來源：映維網  作者 廣東客

加拿大卡爾加里大學、Adobe Research和美國科羅拉多大學博爾德分校的研究人員最近開發了一種可以生成響應性草圖、圖形和可視化效果的增強現實界面。另外，相關論獲得了ACM Symposium on User Interface Software and Technology的最佳論文獎和最佳演示獎。

團隊表示：“我們項目最初的出發點非常簡單，就是幫助用戶通過AR交互式素描來形象化真實世界的現象。這種動機來自于我們對物理課堂教學的觀察，教師進行的實驗往往是學習物理的一個組成要素。”

向學生解釋物理現象有時十分具有挑戰性。這是因為完全理解相關現象需要可視化具體的發生情景，不僅只是學習與它們相關的理論。所以，能夠幫助物理教師以一種動態的、引人入勝的方式解釋概念將非常具有價值，因為它們可以提高學生對課程主題的理解。

RealitySketch是這支團隊構建的平臺，它允許用戶生成動態的和高響應速度的圖形，并在現實世界中的黑板、墻壁或其他對象之上實現可視化。這允許學生通過直接觀察運動中的物理現象來更好地理解教師嘗試解釋的物理現象。

研究人員解釋說：“在過去，制作這樣的可視化效果是一個耗時的過程，需要單獨的視頻編輯或后期制作步驟。相比之下，如果用戶可以實時地將動態可視化效果繪制到真實世界上，從而能夠動態地對物理對象的運動進行動畫化和可視化，那又會怎樣呢？”

RealitySketch基于Apple ARKit，從而能夠將動態草圖嵌入到真實環境中。在一開始，用戶只需用手指或數碼筆在觸控屏繪制簡單的草圖，然后，他們繪制的元素就會覆蓋到真實世界的攝像頭視圖之上。

團隊指出：“RealitySketch最獨特的地方在于它支持實時動畫化基于真實世界運動的草圖元素。”

盡管目前市場存在無數基于AR的繪制界面，但迄今為止的大多數解決方案都集中在將靜態圖形嵌入真實世界中。示例包括Pronto、Sybiossketch和PintAR，以及谷歌的Just a Line或DoodleLens。RealitySketch不僅允許用戶創建靜態草圖，同時支持嵌入動態和交互式圖形，這樣它們就會綁定到用戶環境中的真實對象并對其移動做出響應。

“RealitySketch集成了目標追蹤和基于AR的可視化。首先，它用計算機視覺來追蹤對象。當用戶通過iPad輕觸一個對象（如一個鐘擺球）時，系統就會根據對象的顏色進行追蹤。所有的草圖元素都綁定到這些被追蹤對象，所以當物理對象移動時，例如當用戶抓取、移動、推動、拋出對象時，草圖元素會根據它們預期的運動來設置動畫。”

團隊在一項涉及卡爾加里大學學生的研究中評估了他們創建的界面。他們招募的參與者對RealitySketch非常滿意，并且似乎對它在增強物理實驗方面的潛力特別興奮。

相關論文：RealitySketch: Embedding Responsive Graphics and Visualizations in AR through Dynamic Sketching

由于疫情影響，國外依然有大量的學生通過網絡學習，所以團隊創建的界面可能會特別有價值。事實上，RealitySketch可以提高遠程教學的吸引力，例如允許教師錄制動態物理實驗的視頻并與學生分享，這樣他們就可以更好地理解課堂描述的概念和現象。

研究人員表示：“RealitySketch同時顯示了在教學以外的更廣泛應用領域的潛力。盡管我們最初關注的是數學和物理概念解釋，但我們的用戶對其他應用場景非常興奮，例如運動訓練、設計探索和有形的用戶界面。”

除了在課堂環境下測試平臺，團隊另外展示了它在各個應用場景的潛力。例如，他們表明，體育教練可以利用所述工具產生實時的可視化數據分析，例如顯示籃球運動員的實時運球軌跡，又或者通過產生特定身體姿勢的視覺化來增加瑜伽課堂的吸引力。

團隊最后補充道：“我們有興趣在未來進一步開發這個項目。由于這是Adobe Research、卡爾加里大學和科羅拉多大學博爾德分校合作的結果，我們相信這項工作將激發更多支持沉浸式創造力的研究和產品，并將充分實現AR作為動態計算介質的潛力。”