Google ARCore 新功能 !
ARCore Geospatial API 技術解說 & 作品介紹
【目次】緣起
什麼是 ARCore Geospatial API ?
從 ARCore v1.31.0 到 ARCore v1.33.0 !
在 Unity 使用 Geospatial API !
The Designium 作品介紹
[1] Google Maps x Geospatial API
[2] Maps Direction API x Geospatial API
[3] Geospatial API in USJ
[4] Anchor Tool for Geospatial API
[5] Google Maps x Google Places API x Geospatial API
結語
編輯後記
緣起
2022 年 5 月 Google I/O 開發者大會上，AR 開發套件 ARCore 的更新中，宣佈新功能「ARCore Geospatial API」已可公開下載使用，讓開發者打造結合 AR 導引的 3D 街景應用更容易。
從 Geospatial API 釋出當天，The Designium 就開始對 Google 影像定位系統 (Visual Positioning System, VPS) 服務進行研發。在本文中將結合 Google 的官方說明與 The Designium 的實際開發經驗，向大家介紹 Geospatial API 的功能、使用方法、生活中實際應用上的可能性。
什麼是 ARCore Geospatial API ?
Geospatial API 是一個地理空間的應用程式介面，可以存取 Google 位於全球各地的地理空間資訊，並提供與 Live View 相同的 AR 街景導引功能，可以在 3D 實景地圖中，疊加 3D 虛擬模型、圖像、影片等數位媒材，來引導使用者從任一地點到達另一個指定地點的技術。
Google 從 2007 年 7 月推出街景服務，至今已歷經 15 週年，走遍 100 個國家地區、累積超過 1700 億張照片，行走距離覆蓋地表超過 1000 萬英里，足足可繞行地球超過 400 圈。
現在，運用 Google Earth 的 3D 模型資料和 Google Maps 的街景服務圖片資料, Google 完成從地理空間資訊及語義辨識 (Semantic Understanding) 上來理解的這世界的可能性，特別是藉由影像定位系統 (Visual Positioning System, VPS) 對手機相機鏡頭可以辨識的 3D 模型來提供定位分析，也就是 Geospatial API (地理空間 API) 。
Geospatial API 可透過對使用者周遭環境的地理空間進行視覺辨識，讓 Google Maps 原本的 GPS 導航功能更精準，更可進一步在 AR 世界中標示出現實環境應用情境所需的精確位置，在各應用領域皆具有無窮的開發潛力，讓遊戲更有趣、讓藝術更具互動性、讓世界成為你的畫布。
繼續閱讀｜回目錄從 ARCore v1.31.0 到 ARCore v1.33.0 !
想要製作出基於位置資訊的 AR 應用服務有多種方式可以達成 :
- 手機硬體配備定位 GPS+IMU
IMU 為結合陀螺儀、三軸加速度計、電子羅盤而成的慣性導航模組，適合用來開發戶外、以街道建築為目標的位置情報互動體驗，缺點是在城市區域定位容易產生飄移。因為 GPS 並非 100% 的精準，在穩定的訊號下，GPS 定位準確度大約在距離使用者實際位置 3 公尺範圍內；當 GPS 訊號下降則會導致實際位置和 GPS 接收器所記錄位置的誤差，即使針對電子羅盤進行校準，距離誤差也約為 5–10 公尺左右，方位誤差則約為 30–45 度左右。環境因素是阻擾 GPS 衛星訊號的主要原因之一。
- 利用雲錨點 Cloud Anchor
雲錨點製作前期需親臨現場設置，記錄了場景空間特徵情報和虛擬數位內容所在位置情報，可以讓位於同一現實場景的多台設備多次進出同一個 AR 場景，同時多位使用者將虛擬數位內容放置在同一現實場景中，適合用於小規模的使用情境設計，在該錨點上進行多人 AR 互動體驗。
【注意】
從 ARCore v1.33.0 開始，如要使用 Cloud Anchor，必須啟用 ARCore API，非已淘汰的 ARCore Cloud Anchor API。舊版 API/端點在 2023 年 8 月後停止支援，請務必在 2023 年 8 月前將舊版 API/端點 更新為新版 API/端點，以維持其正常運作。- 使用地理空間 Geospatial API
Google 開發新的機器學習加速器，從高解析度 Google 街景影像計算出 3D 點雲環境，來比對手機相機看到的真實街景，精準定位出使用者所在位置，資料回傳可在一秒內完成。因此，此技術具有以上兩點的使用特性，可遠端以座標設置錨點，決定導引指向、AR 內容出現位置、方向和角度等，幾乎可在 Google 有街景的任何地方使用，進而帶來更沉浸的互動體驗。
繼續閱讀｜回目錄由以上內容可知，「錨點 Anchors」對於基於位置資訊的 AR 應用來說有多重要。因此，Geospatial API 對錨點亦包含了幾項防呆設計，包含確保錨點正確地落在指定建築物的屋頂上、牆上等指定部位，且不會因任何因素發生飄移的狀況；以及即使虛擬數位內容無法正常顯示，也不會影響錨點位置的鎖定。
ARCore v1.33.0 更釋出 ARCore v1.31.0 時預告的 Geospatial Terrain Anchor API 「地形錨點」功能，可以選擇在與地形相關的指定水平位置和高度建立錨點，讓錨點在 AR 視覺上更準確地落在地面上。
在 Unity 使用 Geospatial API
以使用 Unity 來製作 iOS 的 AR 專案為例，需要以下四步驟 :
- 使用無金鑰授權 ( 事先取得 token ) 或直接使用 API 金鑰授權來啟用 Geospatial API。
2. 詢問使用者是否允許使用裝置的定位資訊
3. 從 Google Maps 或 Goolge Earth 找到想要建立的地理空間錨點座標值，可選擇使用地形錨點或相機的地理空間姿勢 CameraGeospatialPose 來判斷地點的錨點高度，取得錨點設置的所需資訊後，就可以宣告座標來完成地理空間錨點設置，並將 AR 內容固定在指定的地理座標上。
4. 取得裝置相機的地理空間姿勢 CameraGeospatialPose ，包含經緯度位置、高度、裝置所朝向的方位。
更多影片｜官方15分鐘詳盡說明
延伸閱讀｜ARCore Geospatial API 開發人員各平台專用指南
繼續閱讀｜回目錄The Designium 作品介紹
透過以下 R&D 範例，讓大家了解更多 Geospatial API (地理空間 API ) 的相關應用。
[1] Google Maps x Geospatial API
Google Geospatial API 的最大特色之一就是人不用到現場，可以遠端設置錨點。將此特色再與 Google Maps 結合，直接在 Google Maps 上放置圖釘 📍 選擇錨點設置地點，就可將設置地點座標導入 Geospatial API 內宣告為錨點座標使用，一方面在製作上省去交互查詢輸入的動作，另一方面在互動體驗設計上可直接從 2D 地圖上確認現實世界場所情報，讓錨點設置操作更直覺 & 更簡便。
[2] Maps Direction API x Geospatial API
Geospatial API 的定位精準度也提高了 Google Maps 遊戲化的可能性，結合 Maps Direction API 的導航功能，讓系統沿著導航路線自動配置 AR 物件，可以邊玩遊戲邊抵達目的地 🎮 也特別能在地圖道路上用來顯示區域化特色，適於各年齡層操作，並能引起數位族群關注。
[3] Geospatial API in USJ
與範例 [2] 同樣的遊戲化導航機能，出發前以範例 [1] 的方式在 Google Maps 上放置圖釘設置目的地錨點，依據選擇的目的地特徵指定導航時放置在路上的 AR 內容，最後實際至日本環球影城 (USJ) 進行實測 🏰🎡🎢 在各區域特色劃分清楚的主題樂園內可以邊玩、邊排隊、邊奔波，讓 AR 好像也成為園區內的一種新遊樂設施體驗 ✨
繼續閱讀｜回目錄[4] Anchor Tool for Geospatial API
遠端設置錨點有不用親臨現場的好處，但活動企劃中如有對現實環境中特定物件互動的情境設計，因應精細的需求規劃，錨點設置前最好還是到現場了解街道狀況。因此，研發了方便的錨點工具 🔧 用來管理現場錨點設置工作的進行。
抵達現場後開啟錨點工具，可以邊走邊設置錨點，並手動指定此錨點擺放的 AR 內容。在錨點設置工作進行中，也可隨時在「設置模式」與「遊戲模式」間切換現場即時進行除錯、修正，確認沒問題再切換回設置模式以鎖定錨點位置/類型等設定 📱
錨點工具不僅讓開發人員製作更便利，也有讓玩家自己創作遊戲關卡自己玩的感覺 🎮 過程中設置的錨點數據將即時上傳同步到雲端保存。
[5] Google Maps x Google Places API x Geospatial API
最後，再度玩轉 Google Maps 地圖 📍 添加 Google Places API 可針對地點類型進行搜尋，再自動設置錨點在搜尋結果的每個位置上，再自動顯示與錨點位置相關的情報資訊，如 : 名稱、地址、星級、相片、評價…等各式各樣網路資訊。不管是因生活需求而搜尋餐廳、便利商店，或出門在外搜尋旅遊中心、旅遊景點，可以透過實景 AR 經雙眼親自查看四周的搜尋結果與自己的距離、所在方向，實在是非常實用且便利 ! ✨（推薦從 0:45秒開始看！）
結語
以世界版圖的規格來創建和部署基於位置資訊的沉浸式 AR 體驗，可以從作品介紹中看到 AR 與 Google Maps 的緊密結合。Geospatial API 是一個因地圖的開發而誕生，具備可在地圖上開發 AR 內容、延伸地圖相關的互動應用、創造使用於地圖路線上實景環境的視覺元素…等功能的應用程式介面 (API)。
其他與企業合作的早期應用如透過 AR 進行租車與還車程序、導航並顯示停車位、體育場館的 AR 帶位服務…等，大大提升了數位生活應用上的使用者體驗 ( User Experience, UX )，創造出優質、流暢、有說服力的互動環境。
以上所有介紹的內容都是將地球變成畫布時可能發生的絕佳範例。現今，Geospatial API 已發展成熟且適用於所有支援 ARCore 的 Android 和 iOS 設備，未來 ARCore 也將不斷地持續進化。
覺得心動了嗎？The Designium 創建利用各種 VPS 服務的數位內容及 APP 應用程式，當然也包括利用 Geospatial API 的應用。對 AR（或使用 VPS 的 AR）感興趣的朋友們，隨時歡迎以下方式與我們聯繫，商討一同合作的可能性 😊
延伸閱讀｜臺灣智慧共享機車領導品牌定位還車服務
繼續閱讀｜回目錄編輯後記
Geospatial API 發表至今才 3 個月，感嘆本公司工程師在短時間內完成各式各樣的案例測試 👏 就像大家生活已經脫離不了 Google Maps 一樣，相信在不久的未來, AR 結合地理空間定位的服務 (Geospatial、VPS) 也會成我們生活中的一部分📱✨ 研發中體驗到的美好經驗，在此推薦大家值得一試。
👩🎨 Mary 醬 : 「很期待看到當世界變成畫布時，會創造出什麼。」
👩💻 Mariko 醬 :「好想早點體驗戴上AR眼鏡逛街的生活！」
因為AR世界，現在我們每天的生活都很有趣 !
聯絡我們
感謝您的閱讀｜回目錄＊ Follow Twitter 獲得「 The Designium Lab 科技實驗室 」即時資訊
＊ 對我們的文章感興趣請登入 Medium 拍手+訂閱 ✨
＊ 合作洽詢請與我們聯繫！🙌
