推出AR头显开源平台,Leap Motion疯狂的背后
发布时间:2018-04-17阅读次数: 2229来源:和远科技

Leap Motion公司创始人David Holz在其官方博客再次宣布重磅消息,正式推出AR头显开源平台:北极星(Project North Star),是不是听上去有些疯狂?

我们先来它的看看外观。

话说Leap Motion的参考设计也是够夸张的,比起朋克风格Magic Leap One还要夸张。头显正前方拥有一大块透镜,看上去视场角似乎蛮大的。

硕大的体积让我顿时手足无措,怎么会是这样?好吧,我承认这是Leap Motion AR头显的初期设计原型,我们继续来看看它有啥特别之处。

Leap Motion手势追踪模块被放置于头显前方的顶部,并且向下有一定的角度倾斜。不过我们也注意到,头显左前和右前方也分别拥有一块类似透镜似的东西,这到底是怎么回事?


原来,Leap Motion找到了一种椭圆形透镜,这种透镜可以做到轻薄、小巧的外形,通过截取椭圆形透镜的部分曲面就可实现。同时,由于椭圆独特几何形状,若将图像源放置在曲线外侧,我们的眼睛在曲线内侧,这样就可以让图像将变得更大,同时还能保证有清晰且焦点适中的视觉效果。

起初,Leap Motion打算通过一台5.5英寸屏幕(智能手机中较为常见的尺寸,产业链成熟,成本较低)来驱动这台AR头显,上图就是通过计算机模拟出的原型设计。

他们使用3D打印机打印出一侧的模型,然而通过3D打印透镜居然这么模糊。不过,经过测试证明Leap Motion的设计思路还是挺正确的。

接下来就是如何打造一块完美的透镜,Leap Motion团队找到一块光学级丙烯酸材料,然后通过高精度数控车床,以此才打磨出一块清晰度高,且符合条件的透镜。

然后又在透镜上涂上一层薄薄的银离子(就像镜子那样),但是前提条件是它具备50%的透光性(反射50%光线,透射50%光线)。这个透光度的把控也是Leap Motion团队经多次实验得出,因此这种比例可以让图像看上去清晰,同时又能很好的看清外部的物理世界。

Leap Motion在左前和右前两个图像源分别放置一个5.5英寸显示屏,然后如上图这样的AR头显原型机就打造出来了。

虽然卡上去有点怪,但是这样的设计还是有着水平75°,垂直105°的视场角,并且还拥有60%的立体重叠区域。因此,组合的视场角约在105°×105°左右,左右两个每个显示光源都具有2560×1440的分辨率。

说实话,这样的垂直视野还是让笔者非常震惊的,要知道HoloLens的垂直视场角大概在35°左右,Lumus光学镜片也只有50度左右。据官方介绍,佩戴这款AR头显把手放在胸前,仍然看到叠加在手上的图像信息。

之后,该团队又在不断的打磨、优化这个参考设计,以让其外观看上去没那么夸张,但是结果必然是舍弃部分视场角。最终,该团队找到一个“最合适”的视场角:95°×70°,具备65%重叠显示区域。这样,就可以将显示屏幕的尺寸进一步缩小。

与此同时,这个设计原型刷新率只有50帧,因此还需要通过减小透镜尺寸来间接提升帧数。

因此,Leap Motion发现须采用全新的显示模组。最终团队确定了采用2块3.5英寸京东方LCD显示屏(刷新率为120Hz、分辨率为1600×1440)以及Analogix显示芯片的组合。


于时,一个体积相对小巧的AR头显就这样被打造出来了。整体来看,它零部件更少,而且外观上看起来更加自然一些。


另外值得注意的是,Leap Motion的头显前半部分支持旋转,因此你可以像部分Windows MR那样将前半部分向上转起,这个设计比较人性化,至少非常方便那些佩戴眼镜的用户。

 不过,Leap Motion仍然不满足于这套设计方案。因此,最后又对其进行了一次更新,如上图所示。新方案进一步减少了外部零件,整体更具统一性,而且加入更多流线和人体工学设计,并可直接兼容现有的Leap Motion追踪模块,重要的是生产成本低于100美元。终于,这次看上去舒服多了。

据了解,Leap Motion将会在下周正式开源硬件以及软件系统。此外,David Holz还表示将于下周还将通过博客放出更多光学方面的细节,并提到目前这套AR头显还有一些细节亟待解决:

 ● 头显内测拥有嵌入式摄像头,用于检测图像和眼镜处于同一水平线,同时也能进行眼睛跟踪和脸部跟踪;
 ● 头显内嵌光线传感器,用于检测360°范围的光线变化情况;
 ● 耳朵附近分别拥有扬声器,可提供更加的音频体验;
 ● 透镜上的变色涂层可通过电控改变透明度;
 ● 通过微移(1mm左右)屏幕,可实现动态景深效果。

总的来看,今天Leap Motion拿出的这套AR头显具备双120帧刷新率、1600×1440分辨率的显示,水平视场角超过100°,再加上180°×180°视场角的,追踪频率为150帧的Leap Motion手势追踪装置,看上去还是比较给力的。

此外,我们还注意到Leap Motion的AR头显并没有讲到SLAM及相关定位能力,也没有谈到操控手柄部分。

于时,笔者更加更加好奇Leap Motion到底要做什么呢?

Leap Motion作为一家手势交互解决方案提供商,为什么推出AR头显开源平台,无疑也是看到了AR头显的未来发展。


在此之前,Leap Motion已经推出了适用于VR头显的手势追踪方案,也取得了不错的市场成绩。

虽然Leap Motion认为手势操控将会是未来的趋势,可替代现有VR、AR头显中的操控手柄,并且拿出了一套完美的手势操控解决方案。然而这并没有说服VR头显厂商,反而更多VR一体机头显厂商采用了手柄+手势+语音...多种组合的输入方式。

以开源的方式去打造自己的AR生态,无疑是非常聪明的方式,这也让笔者更加期待Leap Motion后续的动作。