Hololens可秒杀HTC Vive,背后究竟有什么黑科技?

2016-08-20 11:30:33     作者:腾讯数码      来源:腾讯数码

标签: 自媒体 Hololens

Hololens是一款遥遥领先大部分头显设备的产品,其强大之处不仅能将虚拟影像与现实环境很好结合,它本身还是一台独立的运算设备。

Hololens是一款非常强大的设备,戴上它后你可以像钢铁侠一样装逼,通过虚拟影像与现实的叠加,你可以把家里的客厅当成游戏场景,打沙发上的怪兽:

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总之Hololens能做的事情实在太多,甚至比VR还要多,可以想象,人类未来的生活以及工作方式将会因为这类型设备而发生巨大改变,笔者在上周亲身体验了Hololens后,更确信这是一款影响力巨大的产品。

可以说Hololens是一款遥遥领先目前大部分头显设备的产品,其意义有如iPhone诞生之初。

它的强大之处不仅仅是能将虚拟影像与现实环境很好的结合,而是它本身除了是头显设备外还是一台独立的运算设备,它不像HTC Vive那样需要连接一台高配主机才能使用,虽然体积小但计算能力并不俗;而且它也不需要借助类似Vive那种灯塔的外接设备便能实现空间定位,同时还支持手势识别......

那么到底Hololens搭载了什么黑科技能让其这么强大?而这些黑科技离普通生活有多远?针对这些问题,下面就来探究探究。

在没有外接设备的情况下,如何实现空间定位和体感交互?

Hololens实际上是使用了基于计算机视觉原理的定位技术,更深层次的讲,其实是用了一种叫SLAM(英文全称:Simultaneous Localization and Mapping,即时定位与地图构建)的技术。

原理上主要是利用相关的传感器获取环境的深度信息,配合自身的加速度和角速度等,通过程序的实时运算,当物体发生移动时,深度信息也会跟着改变,而这些改变便建造了增量式地图,进而完成空间的识别和定位。

SLAM的数据采集有很多的方式,而Hololens则是利用景深摄像头来获取环境深度信息,另外一种则是采用激光雷达扫描点云数据的方式。

Hololens的这种空间定位方式并不是什么新技术,微软在2010年推出的一款给XBOX360用的外设:Kinect 便是该技术的前身,这是一款体感摄像头,其能对玩家进行动态捕捉、影像辨识、麦克风输入等等,依靠这款设备同样可以实现空间定位,而微软更多的只是把它集成在Hololens上而已。

这种技术需要很强大的运算能力,能在一款小小的头显设备上实现该技术确实不简单,通过实际体验其定位的精度以及响应速度确实很好,但在手势识别方面的能力则一般,使用起来不够随意。

另外,Hololens的空间定位目前还有很多需要优化的地方,比如对使用环境有一定要求,如果空间太大同样无法检测出来,按照笔者体验,目前主要能在20多平米的室内环境使用。

如何将虚拟影像与现实叠加?

目前的VR头显主要采用屏幕+透镜的方式成像,但Hololens这种MR眼镜需要一个开放的视野,封闭式的成像原理显然不适合,而且采用摄像头将现实画面捕捉再融合虚拟影像然后还原到屏幕上,这种“伪MR”的方式同样不能称作是黑科技。

实际上,Hololens采用的是一种叫做光学穿透式的成像原理,眼前的“屏幕”是一块半反半透的玻璃,现实中的光能够穿透玻璃进入人眼,从而首先满足了现实的“显示”。

而虚拟影像则是通过LCos(硅基液晶)投影技术,将影像投影到光导透明全息透镜上,LCos(硅基液晶)投影技术在一些投影仪上已经应用得非常成熟,而Hololens的虚拟影像成像原理其实就和投影仪成像原理相似,只是其投影的介质变为半透镜,从而实现了现实画面的叠加。

不过,这样的成像原理也有缺陷,由于其采用半透明的镜片,因此对现实的光线有一定的阻碍,实际表现就像带上了一副墨镜,现实环境变暗;而虚拟影像也由于混合了现实的光线,因此看起来有点“虚”。

一个小小按钮竟能实现体感交互?

Hololens的配件中还配备有一个小小的按钮,通过蓝牙与Hololens实现无线连接,大小和拇指差不多,配备有松紧带可以套在手指上,业内人士将其称之为“戒指”。

这枚“戒指”虽然小巧,但功能却非常强大,除了能实现基本的“点击”操作外,还能实现体感交互,或许其主要是作为一种辅助操作使用,因为使用手势交互时,需要将手举到头显前部才能被摄像头捕捉到,交互并不够自然。

佩戴这枚“戒指”后便能无拘无束的进行体感交互,它能识别到你的手在空间内产生的位移和加速度等动作信息。然而,让人感到惊讶的是,其在没有采用类似Vive那种灯塔定位的方式便能实现动作的捕捉,而且这么小的体积便有如此能力。

不过关于这个小按钮的动作捕捉原理官方并没有透露太多信息,笔者猜测,或者其采用了类似诺亦腾设备那种基于惯性传感器的动作捕捉技术。

按钮内部集成了加速度计、陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备,数据处理单元可利用这些惯性器件采集运动学信息,当目标在运动时,这些元器件的位置信息被改变,从而得到目标的运动轨迹,完成动作捕捉。

这种技术相比Vive那种激光定位手柄没有太多的累赘、使用简便、可小型化、动态性能好、不受环境限制,不足的是其对于传感器的灵敏度非常高,如果技术达不到要求,体感精度会降低。

全景音效是如何实现的?

全景音效在VR体验中很重要,虽然目前已有不少厂商研发各种VR全景声方案,但目前的VR设备依然都没有配备该能力。

而Hololens则已经搭载了该功能,其内置发声系统,在靠近耳朵的地方两边各带有一个发音孔,这个发声系统具有全景声的效果,可以模拟出带有深度和方向的声音。

可以说这款设备除了将虚拟影像与现实叠加外,还有虚拟音效与现实的叠加,但仅仅两个喇叭便能实现全景音效,确实让人感到有点神奇。

笔者猜测能实现这种效果的关键在于其利用了头显的头部追踪功能,通过追踪用户的头部位置,定位用户耳机中声音的位置来匹配合适的音效,原理和VR头显的头部追踪差不多,当用户头部转动时,画面也跟着同步,实现声音的效果也一样,此前一款能让VR头显实现全景声的蓝牙设备同样采用这种原理。

不止是MR头显,还是一款“黑科技”满满的运算设备

Hololens不只是一款头显设备,还是一款独立的运算设备,它不需像目前的VR头显那样还需要连接一台主机才能工作,因为它本身已经内置了“主机”。

或许就是其魅力所在,基于此它可以是一款便携设备,能像手机一样随身携带,而未来各种头显的形态也应该要向Hololens看齐。

Hololens的运算能力非常强大,能流畅运行Window 10系统,笔者在实测中进行各种暴力操作依然没见卡顿现象,要知道能在这么小的体积内塞满各种传感器、运算芯片等等,是一件不容易的事,目前除了Hololens应该没有第二款。

不过上述聊到Hololens搭载的这些黑科技,其实也并不是很黑的科技,很多技术其实几年前已经有了,比如XBOX360外设:Kinect,而其他的一些技术也并非Hololens独有专利,但它的厉害之处就在于,想到能将这些科技很好的集合在一个小小的眼镜内,打造成一款强大的MR设备。

然而,Hololens目前依然存在不少缺陷,比如:低视场角、“墨镜”效应、续航不足等,期待未来的Hololens会搭载更多更黑的科技。

【本文来自腾讯新闻客户端自媒体,不代表腾讯新闻的观点和立场】

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