美国 - 艾赫巴里通讯社
从木星卫星远程工作：Apple Vision Pro 团队如何重塑虚拟现实
在一项模糊娱乐与生产力界限的体验中，用户现在可以沉浸在超现实的虚拟环境中，其中最引人注目的就是木星的卫星艾马尔特（Amalthea）的表面。这种看似科幻的能力，已因 Apple 的 Vision Pro 头显及其开发团队的辛勤努力而成为现实。不再需要穿越数百万英里的距离来体验天体景象；戴上先进的头显，用户就能发现自己身处光年之外，享受延伸至虚拟地平线的巨型屏幕。
这些数字背景在 Apple Vision Pro 生态系统中被称为“Environments”（环境）。这项开创性的技术利用内置摄像头，将数字元素无缝集成到混合现实世界中，为用户提供非凡的沉浸式体验。许多用户利用此功能扩展他们的数字工作空间，创建远超实体设备限制的巨大虚拟显示器。“Environments”允许用户用令人惊叹的风景替换他们对现实世界的看法，范围从约书亚树和优胜美地等国家公园，到月球甚至木星的卫星等更奇特的地方。
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自推出以来，这些虚拟环境已被证明具有惊人的沉浸感。用户可以以惊人的细节近距离观察场景中的物体，许多环境还配有实时音轨以增强临场感。伴随虚拟优胜美地景观的舒缓风声已成为许多人的最爱，包括本报告的作者。
为了了解这种逼真度是如何实现的，本文介绍了 Apple Vision Pro 产品营销的 Yuri Imoto 和 Apple 的人机界面设计师 Matt Dessero 的见解。他们阐述了将这些环境变为现实的复杂过程，特别关注了木星卫星艾马尔特（Amalthea）独特且交互式的环境。
科学合作，实现天文现实主义
木星环境因其是 Vision Pro 首个完全交互式环境，而在其他虚拟设置中脱颖而出。负责其开发的团队旨在实现最大程度的真实性，尽管用户对艾马尔特（Amalthea）这样遥远的卫星缺乏现实世界的参照。为了实现这一目标，Apple 团队联系了 NASA 的喷气推进实验室（JPL），以深入了解在这个天体上工作或坐着是什么样子。
Apple 的人机界面设计师 Matt Dessero 说道：“我们与喷气推进实验室的 Cynthia Phillips 博士进行了交谈，她和那里的科学家团队帮助我们真正理解了我们所在的行星或卫星的构成。起初，我们从一些预可视化开始，并应用了一些看起来像我们自己的月球（有核心）的基本纹理。他们很快指出，艾马尔特（Amalthea）实际上没有核心；它是一堆岩石的集合，是由于木星的引力而聚集在一起的基岩，并被冰结合在一起。”
根据 Dessero 的描述，这层冰环绕着用户在虚拟艾马尔特（Amalthea）环境中的脚部。动态阴影掠过表面，突出了可以仔细检查的复杂纹理和形状。细节如此精细和引人入胜，以至于可能会分散用户对眼前旋转的巨大行星的注意力。
考虑到 Apple 团队关于艾马尔特（Amalthea）有限的参考资料，这些细节的精确性变得更加令人印象深刻。“有一些陨石坑的细节，但它基本上只是一个小而模糊的斑点。它受到过撞击，但它相当小。所以，我们咨询了 JPL，并最终为整个表面创建了一个粗糙的纹理，”Dessero 解释道。他们制作的黑白图像看起来像一个“模糊的土豆”。
Dessero 澄清说：“它非常小；直径约 100 英里，90-100 英里。与之相比，木星的直径可以容纳 11 个地球。因此，从宏观角度来看，艾马尔特（Amalthea）非常小。”
地点选择与技术挑战
尽管参考资料稀少，艾马尔特（Amalthea）的视角提供了木星的理想景观。它足够近，可以使行星在地平线上占据主导地位，但又不会太近以至于重要的细节被遮挡。问题来了：如果看不到大红斑，看到木星有什么意义？
Dessero 解释说：“从木星的卫星艾奥（Io）看，它太远了。从艾马尔特（Amalthea）看，视野感觉刚刚好。然后我们尝试了阿德拉斯蒂亚（Adrastea），它感觉太大了——我们看不到大红斑。我们真的想要更好的视野。而且我们不想作弊；我们坚持要在一颗实际的卫星上，而不是仅仅漂浮和移动卫星本身。因此，艾马尔特（Amalthea）是我们的选择。”
视角确定后，Apple 需要让场景真正具有交互性。木星的自转速度比太阳系中任何其他行星都快，一天不到 10 小时。然而，Vision Pro 用户可以调整时间流逝的速度，使其更快或更慢。所有这些运动都需要大量的计算能力，这在艺术呈现之外还带来了重大的技术挑战。
Dessero 指出：“我们预先烘焙了许多纹理，以便我们可以完全依赖计算能力来处理，你知道的，所有这些动态阴影、次表面散射和正在发生的动画。” M5 芯片的增强功能轻松处理了这些过渡。
融合艺术与技术
虽然木星环境是目前最先进、最令人印象深刻的环境，但用户通常还是倾向于更传统的设置。对于地面环境，团队采用了巧妙的技术策略来捕捉逼真的地点，同时又进行了一些创意调整，使其作为虚拟背景更具吸引力。创作过程包括使用 360 度相机拍摄图像，并进行全面的 3D 扫描以创建景观网格。
Dessero 解释说：“我们拍摄全景图，它们构成了我们远处区域的大部分纹理，我们可以将其投影到更简单的平面上。然后，对于近处的物体，它们必须使用 CG 或 3D 对象方法进行渲染以创建纹理。然后我们依靠着色器来实现反射、阴影等效果。”因此，近处的物体为场景带来了切实的真实感。
然而，过分关注细节有时会导致“恐怖谷”（uncanny valley）效应。例如，在月球环境中，地球上常见的没有大气层造成的朦胧感，给尺度判断带来了独特的挑战。通常告诉我们大脑“这个物体很远而且很大”的视觉线索——大气透视——在这种情况下缺失了。这可能导致一个 7,000 英尺高的月球山看起来像一个 400 英尺高的山丘。
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虽然我们的眼睛可能无法总是准确地感知这些虚拟设置中的尺度，但 Vision Pro 创建的数字对象肯定可以。我有机会在山顶的一个虚拟屏幕上观看了另一部电影。来自“屏幕”的光线投射到下方的云层上，营造出令人惊讶的逼真沉浸感。
在与 Dessero 的谈话中，他清楚地表明，Apple 将整个环境开发过程视为纯粹艺术与技术执行的精妙结合。捕捉环境的复杂 LiDAR 网格，使艺术家能够创造出一个既逼真又理想化的地点版本。
结论：虚拟环境的未来
在使用更新后的 Apple Vision Pro 几周后，木星环境已成为我最常使用的数字目的地。我将模拟速度设置为三种可用设置中最慢的，让我在工作或观看内容时周围环境逐渐变化。有时，我只是坐着，假装自己是《守望者》中的曼哈顿博士，成功离开了地球，独自生活在太空的荒凉岩石荒原上。我不确定 Apple 在将所有这些细节融入环境时是否是这个想法，但我很高兴他们做到了。
Stan Horaczek 是 Popular Science 的执行装备编辑。他领导着一个由热衷于装备的作家和编辑组成的团队，致力于寻找和展示市场上及其他地方最新、最好、最具创新性的产品。
