AR视觉给移动生活带来的变革-ar技术对生活带来的影响

作者｜张辰，单位：中国移动智慧家庭运营中心

Labs 导读

随着移动技术的发展，5G技术的普及，AR/VR行业也迎来了新的春天。由于AR/VR行业的应用，需要大数据量的计算、渲染、以及配套的硬件设备普及，所以为了让你我有更好的观感，对于硬件和软件的要求是非常高的。不过随着科技的发展，这一切都成为了可能，本文就带你了解一下AR/VR在移动开发中的一些技术方案。

Part 01 AR的开发技术难点

在AR技术逐渐火热的今天，很多一线互联网公司都组件了自己的团队来开发独立的AR框架。以下是一些常见的AR技术平台和运营的公司。

那么AR的开发技术难点在哪里呢？

界面问题：缺乏通用的UI隐喻

尽管人们知道可以用AR做些什么，但并不确定如何使用这项突破性的技术，以及如何运用一种共通的语言帮助梦想照进现实。AR 的难点在于它是一项全新的技术，无法真正受益于任何界面隐喻。我们不能借鉴先例，而且没有过多的背景知识。比如，如何体现现实环境、虚拟环境、并让用户理解移动手机，扫描环境，互动或观看虚拟物体，并且提示行动避开危险等，都尚未形成共通的、直觉的 UI 习惯。如果无法解决UI的隐喻问题，就很难抓住 AR 为我们带来的独特数字机遇。

能耗问题：功耗大、易发热

目前市面上的CPU和GPU大部分都是为通用设备开发，并没有专有为AR设备开发的芯片，导致目前的CPU 尺寸(Size)虽然在微型化处理器和显卡方面取得了很大进展，但是仍然没有达到让高端 AR 成为现实的水平。

功耗(Power)渲染AR体验的过程非常耗电。事实上功耗越大，产生的热量也就越多，产生的这些热量又会反过来降低处理器的速度，甚至使其完全短路。设备越小，散热速度就越慢。

内容问题：3D设计门槛高

AR领域内容的设计需要3D设计的知识。目前，拥有这项能力的技术人员基数较小，除非是专业的动画师、平面设计师、机械工程师或视频游戏制作人，否则很难在这方面有太多经验。

Part 02 ArCore在Android端的应用

目前的这些方案是如何比较好地应用到移动开发中的呢？我们以ARCore举例来看下想要在移动端开发一个AR项目需要做哪些事情。

首先要明确的是平台基于Android，开发IDE基于Android Studio（需要 Android Studio 3.1 或更高版本以及 Android SDK Platform 7.0<API 级别 24>或更高版本）。其次我们要在需要运行AR工程的设备上安装Google Play，由于对于ARCore来讲，大部分的数据计算和算法运行都需要google_play_service支持，所以升级到最新版本Google_Play_Services_for_AR_1.31.0_x86_for_emulator.apk非常重要。

然后在你的AR项目中找到Manifest添加：

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />

<!-- Limits app visibility in the Google Play Store to ARCore supported devices
     (https://developers.google.com/ar/devices). -->
<uses-feature android:name="android.hardware.camera.ar" />

<application …>
…

    <!-- "AR Required" app, requires "Google Play Services for AR" (ARCore)
         to be installed, as the app does not include any non-AR features. -->
    <meta-data android:name="com.google.ar.core" android:value="required" />
</application>

feature支持，并在gradle中导入ARCore支持：

implementation 'com.google.ar:core:1.31.0'

同步后在代码段中就可以添加对于ARCore的检查代码了：

 ArCoreApk.Availability availability = ArCoreApk.getInstance().checkAvailability(this);

即使“面向AR的Google Play服务”随AR必备应用一同安装，使用不受支持的设备的用户可能也可以从外部来源安装该服务。使用checkAvailability()检查是否支持ARCore可确保获得一致的体验。

checkAvailability()可能需要查询网络资源来确定设备是否支持 ARCore。在此期间，它将返回UNKNOWN_CHECKING。为了缩短感知延迟时间并减少弹出式窗口，应用应在其生命周期的早期阶段调用一次checkAvailability()以启动查询，并忽略返回值。这样，在调用 maybeEnableArButton() 时，缓存结果将立即可用。

由于AR设备必须用到相机，所以还请在使用AR设备前，请求并开启相机权限：

if (!CameraPermissionHelper.hasCameraPermission(this)) {
    CameraPermissionHelper.requestCameraPermission(this);
    return;
  }

此时我们准备工作就做好了，就可以构建一个AR Session了。

Part 03 AR Client开发

AR Session 是所有AR流程的一个集合，（如运动跟踪、环境理解和光照估算等），在Android中用于管理 AR 系统状态并处理会话生命周期。官方提供的接口提供允许应用创建、配置、启动或停止会话的方法。最重要的是，它可以让应用接收允许访问相机图像和设备位置方向的帧。

下面我们来创建Session吧，几行代码就可以完成。

public void createSession() {
  // Create a new ARCore session.
  session = new Session(this);

  // Create a session config.
  Config config = new Config(session);

  // Do feature-specific operations here, such as enabling depth or turning on
  // support for Augmented Faces.

  // Configure the session.
  session.configure(config);
}

是不是很简单，同样，关闭Session 可以直接调用：

session.close();

即可。

然后我们在Activity中构建渲染循环，

创建渲染用GlSurfaceView ，并实现渲染render类。同时创建自己绘制Mesh需要的渲染类，如planetRender（绘制地面），BackgroundRenderer （绘制背景）等。
在OnSurfaceCreate 渲染线程回调中，添加对于mesh，render，texture的初始化操作，申请GPU空间。
在OnSurfaceChanged回调中，设置渲染缓冲的视口。
在OnDrawFrame中加入每帧的渲染逻辑，

Frame frame = session.update();

可以获取当前帧的信息，其中包括相机信息，RGB图，depth图等。

Camera camera = frame.getCamera();

可以获取到当前相机状态，如是否处在跟踪物体，是否跟踪失败等。通过相机的不同状态来绘制三维物体，可以动态的改变三维物体的显示（如位置，大小，旋转，是否被遮挡等）。

Frame中同样存储这点云、锚点、平面这些检测信息，你同样可以根据相机得到视点信息，重新构建出一个三维世界，把以上得到的信息具体的绘制到场景中。在现实的台球桌面上，虚拟化了一个锥形物体，是通过检测得到的平面信息，在平面上添加指定位置的锚点，并在锚点上绘制锥形体。

Part 04 AR/VR的趋势和未来

对于AR和VR设备的普及化，可能还需要一个比较长的过程，其中包括硬件升级和软件升级的过程，也可能包括用户对消费需求的升级。所以前景和市场还是很有希望的，因为它的发现大大提升了之前体感类游戏或者交互的体验，让用户能够随时随地的置身于各式各样的虚拟场景，并得到非常逼真的体验，相信随着移动技术的发展，有一天大家都能用上价格实惠，体感很好的AR/VR产品。

AR视觉给移动生活带来的变革

​Labs 导读

Part 01 AR的开发技术难点

Part 02 ArCore在Android端的应用

Part 03 AR Client开发

Part 04 AR/VR的趋势和未来

Labs 导读