一篇關(guān)于AR眼鏡0技術(shù)含量的文章

    CES剛剛落下帷幕，媒體和行業(yè)關(guān)于AR的討論非常熱烈。作為技術(shù)小白，當(dāng)我們參與討論AR技術(shù)和產(chǎn)品的時(shí)候，應(yīng)該關(guān)注哪些重點(diǎn)？

    Rokid創(chuàng)始人兼CEO Misa寫下了這篇號(hào)稱是“0技術(shù)含量”的文章，希望每個(gè)人都能讀得懂，并形成自己對(duì)AR的認(rèn)識(shí)和看法。

    以下，相信你能看懂，Enjoy：

    毫無(wú)疑問(wèn)，今年AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)和產(chǎn)品將回歸大家的視野。

    說(shuō)“回歸”是因?yàn)閹啄昵爱?dāng)Google Glass出現(xiàn)的時(shí)候，所有人都為之興奮了好一陣，令人失望的是不久這個(gè)產(chǎn)品也迅速黯淡了（實(shí)際上有一些垂直領(lǐng)域至今還在使用這個(gè)產(chǎn)品）。

    這個(gè)被很多人看作有機(jī)會(huì)取代手機(jī)的方向，到底是一個(gè)什么概念？或者有什么值得大家思考和關(guān)注的？

    我打算用這篇小文章來(lái)談?wù)勎覀兊目捶ê蛯?shí)踐。

     Project Aurora

    首先，今天對(duì)AR的描述有很多更細(xì)分的說(shuō)法，比如以光場(chǎng)技術(shù)為突破點(diǎn)的，或更注重現(xiàn)實(shí)世界物理空間融合的MR（混合現(xiàn)實(shí)）等，這里我們不做細(xì)節(jié)區(qū)分，就都叫AR吧。此外，AR在物理形態(tài)上可以是手機(jī)/頭盔/眼鏡等不同載體，這里主要闡述眼鏡形態(tài)。

    如標(biāo)題所言，為了便于啟發(fā)大家思考，本文不涉及任何技術(shù)原理方面的東西，放心閱讀。

    從AR誕生之日，就有兩條明顯的路線：信息工具路線和內(nèi)容娛樂(lè)路線。

    這個(gè)兩條路線本質(zhì)上和技術(shù)無(wú)關(guān)，主要是基于基本的技術(shù)原理，落地到兩類截然不同的方向，當(dāng)然也必定導(dǎo)致產(chǎn)品形態(tài)以及細(xì)節(jié)技術(shù)路線的差別。其實(shí)簡(jiǎn)單按兩類路線去定義產(chǎn)品依然太粗，幾乎無(wú)法落地到具體產(chǎn)品形態(tài)，這一點(diǎn)很多人沒(méi)有意識(shí)到。

    AR產(chǎn)品主要有幾個(gè)大的指標(biāo)是無(wú)法回避的，包括：可佩戴性、單眼/雙眼、是否3D、色彩、視野大�。ㄒ话阌肍OV/視場(chǎng)角來(lái)描述）、虛像成像距離（VID）、光效率、分體/一體、同步定位和環(huán)境重建（SLAM）等主要元素。不用被這些名詞嚇到，接下來(lái)會(huì)一一解釋，耐心看大家就明白了。

    當(dāng)前AR眼鏡有很多實(shí)現(xiàn)技術(shù)，比如棱鏡反射、Birdbath、自由曲面、光柵光波導(dǎo)、衍射光波導(dǎo)等等，這篇文章我不深入解釋每個(gè)技術(shù)，會(huì)安排另外一篇叫“一篇關(guān)于AR眼鏡高技術(shù)含量的文章”的文章給大家詳細(xì)闡述。

    有一點(diǎn)需要注意，剛才提到的這些技術(shù)各自都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，我們不能離開(kāi)場(chǎng)景和產(chǎn)品定位來(lái)談技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，這是Rokid公司思考問(wèn)題的方式，在經(jīng)過(guò)早期研究階段后，我們一般是先回答場(chǎng)景和產(chǎn)品定位問(wèn)題，再思考技術(shù)選型和突破方向。

    現(xiàn)在讓我們一個(gè)個(gè)來(lái)看：

    1、雙眼比單眼好？

    第一個(gè)問(wèn)題似乎比較簡(jiǎn)單，對(duì)單眼的否定大部分來(lái)自Google Glass第一批用戶的吐槽，當(dāng)時(shí)糟糕的體驗(yàn)實(shí)在太深入人心，實(shí)際上受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制Google Glass談不上真的AR，和物理世界幾乎是不融合的，可以理解為在你的右眼右上角掛了一個(gè)小屏幕，來(lái)回對(duì)焦和左右眼協(xié)同非常幸苦。

Google Glass

    實(shí)際上很多問(wèn)題和單雙眼無(wú)關(guān)，主要是由于視線偏離和反復(fù)對(duì)焦導(dǎo)致的雙眼協(xié)同問(wèn)題讓人不舒服。

    近些年光學(xué)成像技術(shù)有很多突破，基本上能保證數(shù)字圖像展現(xiàn)和現(xiàn)實(shí)世界視線一致，成像距離也基本能做到不用反復(fù)對(duì)焦，雙眼協(xié)同基本沒(méi)不舒服，而且人的大腦對(duì)這樣的情況其實(shí)并不拒絕，如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)到位，有的人甚至分辨不出是單眼還是雙眼。

    雙目的優(yōu)勢(shì)明顯，在雙眼都收到信息的情況下，立體空間感更容易展現(xiàn)，視野容易做大，成像距離也比較容易被感知到，尤其是對(duì)3D效果必須的場(chǎng)景（比如空間建模/立體游戲等），雙目是基本配置。

    不過(guò)是不是都做雙眼就好了呢？

    這里也有一個(gè)不被認(rèn)知的問(wèn)題：在雙眼模式下，每只眼睛看到獨(dú)立的顯示，其實(shí)很難做對(duì)齊和焦距自然重合（用過(guò)雙筒望遠(yuǎn)鏡的朋友就有體會(huì)了）。

    在無(wú)校準(zhǔn)對(duì)齊的情況下，大腦會(huì)發(fā)現(xiàn)兩只眼睛收到的數(shù)字圖像，并不在一個(gè)自然成像焦距上，然后大腦會(huì)大量計(jì)算糾錯(cuò)來(lái)適應(yīng)這樣的情況，這個(gè)是很多雙目系統(tǒng)導(dǎo)致暈眩惡心的原因之一（暈眩惡心還有其他原因，比如延時(shí)，體態(tài)視覺(jué)感受不一致等）。

    而相反，單眼模式下，另一個(gè)眼睛什么數(shù)字圖像信息都沒(méi)有，大腦參與工作大大減少，反而不是壞事。

Rokid Glass

    這就是為什么很多高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間佩戴的AR設(shè)備都是單眼，比如飛行員頭盔上的AR系統(tǒng)。所以說(shuō)根據(jù)不同場(chǎng)景需求選擇不同的方案才是明智的，況且還牽涉功耗/發(fā)熱/結(jié)構(gòu)復(fù)雜度/成本等諸多因素，產(chǎn)品經(jīng)理和用戶都要認(rèn)真想想，什么適合自己。

    2、視野越大越好？

    似乎也是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，當(dāng)然越大越好，這個(gè)結(jié)論倒是簡(jiǎn)單，不過(guò)核心是視野大小也和功耗，技術(shù)復(fù)雜度和成本直接有關(guān)，如果用途就是簡(jiǎn)單的信息提示，就沒(méi)必要太過(guò)追求這個(gè)（比如最近亞馬遜推出的AR眼鏡，其實(shí)視野很�。�，顏色其實(shí)也是一樣的道理。

    另外大家也要注意，和VR的沉浸式要求不同，AR場(chǎng)景人的視野天然被現(xiàn)實(shí)世界充滿，無(wú)需刻意充滿視覺(jué)感受，用戶界面上技巧設(shè)計(jì)，可以模糊視野邊界，這是對(duì)設(shè)計(jì)師特別不一樣的要求，Rokid很多參與眼鏡項(xiàng)目的設(shè)計(jì)師都感覺(jué)進(jìn)入一個(gè)全新的設(shè)計(jì)模式。

3、成像距離越遠(yuǎn)越好？

    人眼看事物時(shí)，會(huì)根據(jù)物體的不同距離來(lái)調(diào)節(jié)瞳孔聚集來(lái)看清東西，而數(shù)字成像往往是設(shè)計(jì)成相對(duì)固定的距離，也就是說(shuō)，當(dāng)你看這些數(shù)字信息的時(shí)候，瞳孔對(duì)焦是固定的。

    由于AR是和現(xiàn)實(shí)世界融合的體驗(yàn)，所以當(dāng)你眼睛看不同距離的東西時(shí)候，數(shù)字圖像就很難保持清晰，這個(gè)現(xiàn)象越靠近眼睛越明顯。

    理想的設(shè)計(jì)就是跟隨眼睛真實(shí)對(duì)焦情況去控制數(shù)字成像的距離，這就是大家說(shuō)的“光場(chǎng)”技術(shù)的目的。

    大家有興趣可以關(guān)注我們這次CES展出的一個(gè)技術(shù)研究成果，能夠根據(jù)肉眼焦距無(wú)極調(diào)節(jié)數(shù)字圖像成像距離。

Varyfocal Display變焦顯示技術(shù)

    但是，目前的方案成本很高，還不成熟，妥協(xié)的方案是在遠(yuǎn)處/近處各有一個(gè)固定距離的成像機(jī)構(gòu)，來(lái)盡量適應(yīng)人眼遠(yuǎn)近的調(diào)節(jié)（比如Magic Leap）。

    順便提一下，一般來(lái)說(shuō)MR多指具備這樣調(diào)節(jié)數(shù)字圖像成像距離技術(shù)的產(chǎn)品，但是現(xiàn)在很多廠家所謂的MR產(chǎn)品并不具備，仍然是單一固定成像距離，這就是為什么Rokid并不趕時(shí)髦說(shuō)自己是MR產(chǎn)品的原因。

    既然目前大部分產(chǎn)品不具備這樣的能力，那么如何設(shè)計(jì)成像距離就很重要，你的主要場(chǎng)景是看遠(yuǎn)處（比如開(kāi)車，要盡量保持聚焦在遠(yuǎn)處路面），還是看近處（比如看書/繪本內(nèi)容疊加）決定了你的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這沒(méi)有絕對(duì)的好壞，當(dāng)然，現(xiàn)在的產(chǎn)品基本還是默認(rèn)設(shè)計(jì)成2-6米之間，希望盡可能通用。

    3、光效率，一個(gè)被大家忽略的重點(diǎn)

    我發(fā)現(xiàn)身邊大部分人不了解光效率的重要性，光效率包括兩個(gè)方面，一個(gè)是數(shù)字圖像從出發(fā)點(diǎn)到達(dá)視網(wǎng)膜的效率，一個(gè)是外部現(xiàn)實(shí)世界到達(dá)視網(wǎng)膜的效率，理論上說(shuō)，兩個(gè)都越大越好。

    但實(shí)際上做不到，不同數(shù)字成像光學(xué)技術(shù)光效率差別很大，由于發(fā)光源能量受限（功耗、電池續(xù)航、發(fā)熱諸多因素決定），還有在光路上的不可避免的損失，一般數(shù)字圖像到達(dá)人眼視網(wǎng)膜都有比較多的損失，所以往往需要做一些取舍。

    到底更強(qiáng)調(diào)外部現(xiàn)實(shí)世界的效率還是數(shù)字圖像效率？

    現(xiàn)在很多AR眼鏡都在向用戶展現(xiàn)數(shù)字圖像的體驗(yàn)，為了加強(qiáng)這個(gè)，往往把外部鏡片變成深色，遮擋大部分外部世界光，以免太干擾數(shù)字圖像（因?yàn)榱炼炔粔颍�。這個(gè)如果用在內(nèi)容展示，當(dāng)然沒(méi)問(wèn)題，但是如果用在和外部世界強(qiáng)交互的時(shí)候就是災(zāi)難了，有的甚至無(wú)法在傍晚和陰天使用。

    光效率還直接影響功耗和電池續(xù)航力，這個(gè)也是非常重要的決策因素。不同技術(shù)的光效率差別，幾乎是由該技術(shù)原理決定的，具體是什么情況，以后在技術(shù)性文章里闡述。

    4、SLAM需要嗎？

    這個(gè)問(wèn)題回答起來(lái)也不簡(jiǎn)單，很多設(shè)計(jì)里，數(shù)字圖像是在真實(shí)物理空間固定位置的，就和真實(shí)世界里的東西一樣，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)SLAM（同步定位和環(huán)境重建）穩(wěn)定性要求很高，往往需要多類傳感器協(xié)作完成。

    有的重點(diǎn)只需要做一些頭部運(yùn)動(dòng)跟蹤（比如游戲等），對(duì)虛擬物體和現(xiàn)實(shí)空間的融合要求不高。還有一些設(shè)計(jì)干脆就不做SLAM，任何顯示就是在你視野正前方，比如一些信息提醒工具類的應(yīng)用。

    SLAM定義主要考慮當(dāng)前器件的體積大小和計(jì)算功耗�？傊�一切回歸場(chǎng)景。

    5、一體還是分體？

    簡(jiǎn)單回答，大家都希望在足夠輕便，佩戴舒服，續(xù)航力又強(qiáng)勁的情況下，做一體機(jī)，無(wú)需連接外部設(shè)備。很可惜，當(dāng)前技術(shù)很難做到。

    大部分產(chǎn)品會(huì)在第一時(shí)間，根據(jù)場(chǎng)景決定一體式還是分體式�？傮w來(lái)說(shuō)依照佩戴舒適度定義是最基本的方法，不過(guò)也不完全是，比如分體方式往往需要連線，違反一些安全環(huán)境要求，同時(shí)也多一些操作步驟。

    有的場(chǎng)景則可以犧牲一定的舒適度來(lái)保證一體獨(dú)立計(jì)算力，尤其一些專業(yè)場(chǎng)景會(huì)傾向于一體式（比如美軍最近采購(gòu)Hololens就是犧牲舒適度的），長(zhǎng)時(shí)間佩戴場(chǎng)景則往往會(huì)用分體設(shè)計(jì)。

    Rokid的兩款產(chǎn)品是針對(duì)不同的場(chǎng)景設(shè)計(jì)，對(duì)于快速行動(dòng)，即拿即用的場(chǎng)景，我們提供一體式（如Rokid Glass），而對(duì)于很多消費(fèi)者場(chǎng)景，我們也會(huì)采用分體設(shè)計(jì)，保證佩戴舒適度（如Project Aurora）。

Project Aurora（左）和Rokid Glass（右）

    通過(guò)上面描述，大家可以感受到，拋開(kāi)場(chǎng)景談技術(shù)好壞是沒(méi)有意義的，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)極其復(fù)雜而細(xì)致的工作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個(gè)創(chuàng)意，一個(gè)技術(shù)就可以完成的事情，需要每天進(jìn)行很多思考。

    AR產(chǎn)品是非常新的事物，即使我們團(tuán)隊(duì)潛心研究多年依然有很多問(wèn)題有待解答，Rokid Lab的科學(xué)家和設(shè)計(jì)師們不斷探索研究，不僅僅是基礎(chǔ)技術(shù)上的突破（材料、光學(xué)、結(jié)構(gòu)、電子等），更多的是用戶場(chǎng)景和使用體驗(yàn)的研究，而這些都是AR產(chǎn)品走向千家萬(wàn)戶的關(guān)鍵。