自动播放开关 自动播放 新硬件将为计算机增添3D界面 用户还能指指点点 正在加载... < >
腾讯数码讯(红果)据Ars Technica网站报道,与许多其他人一样,其科学编辑约翰·泰默尔(JOHN TIMMER)与全息图的首次接触完全是虚构的:第一部《星球大战》机器人R2-D2投射的一个蓝色小人。约10年后,泰默尔在纽约市全息博物馆(现已关闭)亲身体验了现实世界中全息技术的发展水平。虽然全息图的精髓在于它是三维的,但它却是静态的,全息图不过是一幅图像而已。
但后来全息技术有了新的发展。虽然研究人员发表了与能以一定刷新率——尽管慢得让人感到痛苦——刷新的全息显示屏有关的论文,但并没有实际产品问世。其间,以非全息技术显示3D图像的技术获得一定成功。只需佩戴一幅特制眼镜,用户就能在电视和电影屏幕上欣赏到3D影像(最近更是有裸眼3D电视问世),但不能实现交互。虚拟现实头显等工具提供交互功能,但用户必须佩戴头显才行。佩戴虚拟现实头显会使用户与外部世界完全隔绝,自成一统。
因此,当位于布鲁克林的Looking Glass公司创始人肖恩·弗拉纳(Shawn Frayne)表示愿意让泰默尔一行参观他们称之为“Holoplayer One”的产品时,他们非常好奇。Holoplayer One是一款3D投影系统,用户可以与投射的图像实现交互,而且不用佩戴头显或特制眼镜。但可能更重要的是,这款产品很快就可以上市销售。
在大脑中形成3D图像
非全息3D系统,利用我们视觉系统的工作原理,制造视觉深度的幻觉。一只眼无法形成深度知觉,两只眼睛接收到的信息的差异,经过大脑处理,可以提供与深度和相对位置有关的信息。这是一个自然的过程,因为两只眼睛之间有一定间距。这一间距又是足够大的,使两只眼睛能从略有不同的距离和角度,观看三维物体。要深刻理解双眼对于感知深度和相对位置的重要性,只需闭上一只眼,用一只眼生活一天就可以了。
但是,欺骗大脑,使它认为从平面屏幕投射的图像具有深度是完全可能的。最古老的视觉欺骗术可以追溯到16世纪,被称为佩珀尔幻象,它依靠镜子和部分反光的玻璃,以及距离——用户需要距离装置足够远,以使得有关深度的其他视觉线索不会破坏幻觉。佩珀尔幻象最著名的应用,是“创造”已故说唱歌手图帕克的现场音乐会。
其他方法是向用户的双眼提供略微有差异的图像。用户在观看立体电影时使用的特制眼镜,就是在不同眼睛前放置不同滤光片。与合适的内容配合,这种眼镜能确保用户双眼看到略微不同的图像。虚拟现实头显更简单,就是在每只眼睛前放置不同屏幕。
弗拉纳表示,Holoplayer One采用相似的原理。只要用户的脸在一定距离(1或2米)和可视角度内,两只眼将看到不同图像,从而使大脑把显示的图像“解释”为三维物体。但是,它不需要虚拟现实头显或特制眼镜。Holoplayer One是如何实现的呢?
Holoplayer One的基础是一块标准LED显示屏。硬件分成32块相互重叠的子显示屏,每块子显示屏显示屏幕上所显示物体略微不同的视图。这些子显示屏交错排列,这意味着它们的像素混合在一起,而非单个独立图像。直接看LED显示屏,用户看到的是所显示对象的模糊版。
奇迹出现在光线离开LED显示屏后。首先,光线会到达分光板——一块部分反射、偏振敏感的镜子。分光板只反射有特定偏振角的光线,偏振角与LED显示屏一致。它把光线传输到LED显示屏上方的空间,LED显示屏上的反射涂层能改变光线的偏振角。当光线到达分光板时,由于偏振角发生变化,因此不会再被反射,从而显示出图像。
所有这些反射产生的效果是,显示屏在空间上略微相互隔开。隔开的距离,足以确保用户双眼看到的是不同图像,大脑会把看到的略微不同的图像“解释”为三维视图。弗拉纳表示,“无需借助头显,我们能同时显示近30个视图,用户眼睛和大脑会解读这些视图。”
Ars Technica表示,这一系统足够灵活,可以随着技术的进步而不断改进。弗拉纳向泰默尔一行展示了配置更高分辨率显示屏的一个版本,图像看起来更好。使3D视图显示在硬件内部也是有可能的——这似乎还有助于提升图像质量。但这会影响这一系统的另外一个卖点:深度感知交互性。
在光线处理硬件上方,Holoplayer One配置有一个英特尔实感相机,跟踪用户在空间中的手指和手势。这使得系统具有交互能力,因为它能比较用户手指与显示物体所占空间的位置。弗拉纳表示,“我们对在Holoplayer One上方的用户手指进行追踪,追踪信息会返回到应用中,使用户能直接操作三维图像,与三维图像直接互动。”
弗拉纳展示了让用户利用手指画3D物体的软件,以及利用虚拟车床“雕刻”旋转物体的软件——软件可以把结果直接输出到3D打印机。他还展示了一款游戏,围绕旋转的3D场景移动物体。
为了玩游戏,标准游戏手柄配备一根杆,杆顶部是一个白色塑料球,方便系统追踪,允许用户同时使用手势和手柄上的按钮。目前Looking Glass只能追踪一根手指,但弗拉纳说,它没有理由不能追踪多根手指(英特尔的技术能同时追踪10根手指)。可能更重要的是,Holoplayer One追踪的手指,并非必须来自同一用户。
使用的投影方法是使得Holoplayer One不只是一款供个人使用的用户界面的关键。在显示屏有效范围内的任何人,看到的画面与使用它的人完全相同,对用户手指与投影内容之间交互的感觉,与用户完全相同。弗拉纳表示,“如果我触摸三维物体的一点,例如一架战机的正面,挨着我坐的同事,看到的我的手指接触战机的场景与我完全相同。这意味着,在与三维物体互动方面,我们有完全相同的体验。”这开创了用户与系统交互的种类,甚至开启了多名用户与系统同时交互的可能性。
这种3D界面使用起来方便吗?泰默尔的试用体验有好有坏。在绘图时,泰默尔能使系统显示想让它显示的内容;但对游戏的尝试显然是失败的,要搞清楚手柄深度与他认为的图像深度的相互关系太困难了。弗拉纳告诉泰默尔说,通过训练用户可以掌握其中的窍门,年轻用户更容易适应这一系统。
目前的Holoplayer One硬件并不面向普通用户销售,弗拉纳表示,公司考虑向开发者销售Holoplayer One,使他们能开始探索如何更有效地利用这种3D界面。Holoplayer One售价为750美元(约合人民币4972元),与市场上部分虚拟现实头显价格差距并不太大,量产后成本应当会进一步降低。目前版本的Holoplayer One分辨率不够高,但是,无需对系统的基本设计进行修改,分辨率即可得到进一步提升。
Ars Technica称,毋庸置疑,这是体验3D界面的一种巧妙方式。它不要求用户进行特别的准备工作——不需要购置虚拟现实头显或特制眼镜——即可体验3D界面。就像iPhone已经证明的那样,利用手指与界面交互,大大降低了操作基于手势的界面的麻烦程度。Holoplayer One硬件本身足够小巧,能方便地部署在信息亭等设施中。在信息亭这种使用场景中,Holoplayer One成为与他人共享的虚拟环境,可能是它具有的一大优势。
在部分专业使用场景中,完全的3D环境能让用户如虎添翼,例如建筑设计、制造和维修。
但弗拉纳显然希望他们的3D界面能进入大众市场。虽然弗拉纳对他们3D界面的应用领域有自己的想法,但他发布开发者工具包的目标,是让其他人开始考虑如何应用这一技术。