AR視覺給移動生活帶來的變革
作者 ｜ 張辰，單位：中國移動智慧家庭運營中心
?Labs 導讀
隨著移動技術的發展，5G技術的普及，AR/VR行業也迎來了新的春天。由于AR/VR行業的應用，需要大數據量的計算、渲染、以及配套的硬件設備普及，所以為了讓你我有更好的觀感，對于硬件和軟件的要求是非常高的。不過隨著科技的發展，這一切都成為了可能，本文就帶你了解一下AR/VR在移動開發中的一些技術方案。
Part 01 AR的開發技術難點
在AR技術逐漸火熱的今天，很多一線互聯網公司都組件了自己的團隊來開發獨立的AR框架。以下是一些常見的AR技術平臺和運營的公司。
那么AR的開發技術難點在哪里呢？
界面問題：缺乏通用的UI隱喻
盡管人們知道可以用AR做些什么，但并不確定如何使用這項突破性的技術，以及如何運用一種共通的語言幫助夢想照進現實。AR 的難點在于它是一項全新的技術，無法真正受益于任何界面隱喻。我們不能借鑒先例，而且沒有過多的背景知識。比如，如何體現現實環境、虛擬環境、并讓用戶理解移動手機，掃描環境，互動或觀看虛擬物體，并且提示行動避開危險等，都尚未形成共通的、直覺的 UI 習慣。如果無法解決UI的隱喻問題，就很難抓住 AR 為我們帶來的獨特數字機遇。
能耗問題：功耗大、易發熱
目前市面上的CPU和GPU大部分都是為通用設備開發，并沒有專有為AR設備開發的芯片，導致目前的CPU 尺寸(Size)雖然在微型化處理器和顯卡方面取得了很大進展，但是仍然沒有達到讓高端 AR 成為現實的水平。
功耗(Power)渲染AR體驗的過程非常耗電。事實上功耗越大，產生的熱量也就越多，產生的這些熱量又會反過來降低處理器的速度，甚至使其完全短路。設備越小，散熱速度就越慢。
內容問題：3D設計門檻高
AR領域內容的設計需要3D設計的知識。目前，擁有這項能力的技術人員基數較小，除非是專業的動畫師、平面設計師、機械工程師或視頻游戲制作人，否則很難在這方面有太多經驗。
Part 02 ArCore在Android端的應用
目前的這些方案是如何比較好地應用到移動開發中的呢？我們以ARCore舉例來看下想要在移動端開發一個AR項目需要做哪些事情。
首先要明確的是平臺基于Android，開發IDE基于Android Studio（需要 Android Studio 3.1 或更高版本以及 Android SDK Platform 7.0<API 級別 24>或更高版本）。其次我們要在需要運行AR工程的設備上安裝Google Play，由于對于ARCore來講，大部分的數據計算和算法運行都需要google_play_service支持，所以升級到最新版本Google_Play_Services_for_AR_1.31.0_x86_for_emulator.apk非常重要。
然后在你的AR項目中找到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中導入ARCore支持：
implementation 'com.google.ar:core:1.31.0'
同步后在代碼段中就可以添加對于ARCore的檢查代碼了：
ArCoreApk.Availability availability = ArCoreApk.getInstance().checkAvailability(this);
即使“面向AR的Google Play服務”隨AR必備應用一同安裝，使用不受支持的設備的用戶可能也可以從外部來源安裝該服務。使用checkAvailability()檢查是否支持ARCore可確保獲得一致的體驗。
checkAvailability()可能需要查詢網絡資源來確定設備是否支持 ARCore。在此期間，它將返回UNKNOWN_CHECKING。為了縮短感知延遲時間并減少彈出式窗口，應用應在其生命周期的早期階段調用一次checkAvailability()以啟動查詢，并忽略返回值。這樣，在調用 maybeEnableArButton() 時，緩存結果將立即可用。
由于AR設備必須用到相機，所以還請在使用AR設備前，請求并開啟相機權限：
if (!CameraPermissionHelper.hasCameraPermission(this)) {
CameraPermissionHelper.requestCameraPermission(this);
return;
}此時我們準備工作就做好了，就可以構建一個AR Session了。
Part 03 AR Client開發
AR Session 是所有AR流程的一個集合，（如運動跟蹤、環境理解和光照估算等），在Android中用于管理 AR 系統狀態并處理會話生命周期。官方提供的接口提供允許應用創建、配置、啟動或停止會話的方法。最重要的是，它可以讓應用接收允許訪問相機圖像和設備位置方向的幀。
下面我們來創建Session吧，幾行代碼就可以完成。
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);
}是不是很簡單，同樣，關閉Session 可以直接調用：
session.close();
即可。
然后我們在Activity中構建渲染循環，
- 創建渲染用GlSurfaceView ，并實現渲染render類。同時創建自己繪制Mesh需要的渲染類，如planetRender（繪制地面），BackgroundRenderer （繪制背景）等。
- 在OnSurfaceCreate 渲染線程回調中，添加對于mesh，render，texture的初始化操作，申請GPU空間。
- 在OnSurfaceChanged回調中，設置渲染緩沖的視口。
- 在OnDrawFrame中加入每幀的渲染邏輯，
Frame frame = session.update();
可以獲取當前幀的信息，其中包括相機信息，RGB圖，depth圖等。
Camera camera = frame.getCamera();
可以獲取到當前相機狀態，如是否處在跟蹤物體，是否跟蹤失敗等。通過相機的不同狀態來繪制三維物體，可以動態的改變三維物體的顯示（如位置，大小，旋轉，是否被遮擋等）。
Frame中同樣存儲這點云、錨點、平面這些檢測信息，你同樣可以根據相機得到視點信息，重新構建出一個三維世界，把以上得到的信息具體的繪制到場景中。在現實的臺球桌面上，虛擬化了一個錐形物體，是通過檢測得到的平面信息，在平面上添加指定位置的錨點，并在錨點上繪制錐形體。
Part 04 AR/VR的趨勢和未來
對于AR和VR設備的普及化，可能還需要一個比較長的過程，其中包括硬件升級和軟件升級的過程，也可能包括用戶對消費需求的升級。所以前景和市場還是很有希望的，因為它的發現大大提升了之前體感類游戲或者交互的體驗，讓用戶能夠隨時隨地的置身于各式各樣的虛擬場景，并得到非常逼真的體驗，相信隨著移動技術的發展，有一天大家都能用上價格實惠，體感很好的AR/VR產品。?
