懂真實(shí)世界，并在真實(shí)世界的基礎(chǔ)上疊加虛擬世界，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果，為用戶提供一個(gè)虛實(shí)融合沉浸式的體驗(yàn)。主要的應(yīng)用場(chǎng)景包含文旅行業(yè)、商業(yè)空間、智慧零售、教育、工業(yè)等場(chǎng)景。

我定義成：它是一種需要你的大腦計(jì)算畫面信息的一種新的界面呈現(xiàn)方式。

那AR設(shè)計(jì)又是什么呢？我覺得AR設(shè)計(jì)一門要求綜合性思維非常強(qiáng)的一個(gè)設(shè)計(jì)工作，因?yàn)樗陌l(fā)生的體感是在二維的平面上，顯示的體感卻是在三維上，所以我把AR設(shè)計(jì)定義成：展示在三維世界的二維畫面。

要做AR設(shè)計(jì)首先要清楚以下基本的概念。

一、光波導(dǎo)技術(shù)

主流的一共分為兩類：幾何光波導(dǎo)（陣列光波導(dǎo)）和衍射光波導(dǎo)，它們是消費(fèi)級(jí)AR眼鏡目前最優(yōu)的解決方案。AR眼鏡需要透視(see-through)，既要看到真實(shí)的外部世界，也要看到虛擬信息，所以成像系統(tǒng)不能擋在視線前方。這就需要多加一個(gè)或一組光學(xué)組合器(optical combiner)，通過“層疊”的形式，將虛擬信息和真實(shí)場(chǎng)景融為一體，互相補(bǔ)充，互相“增強(qiáng)”。

圖 1. (a) 虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)近眼顯示系統(tǒng)的示意圖; (b) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)近眼顯示系統(tǒng)的示意圖。

NED：近眼顯示(Near-eye display，簡(jiǎn)稱NED)關(guān)于幾何光波導(dǎo)和衍射光波導(dǎo)，我們?cè)O(shè)計(jì)需要關(guān)注的深度，我覺得只要知道優(yōu)缺點(diǎn)即可，并不需要下探到很深的技術(shù)結(jié)構(gòu)層面（如果你個(gè)人比較感興趣，可以去網(wǎng)站上去搜索，這里就不展開了）。

幾何光波導(dǎo)：“幾何光波導(dǎo)”的概念最先由以色列公司Lumus提出并一直致力于優(yōu)化迭代，至今差不多快二十年了。

缺點(diǎn)：

1. 透光效率比傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)偏低。
2. 工藝流程復(fù)雜，良品率低，常見有背景黑色條紋，亮度不均勻。
3. 在息屏的情況下，鏡片上會(huì)有有一排豎條紋（即鏡面陣列），可能會(huì)遮擋一部分外部視線，也影響 AR眼鏡的美觀。
4. 成本較高。以此為代表的是 影目和瓏景、Rokid Vision。

優(yōu)點(diǎn)：圖像質(zhì)量、顏色和對(duì)比度可以有較高的顯示水準(zhǔn)。

衍射光波導(dǎo)：衍射光波導(dǎo)技術(shù)與幾何光波導(dǎo)相比主要優(yōu)勢(shì)在于光柵在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上的靈活性，不論是利用傳統(tǒng)半導(dǎo)體微納米制造生產(chǎn)工藝的表面浮雕光柵，還是利用全息干涉技術(shù)制成的體光柵，都是在玻璃基底平面上加鍍一層薄膜然后加工，不需要像幾何光波導(dǎo)中的玻璃切片和粘合工藝，可量產(chǎn)性和良率要高很多。另外，利用轉(zhuǎn)折光柵或者二維光柵可以實(shí)現(xiàn)二維擴(kuò)瞳，使得動(dòng)眼框在鼻梁方向也能覆蓋更多不同臉型的人群，給人體工程學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化用戶體驗(yàn)留了更大的容差空間。由于衍射波導(dǎo)在Y方向上也實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)瞳，使得光機(jī)在Y方向的尺寸也比幾何光波導(dǎo)的光機(jī)減小了。

優(yōu)點(diǎn)：

1. 良品率高、可以覆蓋更多不同臉型的人群，給工業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)留了更多空間。
2. 支持二維擴(kuò)瞳目前AR圈中對(duì)衍射波導(dǎo)推崇的一個(gè)原因在于其可以實(shí)現(xiàn)二維出瞳擴(kuò)展。所謂二維出瞳擴(kuò)展可以認(rèn)為是在犧牲光效的代價(jià)之下，將光學(xué)系統(tǒng)的光闌（可以理解為相機(jī)的光圈）在水平和垂直方向上復(fù)制多次來擴(kuò)大系統(tǒng)所能容納的視場(chǎng)角，并擴(kuò)大眼動(dòng)范圍。如果將系統(tǒng)的總光學(xué)擴(kuò)展量想象成一股水流，進(jìn)行一維和二維出瞳擴(kuò)展就類似于在花灑的不同檔位間切換，并無物理本質(zhì)上的提升。

缺點(diǎn)：

1. 光源的肉眼可見性、圖像彩虹問題、畫質(zhì)模糊，光效只有1%、能耗高
2. 體積較大；以此為代表的是：vision pro、hololens、magicleapone、Rokid Glass 2

二：DOF

業(yè)界一般分成 3DOF 和 6DOF

3DOF即3自由度，只有旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，沒有位移坐標(biāo)，只能以設(shè)定好的虛擬頭部為中心點(diǎn)，一切觀察的基點(diǎn)都源于頭部的視角，就像是固定在電線桿上的攝像頭，可以任意旋轉(zhuǎn)，但無法上下左右前后位移離開電線桿。

因此在3DOF VR設(shè)備中，玩家只能看卻摸不著，所以3DOF VR設(shè)備，主要用于觀影體驗(yàn)。

6DOF：6DOF即6自由度，在3DOF基礎(chǔ)上再增加“上下、前后、左右”等3個(gè)位置相關(guān)的自由度。頭部從3DOF只能檢測(cè)到頭部轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)到6DOF可以檢測(cè)伸頭縮頭等姿態(tài)，而且還可以檢測(cè)身體移動(dòng)上下前后左右位移的變化。所以6DOF更加符合人體體驗(yàn)，更具沉浸感。

三：輻輳調(diào)節(jié)

在自然視覺中，調(diào)節(jié)和會(huì)聚常常一起工作，會(huì)聚的程度會(huì)影響眼睛晶狀體的調(diào)節(jié)，反之亦然，從而保證靈活而強(qiáng)大的視力。當(dāng)我們觀察遠(yuǎn)處物體時(shí)，眼球的晶狀體會(huì)放松，視線平行以保持遠(yuǎn)距離的聚焦?fàn)顟B(tài)。但觀察近處物體時(shí)，眼睛會(huì)收縮晶狀體調(diào)整焦距，讓視線聚焦到物體上。如果大腦接收到眼睛調(diào)節(jié)和會(huì)聚之間的線索不匹配時(shí)，就會(huì)發(fā)生輻輳調(diào)節(jié)沖突（Vergence-accommodation conflict，以下簡(jiǎn)稱?VAC?），對(duì)眼睛造成壓力。

在?VR?中情況有所不同。3D?圖像總是顯示在眼前固定距離的屏幕上，為了獲得清晰的圖像，眼球晶狀體聚焦的距離一直不變——調(diào)節(jié)固定。當(dāng)你看向不同距離的物體時(shí)，仍然需要旋轉(zhuǎn)眼球讓視線匯聚到不同深度的物體上——會(huì)聚（輻輳角度）不斷變化。如果用戶想看清一個(gè)焦距小于屏幕的虛擬物體，就要增加會(huì)聚角度。這時(shí)調(diào)節(jié)視線方向和調(diào)節(jié)晶狀體焦點(diǎn)之間不匹配，打破了原本大腦里自然的對(duì)應(yīng)關(guān)系，沖突（VAC?）也就出現(xiàn)了。

四、人類瞳距與畫布

1. 正常男性瞳距大約為61mm，女性約為58mm，
2. 一般停留在3-5m左右，用戶在看的時(shí)候比較合適
3. 人類視覺：人類視覺跟隨用戶的視角，他的舒適可視角度會(huì)有不同

人眼成像距離：學(xué)術(shù)上，人眼可以聚焦看清最近6cm，最遠(yuǎn)無限遠(yuǎn)的圖像

五、透視技術(shù) See-Through

透視方式一般分成 2 種：光學(xué)透視，英文全稱為Optical See-Through，簡(jiǎn)稱OST，視頻透視，英文全稱為Video See-Through，簡(jiǎn)稱VST。

OST：其體感可以理解為戴了一個(gè)光學(xué)鏡片去看外部世界，外部世界的光線直接通過眼鏡片進(jìn)入到眼睛當(dāng)中。真實(shí)世界是通過放置在用戶眼前的半透明光學(xué)合成器看到的。光學(xué)合成器也被用來將計(jì)算機(jī)生成的圖像反射到用戶的眼睛里，從而將真實(shí)世界和虛擬世界結(jié)合起來。

VST：就像拿著手機(jī)照相，外部的世界通過攝像頭顯示在手機(jī)屏幕上，通過手機(jī)屏幕看到外部世界。真實(shí)世界是通過相機(jī)捕捉到實(shí)時(shí)視圖，然后與計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)結(jié)合在一起，將相機(jī)捕捉到的“真實(shí)世界”與計(jì)算機(jī)生成的“虛擬圖像”疊加后，共同呈現(xiàn)在不透明的顯示器上，達(dá)到類似透明的效果。

以上就是我認(rèn)為交互設(shè)計(jì)師要知道的 AR 的一些基礎(chǔ)信息。