设计新宠四｜增强现实（AR）
近年来，增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR)一直是设计与技术领域的热门讨论话题，苹果、微软和谷歌等巨头竞争着一个又一个大型 AR 或 VR 体验。
根据资料显示，到 2025 年，全球 AR 和 VR 用户群将达到 4.43 亿，这意味着设计师们知道如何创造令人惊叹的 VR 和 AR 体验变得越来越重要。
一、增强现实（AR）的概念
增强现实（Augmented Reality，简称AR）是指透过摄像机影像的位置和角度精算并加上图像分析技术，让屏幕上的虚拟世界和现实世界场景进行结合和交互的技术。它的特点是将现实和虚拟结合、实现即时交互、三维呈现的视觉效果。
通俗来讲，增强现实(AR)是一种体验，设计师用计算机生成的输入增强用户的物理世界的部分。设计师创建输入—从声音到视频，从图形到GPS覆盖，在数字内容中实时响应用户环境的变化。
与需要用户购买昂贵的耳机才能沉浸在改变的体验中的虚拟现实不同，增强现实可以在移动设备上体验 AR。无论是Android和iOS 设备都可以通过手机的摄像头将虚拟对象与真实对象放在一起。这使得增强现实成为开发人员和营销人员更可行的选择。目前，我们在全球拥有超过32 亿智能手机用户，并且这个数字还在继续增长。
现在，几乎每个行业都有可用的或正在研究的增强现实应用程序。包括:考古、艺术、商业、办公、建筑、工业设计、教育、翻译、应急管理、医疗、搜索与救援、游戏、体育、娱乐、旅游、军事、导航等。
二、增强现实（AR）的发展简史
增强现实起源于 1901 年的科幻小说。在某种程度上，增强现实是由电影摄影师莫顿·海利格（Morton Heilig）在1957年首次实现的。他发明了一种传感器——可以向观众传递视觉、声音、振动和气味。当然并不是由电脑控制的，但这是第一个尝试添加额外数据到现实体验中的例子。
1966年，第一台AR设备诞生。计算机图形学之父和增强现实之父萨瑟兰（Ivan Sutherland）开发出了第一套增强现实系统，是人类实现的第一个 AR 设备，被命名为达摩克利斯之剑（Sword of Damocles），同时也是第一套虚拟现实系统。
这套系统使用一个光学透视头戴式显示器，同时配有两个6度追踪仪，一个是机械式，另一个是超声波式，头戴式显示器由其中之一进行追踪。受制于当时计算机的处理能力，这套系统将显示设备放置在用户头顶的天花板，并通过连接杆和头戴设备相连，能够将简单线框图转换为3D效果的图像。
在1992年，AR名称正式诞生。波音公司的研究人员汤姆（Tom Caudell）和他的同事都在开发头戴式显示系统，以使工程师能够使用叠加在电路板上的数字化增强现实图解来组装这个电路板上的复杂电线束。由于他们虚拟化了布线图，因此这极大地简化了之前使用大量不灵便的印刷电路板的系统。
同年，第一个正常运行的增强现实系统是由路易斯·罗森博格（Louis Rosenberg）在美国空军阿姆斯特朗研究实验室开发完成。它被称为“Virtual Fixtures“，是一个非常复杂的机器人系统，旨在弥补90年代早期高速3D图形处理能力的不足。它可以将感官信息叠加在工作空间上，从而提高人类的工作效率 。
在1994年，AR技术首次在艺术上得到发挥。艺术家朱莉·马丁（Julie Martin）设计了一出叫 赛博空间之舞（Dancing in Cyberspace）的表演。舞者作为现实存在，舞者会与投影到舞台上的虚拟内容进行交互，在虚拟的环境和物体之间婆娑，AR概念非常到位的诠释，这也是世界上第一个增强现实戏剧作品。
1997年，AR的定义得到确定。罗纳德·阿祖玛（Ronald Azuma）发布了第一个关于增强现实的报告。在报告中，他提出了一个已被广泛接受的增强现实定义，这个定义包含三个特征：将虚拟和现实结合；实时互动；基于三维的配准(又称注册、匹配或对准) 。近二十年过去了，AR已经有了长足的发展，系统实现的重心和难点也随之变化，但是这三个要素基本上还是AR系统中不可或缺的。
哥伦比亚大学发布了游览机器（Touring Machine），这是第一个室外移动增强现实系统。这套系统包括：一个带有完整方向追踪器的透视头戴式显示器；一个捆绑了电脑、DGPS和用于无线网络访问的数字无线电的背包；一台配有光笔和触控界面的手持式电脑。
到现在为止，增强现实（AR）领域还有许多其他突破，其中最值得注意的包括以下事件：
- 2000年第一款名为《ARQuake》（雷神之锤）的户外手机AR游戏诞生
- 2009年ARToolkit(设计工具)在Adobe Flash中发布
- 2015年谷歌年公布了谷歌眼镜的公开测试版
- 2015年微软公布了增强现实技术支持和并且增强现实头戴显示器
- 2015年现象级AR手游《精灵宝可梦》火遍全球
- 苹果在2017年宣布推出全新增强现实组件ARkit
三、如何区分VR/AR/MR
在扩展现实 (XR) 的总称下，AR不同于虚拟现实 (VR ) 和混合现实 (MR)。特别是在 AR 和 MR 之间, 存在一些概念的混淆。尤其是目前技术的繁荣时期，关于每个术语所涵盖的内容的大量争论仍在继续。
- 虚拟现实 (VR) 让用户沉浸在完全人工的数字环境中。
- 增强现实 (AR) 将虚拟对象覆盖在现实世界环境中。
- 混合现实 (MR) 不仅覆盖而且将虚拟对象锚定到现实世界。
虚拟现实技术（VR）使用户沉浸在由计算机生成的完全虚拟环境中。最先进的 VR 体验甚至提供了行动自由——用户可以在数字环境中移动并听到声音。此外，可以使用特殊的手控制器来增强 VR 体验。需要佩戴特殊的 VR 耳机来体验虚拟现实。大多数独立的 VR 头显与智能手机结合使用，戴上头显，然后沉浸在虚拟现实中。
增强现实（AR）技术使用户在添加数字内容的同时看到现实世界并与之互动。我们可以通过智能手机，轻松下载 AR 应用程序并尝试这项技术。不过，体验增强现实还有另一种方式——使用特殊的 AR 头戴式设备，例如 谷歌眼镜，会将数字内容显示在用户眼前的一个小屏幕上。
混合现实（MR）是现实技术的最新发展，有时会引起混淆，主要是因为不同的体验被如此称呼。在不深入研究科学的情况下，混合现实有两种形式的现实技术：
第一种是从现实世界开始的混合现实 ——虚拟对象不仅覆盖在现实世界上，而且可以与之交互。在这种情况下，用户在添加数字内容的同时仍处于现实环境中；此外，用户可以与虚拟对象进行交互。这种混合现实形式可以被认为是增强现实的一种高级形式。
第二种是从虚拟世界开始的混合现实 ——数字环境锚定并取代了现实世界。在这种情况下，用户完全沉浸在虚拟环境中，而现实世界却被挡在了外面。听起来像虚拟现实，但数字对象与真实对象重叠。而在传统 的VR 中，虚拟环境与用户周围的真实世界没有联系。
四、增强现实（AR）在交互设计中的实践和应用
UI和UX 是进行产品研发与设计的必要过程，它考虑用户的需求并使用户流程尽可能便捷性。而在增强现实的应用中，意味着需要通过硬件和软件的完美提供出色的用户体验。 增强现实体验是叠加在真实环境之上，因此用户体验是空间化的和高度情境化的。
为这些“新现实”AR 体验进行设计需要不同的思维方式。UI 不再只是“固定在屏幕空间”，唯一的交互是手指的简单滑动。设计人员需要仔细考虑 AR 体验的背景和功能，我们需要考虑到现实世界中至关重要的额外维度复杂性（以及所有无法控制的随机元素——照明、人机交互等）。
对于增强现实(AR)的用户界面设计，有几种不同的方法。我们分为以下几种：
第一种：固定在屏幕空间 。根据传统的应用程序 UI，所有元素都锁定在屏幕空间中，并且与现实世界无关。这些 AR 体验以与响应式网站相同的方式锁定在屏幕上，并且依赖于用户以特定方式定位相机来体验 AR。
第二种：与现实世界相关。增强现实的 UI 与用户周围的环境和物理世界相关。例如于Yelp 的单片眼镜功能等应用程序，允许用户查看他们周围最好的和最差的餐厅评论。
第三种：与特定对象相关 。UI 附加到现实世界空间中的特定对象或触发器。现在已经有带有这种 UI 集成的应用程序，可以用于与它们绑定交互的真实世界对象，也可以用于通过扫描标记触发的数字对象。
这些不同的交互方式通常相互结合使用，并且在任何时候都无需局限于一种格式，这意味着 AR 体验可以极大地吸引用户。
苹果公司为“将现实虚拟对象与现实世界无缝融合的沉浸式、引人入胜的体验”的指南提供了很多重点设计细节，在为AR制作交互设计时可以参考与检验：
- 确保交互是可使用的
- 让游戏体验尽可能直白与简单
- 考虑照明和环境并出现问题时提出解决方案
- 选择直接与对象交互，而不是屏幕上的控制
- 保持互动简单
- 利用整个展示来吸引用户
- 使用它是有原因的(原因是只有通过AR才能获得体验)
AR 是新兴技术，它改变着我们与数字产品交互的方式。但任何设计师都应该记住的关于 AR 的最重要的事情是它只是一种技术。对于每一种产品，人们都在寻求体验，而不是技术，更好的体验与更贴心的产品才是技术运用的使命。
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