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Magic Leap和HoloLens原理解析,透明AR眼镜还面临哪些挑战?

创事记?? 2016年01月26日 ?? 收藏1
最近Magic Leap和HoloLens很火。它们是什么?为什么这么火?什么时候能做成?还面临哪些挑战?Botao同学在知乎上谈了不少3D感知部分,我来补充补充别的。

  注:本文仅代表个人观点,和我的公司无关。文章内容都是基于公开信息。

  (一)Magic Leap和HoloLens是什么?

  Magic Leap和HoloLens都是Augmented Reality (AR)眼镜的代表,有一个相关的概念也很火爆:Virtual Reality (VR)。

  1、AR 和VR眼镜的区别是什么?

  AR眼镜是透明的,让你能同时看到现实世界,和叠加在上面的虚拟成像。应用例子:赶不上Lady Gaga的演唱会?没关系,戴上眼镜她就在你家里开一个。代表产品原型:Magic Leap和微软的HoloLens。

  VR眼镜是不透明的,只显示虚拟世界,把物理世界完全挡住。应用例子:坐在家里也能去大溪地“潜水”。代表产品/原型:三星的Gear VR,谷歌的Cardboard VR,和脸书的Oculus Rift。

  2、Magic Leap和Microsoft为什么要做透明AR眼镜?

  总的来说,这是计算机的必然发展趋势。2007年苹果推出iPhone以来,手机发展太迅猛,用户随时随地带着它,各项使用数据毫无悬念地都在超越PC端。所以,人机交互界面的未来主要在于移动。但现在的手机局限在于,(1)既然要便于携带屏幕就做得小,屏幕小了某些功能就得受限;(2)显示屏幕是平面也就是二维(2D)的,而真实世界是三维(3D)的。

  未来的透明AR眼镜有望实现大突破,就是既能让用户随身携带,又能在她眼前显示超大屏幕,还能把以假乱真的3D内容渲染到她看到的真实世界里(想象你坐在教室里听课,你的老师看起来真实无比,但其实就是在你的眼镜上虚拟出来的)。这样的眼镜大概不会完全取代手机,但毫无疑问潜力无穷。

  跟VR比较,AR的应用场景也更广阔(你总不能带着VR头盔大街上走吧)。本质上,AR是VR的超集,镜片前面一挡就成了VR(前提是视角能做到差不多大)。

  3、但是戴眼镜好麻烦,为什么不直接像《星球大战》一样在空气中显示全息图(Hologram)?

Image credit: ibtimes
Image credit: ibtimes

  Holography是人类的美好愿景,有一天也许能做成,但近期看离实用还早。现在有一些大学实验室在研究裸眼光场显示器(light field display),但需要很复杂笨重昂贵的设备,还只能在安装了的地方用。相对而言,眼镜的可行性要大得多。如果能做成轻便的AR眼镜,将是移动人机交互界面上也是计算机发展的重大革新。

Image credit: kym-cdn
Image credit: kym-cdn

  4、在VR头盔上加个前视摄像头不也就成AR了吗?为什么非要透明的?

  好问题。说起来AR有两种,一种是前面所说的透明AR(optical see-through)——现实世界是透过镜片直接看到的。另一种就是“视频叠加”(video see-through或者video overlay)——现实世界是通过摄像头捕捉,然后以视频的方式呈现给用户(在上面再渲染一些东西)。事实上,现在手机和平板上已经出现了很多video overlay的应用,比如看星空,求翻译,选家具等。

Image credit: rafaelgrossmann and thetecholic

Image credit: rafaelgrossmann and thetecholic
Image credit: rafaelgrossmann and thetecholic

  那为什么不用VR头盔加摄像头实现这种AR呢?当然可以,现在很多VR头盔都在试探这种做法。它和透明AR相比各有优劣,比如优势在于用视频实现的虚拟和现实的叠加(overlay)要比透明AR简单得多,这也是为什么它已经开始在移动端商用的原因。

  但劣势也可想而知,用户看到的毕竟只是一个2D视频,质量跟眼睛直接看到的世界还是差很大的。而且视频从采集到显示总归是有延迟的,如果跟体感信号不一致的话会造成身体不适。所以不管怎样都还是会有公司前仆后继地去做透明AR的,Magic Leap和Microsoft HoloLens就是例子。

  5、Magic Leap为什么那么牛能融到500+M?(最近的Series C在融800+M)

  前面说的应用潜力无穷肯定是助力,同时还有技术,创始人,团队的原因。

Image credit: [1]
Image credit: [1]

  Magic Leap的核心技术是来自华盛顿大学前研究员Brian Schowengerdt的,他导师Eric Seibel是光纤扫描内窥镜(Scanning Fiber Endoscope)的专家。大家都知道内窥镜就是医生们做手术时用来体内成像的,本质是个微小摄像头。Brian呢很聪明地逆转光路把这个技术用到了显示上,这样通过极细的光纤用激光就可以打出彩色的图像(如左图所示)。这个技术十几年前就发表了[2],后来又不断改进,生成了一堆专利。Magic Leap很大程度上是基于Brian的这些专利。(可惜这么重要的技术骨干既没有成为创始人,也没有被列为“核心人员”,不过这是题外话了。)

  那这种技术为什么重要呢?我们后面留成一个专门的问题讲。

  然而光有技术牛是不够的,AR眼镜这种东西,要想做好可想而知是需要投入巨大的人力物力的,软件硬件都得有重大突破。苹果、微软、谷歌这样的公司可能有财力去做这个事,为什么会相信一个初创小企业能做成?我觉得犹太人创始人Rony Abovitz起的作用很大。Rony之前是MAKO Surgical的联合创始人。这家公司知道的人不多,但他们做的东西说出来就吓人了——人是做机器人手术(robotic surgery)的,主要是骨科手术精准定位。听起来科幻吧超前吧,可是人2004年创建,2008年就上市了,2013年以16.5亿美元卖给了Stryker Medical。这种track record他拉不到投资谁能拉到。

  除了创始人兼CEO,团队也不是盖的,计算机视觉部分拉到了Gary Bradski和Jean-Yves Bouguet这样的大牛。合作的Weta Workshop是在好莱坞给电影做特效的,《指环王》就是他们做的。所以Magic Leap当年用来拉投资用的概念视频就像一个微型电影一样。

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