微软Hololens2是怎么做出来的?

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上个月我在德国探访 TUV 莱茵公司时,偶然获得了一次体验微软初代 Hololens 的机会。

当时我身处于一间巨大的会议室,莱茵工程师帮我将设备戴上,调好双眼的瞳距,之后正前方便出现了一个类似全息投影的发动机组件,我还伸手乱戳了一番。但与此同时,四周真实存在的物体同样能被我看到。

莱茵负责人在现场告诉我,这些 Hololens 并不是拿来炫技的,而是专供企业进行数字化学习。比如说在汽车修理培训中,部件与部件组装、如何运作往往是员工们最难掌握的知识点,仅靠文字、图片和视频,很难获得直观的理解,但借助 AR 设备则可以很好地解决问题。

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因价格高昂,且应用场景较少,这款于四年前发布的头戴式 AR 设备鲜少出现在大众市场中。对微软来说,它更多还是一款面向大型企业,或是第三方开发商的专业级设备,也是打造未来计算的基础。

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第二代 Hololens 于今年年初发布,历经大半年的等待,微软在 11 月 8 日宣布这款设备将于近期开始出货,可 3500 美元的定价意味着它仍很难进入寻常家庭。

在开售前,FastCompany 专门探访了微软的开发团队,分享了 Hololens 2 在设计过程的一些故事,以及微软对于这种前瞻性技术设备的思考。

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其中一点就是对设备重心的调整。初代 Hololens 的整机重量达到了 579g,相当于你头上顶着三台 iPhone 11 Pro,而且还存在头重脚轻的情况。

我之前体验时也发现,一旦使用者晃动脑袋,或是碰到鼻梁较低的人,Hololens 就会像眼镜一样慢慢往下滑,偶尔还得用另一只手将设备往上托。

微软听取了早期使用者的反馈,决定修改 Hololens 2 的结构。他们将电池等部分元件放在了后脑勺的位置,而不再是前方的额头垫内,从而将整个设备的重心后移,保持前后各 50% 重量的平衡。

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但从硬件角度,做到这一点比设计更为困难。这意味着硬件团队需要将原本已经整合好的元器件和电路板分开两部分,一部分放在额头的位置,另一部分放在后脑勺处,然后再利用两侧头带内的布线连接到一起。

「混合现实设备很看重响应的速度,因为你身体一动,设备就得检测你头部或是手势的动作,再及时给予你双眼的反馈。」微软工程师 Alex Kipman 谈到这一设计改变时说道,他也是 Hololens 项目的幕后功臣之一。

虽然最终 Hololens 2 的重量并没有降低很多(只减了 13g),但开发团队强调它的佩戴舒适感比初代提升了 3 倍,新的聚合物保护垫还能防止你在摘下设备时出现夹头发的情况。

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Hololens 2 的舒适性还体现在另一点。如今大部分 VR/AR 设备使用时间一长,都会出现双眼极度疲劳的情况。此时用户往往需要将整个设备摘下来,让眼睛获得休息。

但在 Hololens 2 上,微软则将眼罩部分设计成翻折结构,便于使用者随时在虚拟和现实这两个环境中切换。

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「它就像一个双层太阳眼镜,我可以把镜片翻起来,但 Hololens 2 的头带还是会固定在头部。」FastCompany 的作者 Mark Wilson 体验完说道。微软告诉他这是一个功能驱动的设计,他们起初觉得这很滑稽,但却发现能让人养成一种习惯并变成本能行为。

同时,可翻折的眼罩也让 Hololens 2 的使用者们不必一直将双眼藏在镜片之后,而是能够以一种更开放、自然的姿态与他人沟通。

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另外,微软的人体工学实验室也为 Hololens 2 的设计提供了大量的数据支撑。他们用 3D 扫描仪器收集了约 600 多位不同年龄、性别的人类头部,希望能计算出额头以及后脑勺枕骨的阈值。

这两个数值因头型而异,但 Hololens 2 不可能为每一种头型都制作一种极为贴合的保护垫,只能找到最泛用的数值,同时让用户靠调节头带大小来确保设备稳定。

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Hololens 2 还大幅提升了视野面积,这里所说的「视野面积」,指的是戴上设备后双眼能看到的显示内容。

很多人曾吐槽初代 Hololens 能看到的东西十分有限。表面上,你觉得官方宣传视频很酷,以为自己也能看到填满了一整间屋子的全息投影。

可实际呢,用户的视域只局限于正中央的一小块长方形内,好比是将一块巨大的显示屏放在距离你一米开外的地方。当你转动头部时,部分全息影像的边缘还会被「裁」掉一部分。

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到了 Hololens 2 这一代,微软将可视区域扩大了 2 倍,同时基于新研发的 MEMS 激光扫描技术,成像的色彩对比度也有了进一步提升。

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如果你是首次佩戴 Hololens 2,最开始还会看到一只扑腾着翅膀的蜂鸟,你可以伸手和它进行互动。很多人以为这只是一个演示 Demo,但在互动过程中,系统其实也在悄悄地进行手势校准识别的工作。

然而,想要复现宣传视频中那种完全无死角的全息投影效果依旧很难,这其中有光学技术的限制,也有性能、续航上的考虑,微软只能逐渐朝着最理想的方向努力。

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「Hololens 的最终目标肯定是变成一副十分轻巧的眼镜,就像你在商场里看到的那些一样。」Alex Kipman 说道:「但当下来看,我们的技术还没发展到那一步。」

Kipman 还强调说,Hololens 并不是为了赶时髦而开发出来的设备,他希望人们能接受它专业级工具的定位,而不是一个随处可见的配件,亦或是时尚品。

「时尚可能会转瞬即逝,但技术不应该只是昙花一现。多年以后,人们应该会明白这些设备的存在意义。」

题图来源:HoloLens 2

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