我们出发时这次旅行,有很多事情我们都不知道。

对于增强现实耳机,手动跟踪需要是什么样的?它需要多快;我们需要每秒一百帧的跟踪还是每秒一千帧??

视野如何影响交互范例?当我们只有中心场时,我们如何与事物交互,还是更广阔的领域?物理交互在什么情况下变得普遍?交互的舒适度如何与耳机的视野相关??

在增强接口中需要考虑哪些艺术方面?我们能否简单地按原样扔东西,用手把东西堵住,然后就结束一天呢?或者当我们有一个只能“加光”而不能减光的显示器时,突然出现的所有东西都有根本不同的风格吗??

这些都是需要知道的大事。它们影响了我们技术的路线图,我们的交互设计,人们制造的各种产品,消费者想要或期望的东西。因此,对于我们来说,找出一条让我们尽可能多地处理这些事情的路径是至关重要的。

为此,我们想创造出具有最高技术规格的产品,然后继续努力,直到我们在性能和形状因素之间找到平衡。

所有这些系统都使用“椭球反射器”工作,或从较大的椭球体上切下的曲面镜片。由于椭圆的独特几何形状,如果显示器放在曲线的一侧,而用户的眼睛放在另一侧,然后得到的图像将是大的,清晰,集中注意力。

我们首先通过构建系统的计算机模型来获得设计空间的感觉。我们决定建造一个大约5.5英寸的智能手机显示器,最大可能的反射面积。

下一步,我们3D打印了几个原型反射器(使用带有Stratasys Objet 3D打印机的VeroClear树脂),这很模糊,但是让我们来证明这个概念:我们知道我们走在正确的道路上。

下一步是从光学级丙烯酸树脂的实心块上雕刻出一对原型反射器。反射器需要光滑,精确的表面(精确到光波长的一小部分),以便反射清晰的图像,同时还是光学透明的。制造这种精度的光学器件需要昂贵的工具,所以我们“转身金刚石车削(用金刚石刀片在振动控制车床上转动光学元件的过程)。

不久我们就有了第一个反射器,我们涂上一层薄薄的银(像镜子),使它们反射50%的光,透射50%的光。由于眼睛对数的灵敏度,这感觉非常清晰,同时仍然反射来自显示器的显著光。

我们把这些反射器安装在一个机械钻机里,让我们用不同的角度进行实验。每个反射器后面都有一个5.5″的LCD面板,带状电缆连接到顶部的显示驱动器。

虽然看起来可能有点滑稽,这可能是最广阔的视野,以及有史以来最高分辨率的AR系统。每只眼睛看到的数字内容大约105°高75°宽,60%的立体重叠,105°乘105°和1440×2560分辨率的组合视场每只眼睛.

最令我们印象深刻的是垂直视野;我们现在可以用眼睛向下看,把手放在胸前,仍然可以看到手上覆盖的增强信息。这不是一个引人注目的体验所需的最小功能,这是奢侈。

这个系统允许我们用各种不同的视角进行实验,我们可以人工裁剪,直到在形式因素和经验之间找到一个合理的折衷。

我们发现这个甜点在95°x 70°左右,垂直(向下)倾斜20度,立体重叠率为65%。一旦我们选择了这个选项,我们可以把反射器裁剪成更小的尺寸。通过戴头戴式耳机,用胶带在反射器上标记反射显示器的边缘,从经验上找到了最佳的最小化量。从这里,这是一个简单的问题,磨削他们到其最佳大小。

在这个测试过程中,第二个让我们印象深刻的事情就是系统的帧率是多么的重要。原来的耳机以50fps的不幸表现而自豪,在体验中创造一种恒定的、不可能忽略的晃动。使用较小的反射器,我们可以移动到具有更高刷新率的更小的显示面板。

在这一点上,我们需要制造我们自己的LCD显示系统(没有现成的足够快)。我们确定了一个系统架构,它结合了模拟显示驱动器和两个快速开关的3.5″液晶显示器从BOE显示器。

放在一起,我们现在有一个感觉非常小的系统:

减轻的体重和尺寸感觉指数级。每次剪掉一厘米,感觉好像我们切断了三个。

我们最终得到的东西大约是虚拟现实耳机那么大。总的来说,它拥有更少的部分,并且保留了我们大部分的自然视野。露天设计和透明度的结合通常使得它比虚拟现实系统立即感觉更舒服(这对于使用它的每个人来说都有点惊讶)。

我们把所有的东西都装在一个旋转的“光环”的底部,这个光环可以让你像面罩一样把它翻过来,然后把它从你的脸上移进移出(这取决于你有没有眼镜)。

把反光镜稍微从脸上移开,就可以放一架可穿戴的相机,我们扔到一起从一个拆卸罗技(广FoV)摄像头创建。

你看到的所有视频都是用这些眼镜和上面的耳机组合录制的。

最后,我们想对设计再做一次修改,以便为封闭的传感器和电子设备留出空间,更好的电缆管理,更清洁的人体工程学和更好的曲线(为什么不呢?以及支持现成的头齿轮安装系统。这是我们计划下周开源的设计。

我们仍然认为有许多细节对这个耳机的进一步发展很重要。其中一些是:

  1. 内向嵌入式摄像机,用于增强图像与用户眼睛的自动和精确对准以及眼睛和人脸跟踪。
  2. 头部安装环境光传感器,用于360度照明估计。
  3. 方向扬声器靠近耳朵离散,局部音频反馈
  4. 电控可变透明度反射器上的电致变色涂层
  5. 微致动器,将显示器移动一毫米以允许基于眼睛会聚的可变和动态景深

通过移动到反射器的稍微非椭球“自由形”形状,视野可以进一步增加,或者通过稍微弯曲显示器本身(就像许多现代智能手机一样)。

机械公差是最重要的,并且没有精确的校准,很难把所有的事情都安排好。期待一篇关于我们在这里的努力以及下周光学规格本身的文章。

然而,总的来说,你在这里看到的是一个具有两个120fps的增强现实系统,1600×1440显示器,其视野合计超过100度,结合手动跟踪运行在150 fps在180°x 180°视野。戴上这个耳机,决议案,潜伏期,而当今系统的视野局限性消失了,您突然面临着这个努力的核心问题:

我们要建造什么??

更新:北星耳机现在是开放源码!!学习更多

大卫是Leap Motion的联合创始人和首席技术官。188bet让球