當我們開始這個旅程時,有很多事情我們都不知道。
增強現實耳機的手部追踪需要如何?它需要多快; 我們是否需要每秒100幀的跟踪或每秒1000幀?
視野如何影響交互範式?當我們只有中心領域或更廣泛的領域時,我們如何與事物互動?物理交互在什麼時候變得司空見慣?互動的舒適度如何與耳機的視野相關?
在增強的界面中需要考慮哪些藝術方面?我們可以簡單地按原樣扔東西,並讓我們的手遮住東西並稱它為一天嗎?或者,當我們的顯示器只能“添加光”而不是減去它時突然出現的所有東西都有根本不同的樣式?
這些都是很重要的事情要知道。它們影響我們技術的路線圖,我們的交互設計,人們製造的產品種類,消費者想要或期望的內容。所以對我們來說找出一條讓我們盡可能多處理這些事情的途徑是非常重要的。
為此,我們希望創造出具有最高技術規格的產品,然後繼續努力,直到我們在性能和外形尺寸之間取得平衡。
所有這些系統都使用“橢球反射鏡”,或從較大的橢球切割而成的曲面鏡子部分。由於橢圓的獨特幾何形狀,如果顯示器放置在曲線的一側,而用戶的眼睛放在另一側,則生成的圖像將變得大而清晰並且處於焦點。
接下來,我們3D打印了幾個原型反射器(使用VeroClear樹脂和Stratasys Objet 3D打印機),這些反射器很模糊,但讓我們證明了這個概念:我們知道我們走在了正確的道路上。
下一步是從一塊光學級丙烯酸材料中雕刻出一對原型反射鏡。反射器需要具有光滑,精確的表面(精確到光波長的一小部分),以便反射清晰的圖像,同時也是光學透明的。製造具有這種精度水平的光學元件需要昂貴的工具,所以我們“轉向”金剛石車削(在帶振動控制的車床上用金剛石刀片旋轉光學元件的過程)。
不久,我們有了第一個反射鏡,我們在上面塗上了一層薄薄的銀(如鏡子),使它們反射50%的光線並透射50%的光線。由於眼睛的對數敏感度,這種感覺非常清晰,同時仍能反射來自顯示器的重要光線。
我們將這些反射器安裝在機械鑽機中,讓我們嘗試不同的角度。每個反光罩後面都有一個5.5“LCD面板,帶狀電纜連接到頂部的顯示驅動器。
雖然看起來有點有趣,但它也許是最廣泛的視角,也是最高分辨率的AR系統。每隻眼睛看到數字內容大約105°高75°寬,60%立體聲重疊,組合視場105°×105°,每隻眼睛 1440×2560分辨率。
垂直視野最讓我們感到震驚; 我們現在可以用我們的眼睛低頭看看,把我們的手放在胸前,仍然看到疊加在我們手上的增強信息。這不是吸引人的體驗所需的最小功能,這是奢侈品。
這個系統使我們能夠嘗試各種不同的視角,在那裡我們可以人為地裁剪東西,直到我們在外形因素和經驗之間找到合理的折中。
我們在95°x 70°的位置發現了這個甜蜜點,它有20度垂直(向下)傾斜和65%立體聲重疊。一旦我們選擇了這個,我們可以將反射器切割成更小的尺寸。我們通過佩戴耳機並用膠帶在反光板上標記反射顯示器的邊緣,從而憑經驗確定了最佳的最小化量。從這裡開始,將它們磨削到最佳尺寸是一件簡單的事情。
在這個測試過程中我們碰到的第二件事是系統的幀率有多重要。原始的耳機吹噓一個不幸的50 fps,創造一個恆定和不可能忽略經驗的晃動。使用更小的反射器,我們可以移動到更小的顯示面板,並提供更高的刷新率。
在這一點上,我們需要製造我們自己的LCD顯示系統(沒有現成的產品足夠快)。我們選擇了將Analogix顯示驅動器與兩個來自BOE顯示器的快速切換3.5英寸液晶顯示器相結合的系統架構。
減輕的重量和尺寸感覺指數。每次我們切開一厘米,感覺就像我們切斷了三厘米。
我們最終獲得了虛擬現實耳機的大小。整體而言,它的零件更少,並保留了我們大部分的自然視野。露天設計和透明度的結合通常讓它感覺比虛擬現實係統更加舒適(實際上每個使用它的人都會感到有點驚訝)。
最後,我們希望對設計進行一次更新,為封閉的傳感器和電子設備留出空間,更好的電纜管理,更清潔的人體工程學設計和更好的曲線(為什麼不?),並支持現成的磁頭安裝系統。這是我們計劃下週開源的設計。
還有很多細節我們認為這對於進一步推進這款耳機非常重要。其中一些是:
面向內置的嵌入式攝像頭,用於將增強圖像與用戶的眼睛自動精確對齊,以及進行眼睛和臉部跟踪。
頭戴式環境光傳感器用於360度照明估計。
定向揚聲器附近的耳朵用於離散的,本地化的音頻反饋
反射器上的電致變色塗層用於電控可變透明度
微型驅動器可將顯示器移動一毫米以允許基於眼睛會聚的可變動態景深
通過向反射器移動稍微非橢圓形的“自由形狀”形狀,或者通過略微彎曲顯示器本身(如許多現代智能手機),視場可能會進一步增加。
機械容差是最重要的,如果沒有精確的校準,很難讓所有東西都對齊。預計下週我們將會發布一篇關於我們的努力以及光學規格的文章。
然而,總體而言,您在這裡看到的是一個增強現實係統,它具有兩個120 fps,1600×1440的顯示器,視野範圍覆蓋了超過一百度的角度,加上180°x 180的150 fps手動跟踪°視場。打開這個耳機,當前系統的分辨率,延遲和視野限制就會消失,你突然面臨著這個問題的核心:
我們將建造什麼?
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