ARKit(2)? ARCore 和 ARKit平臺特點比對

曾與一家最大的 IMU OEM 交談過，為了節省成本，他們的智能機IMU 在工廠中只是在單一溫度下進行標定。這意味著 IMU 硬件在某一指定的溫度下，誤差被調節到最低。但當手機發熱的時候，IMU 就不會那樣準確。雖然這是十分普遍的現象，但是對于 VIO 來說，一旦設備發熱，標定結果不可信，算法結果會產生漂移。當然，OEM 也可以在客戶要求下，在多種溫度下標定傳感器。?

這一點，谷歌比不上蘋果。雖然這只是一個很小的誤差，但是意味著谷歌 ARCore VIO 代碼會隨著設備不同而發生變化。蘋果的軟硬件垂直集成幫助它更快地應對這類挑戰，而 Android 需要對整個生態系統進行過濾。

光照問題

ARCore 和 ARKit 提供了場景中的光照實時估計，所以開發者們可以迅速調整模擬光照，以便匹配真實世界（還可能同時觸發動畫人物）。

ARKit 和 ARCore 可以對場景光進行簡單的估計，不管是真實世界環境光還是尖銳的聚光燈。ARKit 為開發者提供了強度和色溫選項，而ARCore 提供了單像素強度值（Android Studio API）或 shader（Unity API）。這兩種方法在早期 Demo 中有相似的結果，而 Google 的 Demo看起來更好一些，可能是因為開發者們對 Tango 用得更熟。?

不過，Google 在今年的 I/O 大會中已經表示，對虛擬陰影在真實世界光照下調整的功能即將和開發者們見面。這是一個很大的進步，會讓 AR 更加真實。

構建地圖

Mapping，構建地圖，是 ARCore 相對于 ARKit 的顯著優勢領域之一。

它意味著可以將 3D 真實世界的環境信息存在內存中視覺信息中的三維重建，供追蹤器（VIO系統中的重要部分）進行設備的定位。設備就可以知道自己在環境中所處的位置。為了幫助大家理解，舉個例子，蒙著眼睛把你放到一個陌生城市的市中心，只給你一張地圖，你可以通過地圖了解到自己的位置。

最簡單形式的 SLAM 建圖是一些離散的 3D 點云數據，它們代表了光學特征點的位置（例如桌角）。在這些數據中還隱藏著一些元數據，通過特征點在多幀中相同位置出現的次數，表明點的可信度（例如走來走去的狗，可信度就很低，因為每張圖拍到的結果都不同）。

一些圖包括了“關鍵幀”，也就是每隔幾秒存儲的視頻或照片的單幀，可以幫助追蹤器更好地將真實世界與圖進行匹配。另外，一些圖使用密集點云，更可信但是需要 GPU 和更多內存。ARCore 和 ARKit 都使用了離散點云圖（可能沒有關鍵幀）。

離散點云圖就像右上圖所示。左上圖顯示了點云和真實世界是如何匹配的（顏色代表點的可信度）。左下圖是原始圖像，右下圖是強度（灰度）圖，可以被用到多種 SLAM 系統中（但并沒有用到 ARKit 或 ARCore 中）。

那么這是如何工作的呢？當你加載 ARCore/ARKit App 時，跟蹤器會檢測之前是否有加載好的圖，如果沒有就會通過立體計算，自定義一個新的地圖，也就是說我們擁有了相機視角下的一個小范圍3D圖。當你開始四處運動，相機捕捉到新的一幅圖，更多的 3D 點云加入到地圖中，地圖越變越大。

如果地圖變得太大而無法控制，追蹤則會變得糟糕，以至于追蹤出現漂移。不過，這也不再是個大問題，控制地圖是 SLAM 研究正在做的一部分（還有深度學習和 CNN AI）。?

ARKit 在建圖的時候使用了“sliding window”，也就是說它只會在圖中保存最近的時間和距離數據，舊的數據會被自動忽視，而 ARCore 會管理更大的地圖，也就是說系統會更加穩定。所以使用ARCore，即使追蹤跟丟了也會恢復得很好。

ARCore 和 ARKit 都采用了一種被稱為“錨點”（Anchors）的概念，讓我們感覺地圖似乎覆蓋了更大的物理面積。我第一次看到這個概念是在 HoloLens 上。正常情況下，系統會完全控制地圖，而用戶或應用開發者并不知道這點。錨點使開發者告訴系統“記住周圍的地圖，不要將其丟棄”。

我覺得錨點的某一合理物理范圍大概有 1 平方米，這其中有我自己猜測的部分，也有可能會根據系統看到的光學特征發生多種變化。但當用戶重新范圍物理位置時，該范圍足以讓系統重新實現定位。

不管何時，內容被放置在一個物理位置時，開發者通常會丟下一個錨點。如果沒有錨點，用戶來回走動時，物理位置周圍構建的地圖（內容所呈現的地方）將會丟失，內容也將丟失。而加上錨點后，內容將永遠固定在那里，也不排除因為積累的漂移，系統需要矯正重新定位時，糟糕的 UX （用戶體驗）會對內容產生影響。

構建地圖的目的是以兩種方式來幫助追蹤：

第一，當我前后移動手機，地圖從一開始移動便建立，手機往回移動時，新的特征點可被實時檢測。

在位置計算中，通過對當前和先前場景的特征點收集，這使追蹤也更加穩定。

第二，構建地圖可幫助定位追蹤或是恢復追蹤。有時你會遮擋攝像頭，手機掉落，或是移動的太快，或是不穩定因素發生，這時攝像頭看到的場景與最新更新的地圖無法匹配。這就是我們所說的“追蹤丟失”這種情況下，系統重定位的兩種方法：

F1：重置所有的標定系統，然后重啟！這純粹由測距系統完成（沒有地圖）。你會看到所有的內容“跳到”新的位置，然后固定在那里。用戶體驗并不好。

F2：系統可以使用它檢測到的 3D 特征，然后搜索整個地圖，嘗試匹配，隨著正確的虛擬位置進行更新。如果你當什么都沒發生，一直使用應用，你會發現虛擬內容展示時，追蹤不停丟失，但恢復后，追蹤又正常。

這里又有兩個問題。

首先，隨著地圖構建的越大，搜索過程會更耗時，過程也會更密集，也就是說要一遍又一遍地開啟搜索；

其次，手機當前的位置永遠不會精準地與手機過去那一時刻的位置相匹配，所以這也加大了地圖搜索的難度，并且還要花費時間和計算去重新定位。基本上，即便有了構建地圖，如果你移動的離地圖太遠，應用就沒法定位了，系統需要重置、重啟。

圖片上的每條線是 SLAM 地圖中的街道。在世界上任何地方，使用移動設備實現 AR 功能，都會遇到 SLAM 地圖構建問題。記住，現在盡管有機器可讀的地圖和數據結構，但它們不是那種人們可使用的 3D 街景地圖（這也是必須的）。

注意，對移動 AR 來說，我提到的“大”地圖大致意思為，可以覆蓋較大房間，或小型公寓物理面積的地圖。

同時，也意味著，對于室外 AR，我們不得不思考全新構建地圖的方式。

針對地圖強大的重新定位是非常非常難的問題，而且在消費者體驗層面還未解決。如果任何人宣稱他們能提供多人 AR 玩法，或是固定性強的 AR 內容，那么不管是由一號玩家創建的地圖，還是云端下載的地圖，他們的 UX 會受到其他手機（如二號玩家手機）重新定位性能的限制。

你會發現，二號玩家不得不站在距離二號玩家很近的地方，雙方幾乎以同樣的姿勢舉著手機。但是，二號玩家，或其他玩家只想坐在與你相反方向的沙發上，打開手機，立馬看到你眼前看到的事物。或是說，站在距離幾米的空間內，看到 AR 內容“固定”在那里。

（這里有一段 Tango實驗的視頻效果：https://www.youtube.com/watch?v=YulYq5P3heo）

現在已經有應用可以變通地實現多人游戲，如使用標記點，或為二號玩家編寫距離應用開始位置的代碼。技術上看，這些是可以運行的，但是你要一直為用戶解釋如何操作，用戶體驗可能一團糟。所以，并沒有什么“簡單運行”的魔法。

當然，如果任何人有不同的解決方案，我很想請教一下。不過，就我所知，多玩家實現穩定性極強的重新定位現在還無法實現，也沒有發現公布的研究成果。這就像 VIO 的問題一樣，只有少部分人可能會解決。我只知道一個還未公布的系統能夠支持，2018 年初才會推出。

ARCore 的優勢

誰都未能想到，ARCore在ARKit發布后，擁有如此迅速的反應時間。相對于ARKit來說，ARCore其實有不少優勢：

功能方面：有一些?ARKit?并未提到的功能優勢

開發者經驗：ARCore 在 Tango 和 Daydream 上積累幾年豐富的開發者經驗，相對于 ARKit 僅僅幾個月來說，是更加成熟的。

OEM：有足夠的 OEM 廠商提供強大的支持

宣傳：一段比較走心的宣傳短片

OEM 廠商依舊謹慎

我感覺 ?ARCore 的推出相當匆忙，例如沒有 ARCore 的 Logo。我在之前的文章中談過 OEM 廠商對于 Tango 手機的謹慎。ARCore 消除了攝像頭堆棧硬件商品化，以及 Tango 面臨的材料成本的問題。看起來，Google 已經考慮到一些戰略控制，但是講真，我感覺一切太快了，這些事情還沒真正地實施。

Google 堅持 ARCore 是谷歌移動服務（GMS）的一部分，如果 AR 真的成為“下一個平臺”，這是重新劃分生態系統勢力的一個機會。ARCore 不只是像 GUI 那種功能。所有的初創公司都要考慮 SLAM 的問題。而 AR 是否會脫離 GMS，這可不好說。

OEM 廠商尋找 ARCore 替代品的最大原因可能是，他們巨大的市場（如中國）不歡迎 GMS。

GMS 最大的阻力在于：無法進入中國市場，那里卻是 OEM 廠商們最大的市場。廠商們更喜歡一個可以在全球運行的 AR 軟件解決方案。

開發者現在可以用 ARCore 開發了嗎？

如果你喜歡Android，你有一個 Samsung S8 或 Pixel，那么別猶豫，直接去開發吧。如果你喜歡 iPhone，也不要擔心是否需要換成 ARCore。

開發者應當關注的是，打造一個人們關心的 AR 應用要面臨巨大的挑戰。與學習如何在 ARKit 或 ARCore 上創建內容相比，創建什么樣的內容要花費更大的努力。

ARKit / ARCore SDK目前還是1.0版，功能還非常基礎（VIO、平面檢測、基礎照明），將在未來幾年內獲得更多的功能（3D場景理解、遮擋、多人聯網，內容固定性等）。對開發商和消費者來說，這將是一個不斷的學習過程。所以現在只需要堅持向著自己認為對的路子走就好。

不要對使用哪個平臺想太多，多想想能創建什么樣的 AR 內容

ARCore 比 ARKit 更好嗎？

作為技術解決方案，它們的能力非常接近。ARKit 在集成和跟蹤方面具有一定的技術優勢（原因技術是基于特征點的）； ARCore 在建圖和重定位方面具有一些優勢（給予vslam的）。可是這兩個優點大多是專業的計算機視覺工程師才能看到的。

蘋果有一個清晰的市場宣傳優勢，擁有龐大的設備基礎，可以立即升級到包含 ARKit 的最新 iOS 系統。蘋果的用戶一般更愿意花錢，所以從中期來看，AR 應用應該可以在 ARKit 上更好地獲利。

Android 的優勢在于規模化，但 Android 生態系統需要至少 12 個月才能將所有的部分整合在一起，并在大多數新設備中獲得硬件支持的 ARCore。

ARCore 由此前 Tango 研發的基礎，其中大部分已經進行了用戶/市場測試。現在基礎已經比較到位，看看這些系統在未來12-24個月內如何快速發展，這會很有趣。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARKIT/ARCore对比分析(二)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。