去年 1 月份，Google 宣佈 Google Glass 停產，一款彰顯科技感的人工智能語音助（玩）手（具）就此謝幕。
而同年 10 月，微軟 HoloLens 開發者版本亮相，作為全息設備的首個版本，售價達 3000 美元。
曾經的 Google Glass 再風靡全球，也只活了兩年。這一次，新生的 HoloLens 又會有怎麼的命運呢？我們不敢妄下斷言，但在此之前，不妨回顧兩款設備的基本參數。
硬件、功能、體驗大 PK
HoloLens 是一款獨立使用的 AR 頭顯，搭載 Windows 10 系統，傳感器由陀螺儀、磁強儀、6 個攝像頭（包括深度攝像頭）、紅外發射、位置紅外定位燈及光線傳感等組成。
Google Glass 則基於 Android 系統，部分功能需藉助有藍牙功能的智能手機實現，如語音電話功能。它的傳感器由三軸陀螺儀、三軸加速計、三軸三軸磁強計、環境光傳感器和距離感應器等組成。
從表中可以看出 HoloLens 內置了 CPU、GPU 和一個專門的全息處理器（HPU）。這款 AR 頭盔，在黑色的鏡片上包含了透明顯示屏，並且立體音效系統的嵌入，讓用户不僅看到，同時也能聽到來自周圍全息景象中的聲音。
其他硬件參數，不妨參考以下表格：
再來看 Google Glass，它在眼鏡前方懸置了一台攝像頭，鏡框右側為電腦處理器裝置，配備的攝像頭像素為 500 萬，可拍攝 720p 視頻。鏡片上配備了一個頭戴式微型顯示屏，它可以將數據投射到用户右眼上方的小屏幕上，顯示效果如同 2.4 米外的 25 英寸高清屏幕。
通過以上對比不難發現，雖然兩款設備使用系統、處理器及傳感器等都不一樣，但是在組成部分上它們卻是一樣的，都是由微型顯示器、傳感器、電路控制設備及外形框架等組成。
但是，只要這些就能打造一款 AR 設備了嗎？如果這樣，Google Glass 為何失敗？HoloLens 之路還要怎麼走？
你必須先了解 AR 設備的基本原理。
AR 設備的組成與原理
目前大多數的 AR 系統，採用透視式頭盔顯示器實現虛擬環境與真實環境的融合。AR 頭盔顯示裝置一般有兩種設計方案：
● 視頻穿透式
視頻透視式頭盔顯示器，是通過攝像頭來採集真實場景的圖像，計算機通過場景圖像理解和分析，將所要添加的信息和圖像信號，疊加在攝像機的視頻信號上，並將計算機生成的虛擬場景與真實場景進行融合，最後通過類似於浸沒式頭盔顯示器的顯示系統呈現給用户。
Google Glass 採用的就是視頻穿透式，它通過攝像頭採集視頻信息，然後顯示在右邊鏡片前的一個微型顯示器上。
● 光學穿透式
Hololens 則採用的是光學穿透式，通過安裝在眼前的一對半反半透（樓下有專業名詞詳解）玻璃，融合呈現出真實場景和虛擬場景。與視頻透射式不同的是，光學透視式的“實”來自於真實的光源，經過透視光學系統直接進入眼睛，計算機生成的“虛”則經過光學系統放大後反射進入眼睛，最後兩部分信息匯聚到視網膜上從而形成虛實融合的成像效果。
（插播背景知識）半反半透玻璃就是 5:5 的分光鏡，分光鏡是一種特製的可以改變光的透射量和方向的鏡片。這相當於正在照鏡子的我們，既可以看見鏡中的自己，又可以看見鏡後的景物。
無論是視頻穿透式還是光學穿透式，它們都由以下幾部分組成：
● 圖像信息顯示源
● 圖像成像的光學系統
● 定位傳感系統
● 電路控制及連接系統
● 頭盔及配重裝置
目前的重點和難點，聚焦在了前兩部分：圖像信息顯示源和圖像成像的光學系統。定位傳感系統、電路控制系統及配重裝置部分，各家廠商實現的都還不錯。
這前兩部分，統稱為頭盔顯示器的光學系統。光學系統的設計不僅關係到成像質量的好壞，還影響到頭盔顯示器的體積和重量。
下面將以自拍的例子，為大家介紹這個光學系統。
頭盔顯示器的光學系統主要由四部分組成
● 圖像源
● 中繼光學系統
● 準直系統
● 光學組合器
看到這些專有名詞有點懵？別擔心，打開美顏相機，向上 45° 角，咔嚓一下~
哎呀，手機上出現了一張國字臉……
這時手機屏幕就相當於圖像源，它顯示的是攝像頭傳來的照片，而圖像源上顯示的是由虛擬工作站送來的虛擬圖像；
看着自己照片不忍直視，趕緊傳到美圖秀秀上進行削臉、亮眼……
此時把照片傳到美圖秀秀上加ｐ圖的過程，就類似於中繼光學系統。中繼光學系統是將圖像源上的圖像，傳遞給後繼的光學系統（光學組合器、準直系統），由於像在通過鏡片時會產生偏離（即像差），中繼光學系統傳輸圖像的過程中也會矯正像差；
經過一番努力，照片終於能看，但是太單調了，得拉個明星合照。於是就加了張愛豆貼圖……
添加貼圖就是圖像融合。經中繼光學系統經矯正過的圖像，傳輸到光學組合器和外部世界的圖像進行融合；
看着不錯，嘿嘿~趕緊發朋友圈！
這一系列，正是一套拍出照片太醜沒法發票圈、不得不加工的過程。同樣的在光學系統中，光線經過各種透鏡後產生形變和色變等，人眼無法直接觀看，此時準直系統會將加工好的圖像光線捋直後以平行的形式送入人眼。
以上就是虛擬信息疊加在真實信息上的過程。
儘管聽上去很容易，實現起來卻並不簡單。1500 美元的 Google Glass 停產，3000 美元的 HoloLens 熱賣，這説明價格並不是最主要問題，提高用户體驗、豐富內容才是王道。
當時，Google Glass 開發目的並不明確，普通用户也不確定這款產品到底能有什麼用。佩戴時，用户右眼球必須盯着視野右上方的投影儀微光，才能看清楚數據與文字，但這樣可能會造成用户注意力分散，帶來潛在危險。續航時間短、佩戴容易頭暈、聲音控制功能差等等特點，都和它停產密切相關。
然而，HoloLens 一開始就針對開發者發佈，很明確的為開發者們提供了一個全新開發平台，從底層慢慢着手內容匱乏問題。同時，它還具備實時三維計算和圖像識別功能，還包括延時低、定位準、Demo 酷炫等等。
不過，Google Glass 雖停產，但 Google 並沒有停下追隨黑科技的腳步。據悉，他們又有一個 50 人的團隊在密謀着一項新技術，具體何時問世還不曾得知。
HoloLens 雖然比較火熱，但它的續航時間太短（開發者版本在 1-3 小時左右），並且視場角太小，僅有 30°左右。
儘管困難重重，也抵擋不住人類不屈不撓的精神，AR 頭盔研究仍然非常火熱。萬一，某天你也想開發一款 AR 頭盔？以下的設計要點也許能幫上你。
AR 設備的設計要點
● 視場
上文提到的 HoloLens 視場角太小，説的就是這個。
視場這裏指視野範圍。一般人的裸眼可見水平視場為 200 度，垂直視場為 100 度。由於人眼主要對中心 20 度的視場比較敏感，所以在設計時，應保證中心 20 度的像的質量。
● 重量
由於頭盔式顯示器在使用中會長時間佩戴在頭部，所以頭盔重量一定得控制。如果頭部受力不均衡，可能產生頭暈、目眩、噁心等不適。HoloLens 為 579 克，但戴在頭上的話還是有點偏重，所以在這一方面仍需改進。
● 分辨率
人眼最小分辨率約為 0.5m rad。頭盔顯示器的分辨率，取決於圖像源的分辨率和光學系統的像差。因此，提高分辨率可以從這兩個方面入手。
● 出瞳距離
出瞳距離是指光學系統的邊緣到人眼瞳孔的最小距離。也就是瞳孔到觀看屏幕的的距離。
為了保證佩戴者方便，出瞳距離應大於 15mm，如果允許用户使用時佩戴眼鏡的話，則要求出瞳距離大於 25mm。
● 出瞳大小
人眼瞳孔在正常狀態下的直徑為 2mm 左右，在黑暗環境下會適當放大。為了允許人眼眼球有一定範圍的移動，一般要求出瞳直徑在 8mm 以上。
就像貓的眼睛，在白天和晚上瞳孔明顯的不一樣，人也是一樣的，瞳孔大小隨着光的強弱而變化。
● 瞳距
大多數的頭盔由兩個對稱的光學系統組成，它們各自出瞳主光線的距離為瞳距。
人眼的瞳距一般在 54-70mm 之間，但每個人的出瞳距離不同，因此設計頭盔時應注意出瞳距離的可調性。
Google Glass 做到了這一點，只不過由於它的顯示器只有一個，所以實現調節很簡單。而 HoloLens 就不一樣了，細微的調節都會影響成像。
● 光能利用率
光在經過光學系統後會有損耗，設計時應考慮圖像源發出的光和外界光，經過光學系統投射後的光能損失。舉個反例，大家經常戴的太陽鏡就是減小光能利用率。
以上七點為設計頭盔顯示器的一些重要指標，這些因素之間並不孤立，存在相互制約。例如，增加視場或出瞳距，光學元件將增大，整體重量增加；視場增加，角分辨率下降。所以在進行設計時，應根據實際運用找到一個較好的平衡點。
題圖來源：autodesk
資料來源：愛範兒（ifanr）
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