為什麼說谷歌ARCore是對抗蘋果ARkit的最大利器

科技 09-01

昨天Google宣布推出了和ARKit對標的增強現實SDK，名為」ARCore「。

一石激起千層浪，這條消息瞬間點爆了整個AR圈，各大媒體紛紛在討論谷歌ARCore將成為蘋果ARkit的終生大敵。實際上，應該不少吃瓜群眾還雲里霧裡。

今天我們來講講為什麼說為什麼說谷歌ARCore是對抗蘋果ARkit的最大利器。

大家都知道，AR 的概念並不是第一天在科技行業興起，它早已悄然進入我們的生活，像去年紅極一時的AR遊戲寶可夢，支付寶和QQ的AR紅包，Facebook和Snap等公司在自家的攝像視頻app內加入AR元素的動效。不過這些都還只是應用層面的小打小鬧，並不能對生態造成影響。

GIF/3.9M

今年六月蘋果開發者大會上，蘋果宣布即將在iOS 11中加入的ARKit，並允許開發者基於開發平台進行開發，這樣為AR帶來了更多的想像力和可能。

一時間，基於ARkit的應用如泉涌般爆發。現在，你可以直接把 iPhone 變身為一捲尺子，在空氣中寫字，穿梭於現實與虛擬世界之間……雖然iOS 11還沒有正式發布，但不少開發者已經搶先放出了Demo預覽。

作為另一大手機陣營的Google當然自然不會隔岸觀火，於是ARCore的出現也就成了必然。

先驅Google Tango

其實說到AR，谷歌說的上是先驅了。

早在 2014 年，Google 就推出了Tango計劃：一個軟硬體一體的AR解決方案。通過定製化的硬體，在手機上增加 ToF 相機、紅外結構光、魚眼相機等，可以使硬體具備捕獲現實 3D 場景數據的能力。然後，再通過軟體相應的處理，最終生成 AR 內容。

不過，Tango計划算不上成功。甚至在蘋果的ARKit推出之後，業內已經宣判了Tango計劃的死刑。畢竟，Tango需要硬體的支持，自2014年以來，只有聯想和Asus出過相應的兩款手機支持，但顯然並沒有多大的銷量。

而隨著iOS 11的推出，據相關機構統計，即使只按2017年初支持ARKit的蘋果硬體設備保有量，也將有6500 萬台硬體設備的支持。

而ARCore 和Tango最大的不同，在於前者不需要特定的硬體設備支持（是不是感覺很眼熟，ARkit也是不需要特定硬體設備支持，可以直接運行在現有的iPhone上）。雖然目前ARCore只能在部分高端 Android 旗艦上運行，但Google最終的目標，是讓它支持儘可能多的硬體。

因此雖然Google團隊表示ARCore這個項目在內部很早就啟動了，然而不少外媒認為，ARCore 實際上是Google為了應對蘋果ARKit的直接產物。

ARCore無須像Tango一樣，要求手機必須帶有特定的硬體支持，而完全是利用現有的手機攝像頭和內部感測器，來完成AR相關的數據捕獲與後期運算。說到這一點，我們就來簡單看看ARCore技術的實現原理究竟是怎樣的。

ARCore 的技術原理

要在手機屏幕上，直接看到添加了虛擬元素的現實世界，其實需要完成兩件事：追蹤手機當前的運動位置、感應周邊的現實世界。

追蹤手機當前的運動位置，主要是依靠手機攝像頭和內部感測器完成的。攝像頭負責定位出一些現實世界中的軌跡點，通過分析這些軌跡點的運動，來倒推手機的運動情況。內部感測器則可以採集到手機的加速度、朝向等信息。通過將這兩方面的信號採樣、加工，並加以演算法的誤差修正，最終合成手機的運動位置信息。

感應周邊的現實世界，則更複雜得多。首先是景深，攝像頭作為手機的眼睛，實際上只能拿到 2D 數據。像 Tango 項目中加入的 ToF 攝像機等硬體輔助，很多都是為了獲取環境的 3D 信息，即能感知周邊環境的景深。而 ARCore 和 ARKit 則使用普通的手機攝像頭，通過一些演算法來獲取周邊環境的 3D 信息。例如，單個攝像頭的手機，可以通過分析微小時間差內，捕獲到的圖像位移，來分析環境的景深。而 iPhone 7 Plus 的雙攝像頭，則可以根據不同攝像頭捕獲到的圖像位移來分析景深。

除了景深之外，感知現實世界還包括找尋平面、模擬環境光等等一系列事情。而這一切，無論是 ARCore 還是 ARKit，都是通過現有的攝像頭、內部感測器與演算法三者互相配合實現的。

ARCore的核心功能

ARCore支持Java/OpenGL, Unity和Unreal，支持6DOF，主要提供如下3個方面的功能：

運動跟蹤（Motion tracking）: 當手機移動時，ARCore使用手機的攝像頭觀察房間特徵點和IMU感測器數據來確定位置和方向（姿勢），這樣確保虛擬物體被精確放置。

環境理解（Environment Understanding）：AR物體通常被放置在桌面或地面上，ARCore使用和運動跟蹤相同的技術來檢測水平面。

光線估計（Light estimation）：Arcore觀察環境光，使得開發者可以給虛擬物體添加光照效果來匹配其環境，使其看起來更加真實。

ARCore VS ARKit，優勢和劣勢

ARCore和ARKit等技術，都是在現有的硬體設備上，大量依賴演算法處理。而演算法的調優，則在一定程度上與硬體密不可分。舉例來說，ARCore和ARKit的一大重要任務，就是前面提到的追蹤手機的位置變化。這兩個技術都是通過攝像頭和內部感測器獲取數據的，然而，手機運動的時間越長，累積的誤差也會越大，而由於蘋果對軟硬體的完全掌控，可以更好地調優誤差。按照一位專業人士的分析，傳統誤差可能會有30%之多，而蘋果最終將這個誤差控制在了個位數。

至於兩者目前的實際效果，有開發者在微博上貼出了ARKit和ARCore的對比圖，可以看到在測試中，ARCore的找平能力，和ARKit相比還是有不小的差距。不過，開發者表示他在之後更多方面的對比中發現，ARCore作為發布的第一個預覽版，其總體表現還是不錯的，認為谷歌能夠進入正確的賽道令人高興。

左為ARCore，右為ARKit

ARCore 支持機型

在目前，ARCore僅支持在Google自家的Pixel手機與三星的S8系列上運行。

不過，Google的目標是在年底前，支持在1億台Android設備上運行ARCore。雖然Google希望ARCore能支持儘可能多的Android設備，不過，由於重度依賴演算法與調優，ARCore肯定還是有一些基本的硬體要求的。類似於 Google 的VR平台Daydream就對硬體設備有一系列的要求，ARCore很可能也會出台類似的標準。不過，從純技術的角度來看，支持ARCore的硬體要求應該是要低於Daydream的要求的。

另一方面，Google也需要和各大主要手機硬體廠商，緊密合作硬體上的調優。從目前Google發布的聲明來看，正在與三星、LG、華為、Asus 等廠商合作，可想而知這幾個品牌的高端機可能會優先獲得支持。

ARCore 體驗及開發

而ARCore對網頁的支持，谷歌計劃針對ARCore發布實驗版本Chrome瀏覽器原型，另外顯然網站需要支持https，這樣網頁可以使用用戶攝像頭（Camera），然後通過攝像頭來拍攝用戶周邊環境並利用ARCore提供的上述功能來像機器人一樣「理解」環境，並把3D場景添加到真實環境的合適位置，比如把一個虛擬棋盤放到桌面上，把一個3D熊貓放到竹林中。