新AR系统让你体验电影生活

  美国布朗大学的研究人员开发出一种全新的软件系统，它可以将智能手机变成增强现实（AR）门户，使用户能够将虚拟积木、家具和其他物体放入现实世界的背景中，并亲手操纵这些物体，就像它们真的存在那里一样。

  图：利用布朗大学开发的增强现实系统，智能手机用户可以用手在现实背景中操纵虚拟物体

  开发人员希望这个名为Portal-ble的新系统可以成为艺术家、设计师、游戏开发人员和其他人体验AR的工具。该团队将在本月晚些时候在新奥尔良举行的ACM用户界面软件和技术研讨会(UIST 2019年)上介绍他们的成果。现在，安卓源代码可以在研究人员的网站上免费下载，iPhone代码也很快就会推出。

  与学生共同开发Portal-ble系统的布朗大学计算机科学助理教授杰夫·黄(Jeff Huang)说：“AR将成为一种伟大的新互动模式。我们想要制造能使AR变得便携的东西，这样人们就可以在任何地方使用它们，而不需要带上笨重的头显设备。我们还希望人们能够用手以自然的方式与虚拟世界进行交互。”

  杰夫·黄解释称，Portal-ble的“亲手”互动想法源于对当前AR应用程序表现感到失望，比如Pokemon Go。AR应用程序使用智能手机将虚拟对象(如Pokemon角色)放入现实世界的场景中，但与这些对象进行交互需要用户在屏幕上滑动进行。

  杰夫·黄说：“这种屏幕滑动不是一种令人满意的互动方式。在现实世界中，我们用手与物体互动。我们用手转动门把手，捡拾东西以及扔东西。所以我们认为，用手操纵虚拟物体要比滑动操控模式强大得多。这就是Portal-ble的不同之处。”

  Portal-ble平台利用安装在手机背面的小型红外传感器。这个传感器跟踪人们的手相对于虚拟对象的位置，使用户能够拾起、翻转、堆叠或丢弃虚拟对象。它还允许人们用手在现实世界的背景上虚拟“绘画”。在演示中，杰夫·黄和他的学生使用该系统在布朗学院希尔校园的绿色空间中绘制了一个虚拟花园。

  杰夫·黄指出，这项工作的主要技术贡献是开发了正确的适应和反馈工具，使人们能够直观地与虚拟对象进行交互。他说：“事实证明，如果你试图应用现实世界的物理学，拿起某个虚拟物体可能真的很难。人们试图在错误的地方抓取物体，或者他们的手指穿过物体。所以，我们必须观察人们如何试图与这些物体互动，然后使我们的系统能够适应这些倾向。”

  为了做到这一点，杰夫·黄招募了他正在教授的多位学生，提出他们可能希望在AR世界中完成的各种任务，例如堆叠积木。然后，学生们让其他人尝试使用Portal-ble来执行这些任务，同时记录人们能够做什么，不能做什么。最后，他们可以调整系统的物理和用户界面，使交互更加成功。

  杰夫·黄称：“这有点儿像人们在Photoshop中画线时发生的情况。人们画的线条从来都不是完美的，但这个程序可以使它们变得平滑，并使它们完全笔直。这就是我们试图对这些虚拟物体做出的改变。”

  该团队还增加了感官反馈，以使交互变得更容易。杰夫·黄说，他对手机振动帮助用户进行互动感到有些惊讶。用户通过握着手机的那只手来感受震动，而不是抓着虚拟物体的那只手。然而，振动反馈仍然帮助用户更成功地与物体互动。在后续研究中，用户称该系统使用的适应和反馈机制使交互任务变得明显更容易，耗时更少，也更令人满意。

  杰夫·黄和他的学生计划继续使用Portal-ble-扩展其对象库，精炼交互机制并开发新的功能。他们还希望简化系统，使其完全在手机上运行。目前，红外传感器需要红外传感器和外部计算机棒才能获得额外的处理能力。

  杰夫·黄希望人们能下载免费的源代码，自己尝试一下。他说：“我们真的只是想把它放在那里，看看人们用它做什么。源代码在我们的网站上供人们下载、编辑和构建，看看人们用它做什么会很有趣！”