近年来,可穿戴设备市场持续繁荣,智能头盔、智能眼镜等产品纷纷涌现。
但由于技术限制,虚拟现实和增强现实还没有真正进入普通百姓的生活,普及率不高。
可穿戴设备不仅可以丰富用户的生活。
随着技术的进步,特别是虚拟现实和增强现实技术的不断完善,VR和AR将应用于更多领域。
他们在二战期间参与了美国,包括曼哈顿计划。
经过一系列科学研究后,工程师万尼瓦尔·布什将研究重点转向反战科学仪器。
在 7 月号的《大西洋月刊》中,Vannevar Bush 描述了他的头戴式摄像头的想法,该摄像头连接到普通眼镜上,可以记录评论、照片和科学实验的数据。
他写道:“想象一下未来实验室里的一名研究人员,他的双手是自由的,他没有被束缚……他(研究人员的)相机比核桃还小,附在普通眼镜上……这“远不是一个从很多方面来说,Vannevar Bush 的想法都是当今 AR 设备的先驱。
几十年来,我们一直在开发 AR 技术来增强物理世界——该技术的每一次迭代都承诺将物理世界变成一个计算接口,以增强现实世界的体验。
一个虚拟的世界,但只是在过去的几年里,我们的耳机变得不再那么大、笨重和昂贵,而且图像叠加技术也逐渐发展起来,不再局限于细线。
早在20世纪90年代,AR就被用来描述任何东西。
它与VR的区别在于,VR依靠立体三维投影在你面前的屏幕上进行模拟,而AR则直接对环境进行全息投影。
2008年,在组装波音飞机的电线时,波音的组装人员佩戴了一个可以直接叠加在机身上的显示器,这样可以节省组装过程中来回查看的时间。
2001年,现为佐治亚理工学院教授的萨德·斯塔纳(Thad Starner)制造了一种可以搜索和记录信息的可编程设备,成为该技术流行和广泛使用之前的先驱。
在移动计算和图像处理技术的推动下,AR和VR都已发展成为可穿戴、便携的产品,满足大众的需求。
经过六十年不断的工程努力,第一波满足市场需求的 VR 产品已经决定争夺消费市场:上个月,Facebook 旗下的 Oculus VR 表示,Oculus Rift 将于明年正式向客户提供。
同样,HTC的Vive和Oculus与三星联合开发的Gear VR也将在今年年底抢占市场。
AR设备可能会晚一些:两款备受瞩目的AR移动设备,微软的HoloLens和谷歌的Magic Leap,目前还没有确定的发布日期。
AR 和 VR 不再是有先见之明的科学家、科幻小说家和工程师的专属领域,它们已经进入了公众生活,并试图干扰人类看待世界的方式。
沉浸在 VR 中意味着您无法四处走动而不撞到墙壁,也无法看到正在修理的飞机的全景,因此 Magic Leap 和 HoloLens 等 AR 设备有可能影响我们的日常生活,甚至可以有机会取代智能手机 手机、桌面系统甚至整个办公桌。
斯塔纳表示,当他看到自己在现实世界中使用他知道如何操作的超个性化设备可以变得多么高效和有影响力时,他就对虚拟现实失去了兴趣。
许多其他人也从虚拟现实转向增强现实,即众所周知的 AR。
斯坦福大学电气工程助理教授 Gordon Wetzstein 表示:“AR 确实可以无缝融入日常生活:沟通、工作、信息可视化、户外游戏等,几乎在你能想到的任何领域……这将从根本上改变人们相互沟通的方式。
”目前,Magic Leap 仍处于秘密开发阶段,尚未向外界透露更多细节,不过,几位亲身体验过这款产品的人士表示,Magic Leap 带来的震撼只能用宗教体验来形容。
Devine 是一位拥有多年游戏设计经验的设计师,他表示,尽管他最初对 Magic Leap 持怀疑态度,但他还是被说服参观了 Magic Leap 的办公室,在那里他看到了他从未想过的事情。
不容易被风吹走的人。
我在苹果公司工作(这是一家了不起的公司),但是当我亲眼看到他们在做什么时,我立即说,‘我如何参与其中?虽然不知道Magic Leap去年向Google Ventures展示了哪些产品,但毫无疑问,这些产品俘获了投资者的心,给他们留下了深刻的印象。
去年 10 月,谷歌领投 Magic Leap 的 5.42 亿美元融资,使这家成立四年的公司估值达到 20 亿美元。
Magic Leap 创始人兼首席执行官 Rony Abovitz 在 Reddit 上公开宣称:“我相信人们会非常喜欢这种新的计算设备(能力),它永远不会比他们理想的移动设备差。
” Magic Leap 网站上发布的图片说明了他们的雄心:一头小象在人们的手掌中嬉戏;孩子们在教室里为悬浮的海马欢呼鼓掌;一条飞龙在紫色的天空中翩翩起舞。
一项特殊的专利描述展示了 Magic Leap 的愿景:他们希望将世界变成触摸屏——而不需要屏幕。
(就像他们正在申请的商标上的口号:“世界是你的新屏幕。
”)微软已经暗示了AR设备的多种潜在功能。
在四月份的开发者大会上,微软首次推出了包括教育、工作场所、手术室、实验室等在内的应用程序。
凯斯西储大学的研究人员正在与微软合作,彻底改变医学教育和健康管理。
例如,在HoloLens的帮助下,它可以显示仍在供应血液的心脏的全3D模型,还可以旋转它,这将为经验丰富的外科医生和医学生提供重要的视觉线索。
在另一个激动人心的演示中,微软展示了 HoloLens 如何使用流动站收集的信息,让你感觉自己站在红色星球上。
美国宇航局计划今年夏天使用这项技术来控制他们的火星探测器。
美国宇航局科学家还可以使用该设备的手势命令相互协作。
无论是新贵Magic Leap还是老牌巨头微软,他们所描述的一切都像魔术一样。
这真的可能吗?由于担心商业竞争和工业间谍活动,微软和 Magic Leap 对硬件细节严格保密,但专利和商标文件显示,Magic Leap 的技术将光线直接投射到视网膜上,产生与你通常看到的图像相同的图像。
Wetzstein 解释道:这种方法会欺骗大脑,使其无法辨别光线是来自外界还是来自 Magic Leap 的微型光纤投影仪。
这种密集的光场显示可以让眼睛感知不同距离的物体——产生深度感,让眼睛聚焦在虚拟物体上,就好像它们确实存在于现实世界中一样。
与Google Glass形成的悬浮平面屏幕不同,Magic Leap的虚拟物体直接投射到周围环境中,因此看起来非常真实。
微软尚未准确解释 HoloLens 如何将光线照射到人们的眼睛中,但 Wetzstein 的一些有关近眼显示器的论文表明,有多种方法可以创建类似于 Magic Leap 的光学效果。
微软发布的技术说明称,HoloLens利用计算机传感器收集现实世界的实时数据,以确保其全息图像能够准确地融入周围的真实环境。
定制的全息处理单元(HPU)负责以足够快的速度获取和处理数据。
处理这些数据以避免视觉延迟。
此外,除了上述全息图像外,该设备还采用双耳音频,这意味着双耳可以听到不同的声音,或者说“空间之声”。
换句话说,你听到的声音及其来源与你耳朵的相对位置有关。
这样,你就能真正听到龙向你俯冲而下,它的咆哮声充斥着你的右耳。
但在此之前,AR 设备仍面临许多障碍。
其中最主要的是如何将如此多的硬件集成到无线、轻型耳机中,该耳机的尺寸和价格应该与一副更昂贵的太阳镜差不多。
换句话说,问题不再是全息图像能否与现实完美融合,而是要付出什么代价、如何完美实现这一理想。
Wetzstein 表示:“我已经尝试过市场上每一个类似的设备,但我仍然觉得我们还有很长的路要走……如果 Magic Leap 能够实现他们承诺的结果,那将是一个重大进步。
但是,AR 存在挑战很多,因为设备需要体积小、能耗低,并且存在许多光学、电子和视觉效果挑战。
”他进一步指出,AR显示器必须以图像的形式有力地表达令人惊叹的视觉效果,同时保持小巧、舒适和便携,这样用户才会想要佩戴它。
她认为Magic Leap计划推出的目标产品成像效果不如另一个版本,但后者比目标产品更大。
她表示,虽然微软在开发者大会和公开场合展示了HoloLens。
尽管可以了解其尺寸,Magic Leap 尚未确定其产品的尺寸,普渡大学计算机图形学助理教授 David Whittinghill 表示担心,许多数字设备的奇迹往往受到一个因素的限制,那就是能源。
消耗。
如何获得电池来为这些录像机供电?如何实现小型化?如何让它变得可移动并将重量降低到人们可以随身携带的程度? Wetzstein还指出,AR设备要成为日常生活中的可穿戴设备,还需要足够明亮的显示屏,以便在户外使用。
但话又说回来,显示器越亮,消耗的能量就越多。
此外,一直存在的问题是如何产生逼真的“幻象”并将其与周围的背景自然地融合在一起。
在耳机上,任何轻微的投影未对准或时间延迟都可能会导致不适,最小的故障可能会导致用户关闭设备,而明显错误的背景映射可能会导致设备根本无法正常工作的印象。
计算机视觉可以解决这些问题:耳机需要知道眼睛在看哪里、看什么,它还必须能够感知周围的现实世界,知道什么在移动,什么保持静止。
然而,即使虚拟图像能够成功地与物理世界对接,并且设备本身达到合适且可接受的尺寸,AR 的外观和感觉仍然可能无法与 VR 设备的更宽视野相匹配。
尽管演示展示了沉浸式 AR 体验,但现实中,头盔内部的视野仍然仅限于较小的窗口。
参加微软开发者大会的记者提到,图像经常会跳出HoloLens的视野范围,而《连线》杂志估计这个范围约为40度。
有人形容HoloLens的视场显示区域太窄,大约只有电视机大小,这无疑削弱了全息图像体验,而另一些人则是“眼睛能看到的外围区域没有得到增强”造成的。
视觉干扰。
Verge 网站的 Adi Robertson 谈到了他的理解:任何东西一旦移出视口就会消失,所以渲染到周边视觉就变得多余了。
Quartz 的 Alice Truong 将 Hololens 的有限视角称为“隧道视觉的 AR 版本”。
NVIDIA 负责近眼显示研究的 David Luebke 表示,AR 显示器普遍存在的一个严重问题是视角有限。
Luebke 正在与美国北卡罗来纳州立大学合作开展一个名为“点光显示”的项目。
这种彰显所有权的视角,或许隧道效应不会成为未来AR设备的短板。
但在实现这一目标之前,Luebke 认为 VR 设备的宽视角使其更有可能成为日常工作或娱乐中的有用工具,例如取代传统的立方体显示器。
如果你可以用 Oculus Rift 提供的全视野来欣赏电影,谁会愿意观看悬浮在眼球前面的小屏幕上的视频呢?更重要的是,如果距离不对,电影的一半就会突然消失。
鉴于上述困难,一家公司很难形成垄断。
Starner预测,用户比单一播放器更愿意选择全套AR和VR设备,这可以满足他们在不同分辨率下的观看需求。
“例如,视频游戏更适合大视野、医院手术室、信息应用和个人应用,”斯塔纳预测。
对于信息管理和其他应用,你只需要一个小视图。
”这些偏好表明未来的可穿戴设备需要满足:人们必须愿意佩戴它们。
Google Glass 的失败让 HoloLens 和 Magic Leap 走在了他们的前面,成为如果 Magic Leap 想要广泛使用,他们需要面对的困境是,早期的 Google Glass 用户因在公共场合佩戴该产品而受到批评(一位《连线》杂志记者因长期佩戴 Google Glass 而被朋友称为“Glassholes”)。
使用时,它不仅要像苹果手机一样吸引所有人的注意力,而且要对那些不佩戴该设备的人完全无害。
“如果你因为别人的奇怪表情而不在公共场合佩戴谷歌眼镜,那谁在乎它是不是。
对你有害吗?”研究近眼设备造成的运动损伤的明尼苏达大学运动机能学教授 Thomas Stoffrengen 评论道,AR 可以减少这些问题,但这是否仍会成为一个社会问题,我们拭目以待看看吧。
微软的第一个想法是推出一款不需要长时间佩戴的设备——这将有利于专业研究——这可能会让这款设备比 Magic Leap 更受欢迎。
加州大学专门研究早期移动 AR 设备的研究员 Tobias H?llerer 教授预测,这些即将推出的设备将具有狭窄的应用领域——这意味着它们可能仅用于处理那些智能设备。
手机做不到的事情。
一些利基商业市场——建筑师展示蓝图、游客参观古迹、水管工建议修复——本身不会大规模使用,但至少会让社会有效地向消费者开放专业化、个性化的使用。
也许对头戴式设备的大众接受度最有效的测试是斯塔纳,他佩戴个人电脑系统来改善生活的时间比任何人都长。
当斯塔纳第一次将他笨重的个人电脑设备放在肩包中时,一位计算机科学家问他为什么想要一台移动电脑。
斯塔纳说,当他现在戴着一款更另类的时尚耳机时,人们把他拉到一边问,“这是什么?我可以试试吗?我可以买吗?”当然,计算机及其科学家已经取得了长足的进步。
万尼瓦尔·布什预测,半个世纪后,世界可能确实已经进入了一个设备超可靠、廉价且复杂的时代,而这些东西一定会到来。