人體工學(xué)典范，微軟HoloLens 2設(shè)計細(xì)節(jié)大曝光

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由 Jyadmin 提交于 周一, 12/23/2019 - 16:58

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上個月，微軟HoloLens 2正式發(fā)售。作為HoloLens AR頭顯系列的第二代產(chǎn)品，這款產(chǎn)品不僅價格比第一代更高，其性能、外形設(shè)計、功能、界面等也得到了大幅提升。

從功能上來看，HoloLens 2最大的特點是支持眼球追蹤功能，可用于瞳距調(diào)節(jié)、自動翻譯等場景，此外手勢識別功能的密度更高，單手最多可追蹤25個關(guān)節(jié)點，追蹤覆蓋更全面。而外形設(shè)計來講，雖然HoloLens 2比第一代僅輕了13g，但是由于采用更均勻的配重分布，戴起來會給人更輕的感覺。另外其光學(xué)面罩采用上翻式設(shè)計，穿脫更方便。

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微軟HoloLens 2設(shè)計細(xì)節(jié)

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總之與HoloLens 1相比，HoloLens 2經(jīng)歷了很大升級和改變，當(dāng)然3500美元的售價也比第一代高出500美元

在與外媒Fast Company的采訪中，微軟負(fù)責(zé)Xbox游戲主機和HoloLens AR頭顯設(shè)計的設(shè)計總監(jiān)Carl Ledbetter透露了很多細(xì)節(jié)，比如：遮光罩后面的圓筒是用來散熱的管道，頭顯后面采用的是一種少見的質(zhì)感聚合物，好處是在摘掉頭顯的時候，不會拉到頭發(fā)。此外，為了在頭顯后面加入用于調(diào)節(jié)松緊度的旋鈕，工程師還在電路板上扣出一個圓圈等等。

從工業(yè)設(shè)計角度來講，眼睛周圍的填充物、頭顯上完美對齊的菱形圖案都是經(jīng)過精心設(shè)計的，而且HoloLens 2的揚聲器系統(tǒng)是任何一家高端揚聲器無法媲美的。此外它的遮光罩由碳纖維加上聚合物涂層制成，好處是在高溫下不容易變形，以確保頭顯的激光蝕刻全息波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)不會出現(xiàn)一點錯位。

像HoloLens 2這樣，能夠?qū)㈦娮赢a(chǎn)品的軟、硬部件無縫結(jié)合的產(chǎn)品實屬少見，更不要提它使用了十幾種不同的材料。這些材料組合在一起，為HoloLens 2帶來了優(yōu)于上一代三倍的舒適度。

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HoloLens AR頭顯設(shè)計

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冰凍三尺并非一日之寒，為了打造HoloLens 2，微軟從AI、界面交互、人體工學(xué)等方面做出了大量研究與優(yōu)化。

用AI實現(xiàn)本能交互

第一代HoloLens發(fā)布于2016年，當(dāng)時市面上還沒有人發(fā)售類似的產(chǎn)品，盡管它在當(dāng)時與眾不同，但是體驗感上差強人意。比如，它的UI看起來會令人困惑，抓取、點擊AR影像效果沒那么自然。你必須尷尬地用手指在空中敲擊，有點像是在說手語，或者用手指模擬人在說話。

為了更好地用戶體驗，HoloLens 2的顯示區(qū)域比第一代提高了一倍。而UI部分，HoloLens 2在最初的校準(zhǔn)過程中加入了AR蜂鳥的玩法，當(dāng)你看到鳥之后會自然地伸手與之交互，與此同時系統(tǒng)會對手勢識別進行校準(zhǔn)。微軟將眼球追蹤、手勢追蹤這種交互方式稱為本能交互，并將這種理念用于HoloLens 2的每一種UX中。

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HoloLens 2的每一種UX中

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簡單來講，微軟希望用戶不需要枯燥的傳統(tǒng)教學(xué)過程就能摸索出HoloLens 2的使用方法，利用逼真的物理交互模擬，讓AR頭顯的UI體驗感足夠自然。

HoloLens 2提高了內(nèi)置的AI性能，讓你可以抓住AR物體的一角也能放大，甚至可以用手抓住整個AR。微軟HoloLens支付Alex Kipman曾稱，HoloLens 2定義了智能邊緣設(shè)備的最高水準(zhǔn)，其AI技術(shù)即使沒有穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接也能收集和處理數(shù)據(jù)。
據(jù)悉，HoloLens 2的眼球追蹤、手勢追蹤、SLAM技術(shù)所使用的的AI集成在其第二代定制芯片HPU 2.0中，Kipman稱之為感知AI。感知AI可以讓用戶在無需擔(dān)心延遲的情況下與AR交互，通常數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫?，?jīng)過處理并返回到邊緣的過程需要數(shù)百毫秒，而即使即使毫秒都能產(chǎn)生明顯的感知差異。

為了訓(xùn)練手勢追蹤AI算法，微軟制作了一個圓頂?shù)娜莘e攝影裝置，用于捕捉各種類型的手的3D模型，然后通過這些模型微軟渲染出更多逼真的虛擬手，用于訓(xùn)練AI手勢識別算法（緊湊的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）。當(dāng)用戶戴上HoloLens 2之后，手勢識別系統(tǒng)會使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來為用戶的手定制3D模型，以實現(xiàn)更準(zhǔn)確的手勢追蹤。

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HoloLens 2的揚聲器系統(tǒng)

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而為了訓(xùn)練眼球追蹤AI算法，微軟也通過收集和測量大量瞳距數(shù)據(jù)來訓(xùn)練眼球追蹤模型。為了開發(fā)HoloLens的云錨點功能，微軟開發(fā)了一個AI計算機視覺算法，它能夠處理傳感器的數(shù)據(jù)，并提取環(huán)境的3D幾何信息，并在云端拼接，創(chuàng)建出數(shù)字孿生或地圖。這些功能都是為了讓HoloLens用戶在AR中能夠?qū)崿F(xiàn)自然、實時的交互。
Kipman表示，HoloLens的終極目標(biāo)是實現(xiàn)普適計算，也就是讓人與人在計算平臺的交互更加自然。他覺得，手機、Skype、錄像帶等交互方式并不是人們想要的，對人來講，最直接的溝通方式是面對面。而AR將賦予人們這種能力，即使你們在不同的地點，也能仿佛身處在同樣的環(huán)境中。

外形設(shè)計得到大幅優(yōu)化

除了UI和用戶體驗，HoloLens 2的外形設(shè)計也經(jīng)歷了很大改變。第一代HoloLens的平衡做的并不夠好，戴時間久了就容易從鼻梁上掉下去。微軟聽取了第一代產(chǎn)品用戶的反饋，決定將HoloLens前面重后面輕的設(shè)計變成前后平衡，戴起來更符合人體工學(xué)。

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HoloLens前面重后面輕的設(shè)計

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當(dāng)微軟告訴Ledbetter，HoloLens 2將比第一代搭載更大容量的電池、更多傳感器、更多算力、更大顯示區(qū)域，但重量要顯得更輕時，他當(dāng)時還以為這是在開玩笑。
HoloLens 2僅比第一代輕13g，沒有像Magic Leap One那樣通過分體式計算單元來解決頭顯的重量問題，同時也沒有為了追求更接近眼鏡的形態(tài)，而像Google Glass那樣犧牲AR的質(zhì)量和沉浸感。對此，HoloLens之父Alex Kipman認(rèn)為，現(xiàn)在AR頭顯還沒有實現(xiàn)像眼鏡一樣輕薄的外形，因為它是一款工具，還不算是一款C端穿戴式外設(shè)。

Kipman表示：HoloLens的設(shè)計不在于時尚，技術(shù)不該與時尚掛鉤。時尚轉(zhuǎn)瞬即逝，而AR頭顯應(yīng)該是永恒的，這樣數(shù)千年后當(dāng)外星人來到地球，進行考古的時候或許還能找到它們，并從中了解到其背后的意義。

為了讓搭載多個傳感器的HoloLens 2也能戴起來足夠舒適，微軟決心重頭開始研究。先是用3D掃描的方法對不同年齡、性別、種族的600個人的頭部進行捕捉，希望找到額頭和后腦勺（最凸的部分）之間距離的最大值和最小值，同時也發(fā)現(xiàn)HoloLens需要全新的人體工學(xué)設(shè)計，才能適應(yīng)不同尺寸的頭型。

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HoloLens的設(shè)計

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Ledbetter向記者展示了一些原型的外殼設(shè)計，包括多種色彩的泡棉、外殼等原件，它們不經(jīng)意間透出一種純粹的時尚感。其中一臺原型機上面加入了彈簧裝置，甚至還有位于太陽穴部分用于調(diào)整松緊的復(fù)雜棘輪，有的泡棉甚至采用大網(wǎng)眼設(shè)計和珊瑚配色，看起來年輕活力。

設(shè)計外殼背后的困難

據(jù)悉，HoloLens 2的外殼是在激光蝕刻光學(xué)元件完成開發(fā)之前設(shè)計的，因此在框架設(shè)計的過程中需要運用大量創(chuàng)造力，比如開發(fā)人員用3D打印技術(shù)來模擬光學(xué)和顯示元件，并且用亞克力材料來模擬透鏡部分。盡管原型頭顯中模擬光學(xué)的設(shè)備會戳到頭發(fā)和皮膚，但達(dá)到了模擬的作用。

研發(fā)團隊遇到的另一大難題是給頭顯減重。于是他們?nèi)パ芯咳澜绲奈幕?，發(fā)現(xiàn)人的頭頂其實能承受很重的籃子，因此想到也許HoloLens 2需要的不是大幅減重，而是要讓重量分布更均勻。

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AR頭顯

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因此，研發(fā)團隊通過加入多種重物，來了解不同的重量分布對于舒適性的影響。甚至在實驗中，還去測量參與者的脖子對于頭上重量的反應(yīng)，最后發(fā)現(xiàn)如果HoloLens能夠做到前后重量比為50：50，那么會少刺激三個頸部肌肉。

但是這樣對工業(yè)設(shè)計來講并不容易，因為需要將計算和光學(xué)單元分為兩部分，它們之間需要通過頭箍中的線纜相連，沒辦法做到像智能手機那樣，將所有元件焊接在一個電路板上。這樣的缺點是，可能會造成延遲等不佳的用戶體驗，而速度恰恰對于AR頭顯非常重要，就像Kipman曾說的“就算是光速都不夠快”。

除了前后配重，HoloLens 2的面罩還采用翻蓋設(shè)計，看起來像是焊工戴的那種防護面罩。談及為什么這樣設(shè)計，Ledbetter表示這樣設(shè)計并不只是為了外觀，更重要的是為了更好的功能性和實用性，可以讓你看清楚周圍。當(dāng)然即使面罩放下，用戶的余光也不會受到遮擋。

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（文章轉(zhuǎn)載自：青亭網(wǎng)）