來源：映維網(wǎng)  作者 廣東客

加拿大卡爾加里大學(xué)、Adobe Research和美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員最近開發(fā)了一種可以生成響應(yīng)性草圖、圖形和可視化效果的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)界面。另外，相關(guān)論獲得了ACM Symposium on User Interface Software and Technology的最佳論文獎(jiǎng)和最佳演示獎(jiǎng)。

團(tuán)隊(duì)表示：“我們項(xiàng)目最初的出發(fā)點(diǎn)非常簡(jiǎn)單，就是幫助用戶通過AR交互式素描來形象化真實(shí)世界的現(xiàn)象。這種動(dòng)機(jī)來自于我們對(duì)物理課堂教學(xué)的觀察，教師進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)往往是學(xué)習(xí)物理的一個(gè)組成要素。”

向?qū)W生解釋物理現(xiàn)象有時(shí)十分具有挑戰(zhàn)性。這是因?yàn)橥耆斫庀嚓P(guān)現(xiàn)象需要可視化具體的發(fā)生情景，不僅只是學(xué)習(xí)與它們相關(guān)的理論。所以，能夠幫助物理教師以一種動(dòng)態(tài)的、引人入勝的方式解釋概念將非常具有價(jià)值，因?yàn)樗鼈兛梢蕴岣邔W(xué)生對(duì)課程主題的理解。

RealitySketch是這支團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的平臺(tái)，它允許用戶生成動(dòng)態(tài)的和高響應(yīng)速度的圖形，并在現(xiàn)實(shí)世界中的黑板、墻壁或其他對(duì)象之上實(shí)現(xiàn)可視化。這允許學(xué)生通過直接觀察運(yùn)動(dòng)中的物理現(xiàn)象來更好地理解教師嘗試解釋的物理現(xiàn)象。

研究人員解釋說：“在過去，制作這樣的可視化效果是一個(gè)耗時(shí)的過程，需要單獨(dú)的視頻編輯或后期制作步驟。相比之下，如果用戶可以實(shí)時(shí)地將動(dòng)態(tài)可視化效果繪制到真實(shí)世界上，從而能夠動(dòng)態(tài)地對(duì)物理對(duì)象的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)畫化和可視化，那又會(huì)怎樣呢？”

RealitySketch基于Apple ARKit，從而能夠?qū)?dòng)態(tài)草圖嵌入到真實(shí)環(huán)境中。在一開始，用戶只需用手指或數(shù)碼筆在觸控屏繪制簡(jiǎn)單的草圖，然后，他們繪制的元素就會(huì)覆蓋到真實(shí)世界的攝像頭視圖之上。

團(tuán)隊(duì)指出：“RealitySketch最獨(dú)特的地方在于它支持實(shí)時(shí)動(dòng)畫化基于真實(shí)世界運(yùn)動(dòng)的草圖元素。”

盡管目前市場(chǎng)存在無數(shù)基于AR的繪制界面，但迄今為止的大多數(shù)解決方案都集中在將靜態(tài)圖形嵌入真實(shí)世界中。示例包括Pronto、Sybiossketch和PintAR，以及谷歌的Just a Line或DoodleLens。RealitySketch不僅允許用戶創(chuàng)建靜態(tài)草圖，同時(shí)支持嵌入動(dòng)態(tài)和交互式圖形，這樣它們就會(huì)綁定到用戶環(huán)境中的真實(shí)對(duì)象并對(duì)其移動(dòng)做出響應(yīng)。

“RealitySketch集成了目標(biāo)追蹤和基于AR的可視化。首先，它用計(jì)算機(jī)視覺來追蹤對(duì)象。當(dāng)用戶通過iPad輕觸一個(gè)對(duì)象（如一個(gè)鐘擺球）時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)對(duì)象的顏色進(jìn)行追蹤。所有的草圖元素都綁定到這些被追蹤對(duì)象，所以當(dāng)物理對(duì)象移動(dòng)時(shí)，例如當(dāng)用戶抓取、移動(dòng)、推動(dòng)、拋出對(duì)象時(shí)，草圖元素會(huì)根據(jù)它們預(yù)期的運(yùn)動(dòng)來設(shè)置動(dòng)畫。”

團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)涉及卡爾加里大學(xué)學(xué)生的研究中評(píng)估了他們創(chuàng)建的界面。他們招募的參與者對(duì)RealitySketch非常滿意，并且似乎對(duì)它在增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)方面的潛力特別興奮。

相關(guān)論文：RealitySketch: Embedding Responsive Graphics and Visualizations in AR through Dynamic Sketching

由于疫情影響，國(guó)外依然有大量的學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，所以團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的界面可能會(huì)特別有價(jià)值。事實(shí)上，RealitySketch可以提高遠(yuǎn)程教學(xué)的吸引力，例如允許教師錄制動(dòng)態(tài)物理實(shí)驗(yàn)的視頻并與學(xué)生分享，這樣他們就可以更好地理解課堂描述的概念和現(xiàn)象。

研究人員表示：“RealitySketch同時(shí)顯示了在教學(xué)以外的更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的潛力。盡管我們最初關(guān)注的是數(shù)學(xué)和物理概念解釋，但我們的用戶對(duì)其他應(yīng)用場(chǎng)景非常興奮，例如運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、設(shè)計(jì)探索和有形的用戶界面。”

除了在課堂環(huán)境下測(cè)試平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)另外展示了它在各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的潛力。例如，他們表明，體育教練可以利用所述工具產(chǎn)生實(shí)時(shí)的可視化數(shù)據(jù)分析，例如顯示籃球運(yùn)動(dòng)員的實(shí)時(shí)運(yùn)球軌跡，又或者通過產(chǎn)生特定身體姿勢(shì)的視覺化來增加瑜伽課堂的吸引力。

團(tuán)隊(duì)最后補(bǔ)充道：“我們有興趣在未來進(jìn)一步開發(fā)這個(gè)項(xiàng)目。由于這是Adobe Research、卡爾加里大學(xué)和科羅拉多大學(xué)博爾德分校合作的結(jié)果，我們相信這項(xiàng)工作將激發(fā)更多支持沉浸式創(chuàng)造力的研究和產(chǎn)品，并將充分實(shí)現(xiàn)AR作為動(dòng)態(tài)計(jì)算介質(zhì)的潛力。”