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

Jyadmin 提交于 周一, 12/23/2019 - 16:58

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上個(gè)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(jià)格比第一代更高,其性能、外形設(shè)計(jì)、功能、界面等也得到了大幅提升。

從功能上來(lái)看,HoloLens 2最大的特點(diǎn)是支持眼球追蹤功能,可用于瞳距調(diào)節(jié)、自動(dòng)翻譯等場(chǎng)景,此外手勢(shì)識(shí)別功能的密度更高,單手最多可追蹤25個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn),追蹤覆蓋更全面。而外形設(shè)計(jì)來(lái)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(lái)會(huì)給人更輕的感覺(jué)。另外其光學(xué)面罩采用上翻式設(shè)計(jì),穿脫更方便。

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微軟HoloLens 2設(shè)計(jì)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(jí)和改變,當(dāng)然3500美元的售價(jià)也比第一代高出500美元

在與外媒Fast Company的采訪(fǎng)中,微軟負(fù)責(zé)Xbox游戲主機(jī)和HoloLens AR頭顯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)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(lái)散熱的管道,頭顯后面采用的是一種少見(jiàn)的質(zhì)感聚合物,好處是在摘掉頭顯的時(shí)候,不會(huì)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(gè)圓圈等等。

從工業(yè)設(shè)計(jì)角度來(lái)講,眼睛周?chē)奶畛湮铩㈩^顯上完美對(duì)齊的菱形圖案都是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的,而且HoloLens 2的揚(yáng)聲器系統(tǒng)是任何一家高端揚(yáng)聲器無(wú)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(huì)出現(xiàn)一點(diǎn)錯(cuò)位。

像HoloLens 2這樣,能夠?qū)㈦娮赢a(chǎn)品的軟、硬部件無(wú)縫結(jié)合的產(chǎn)品實(shí)屬少見(jiàn),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(lái)了優(yōu)于上一代三倍的舒適度。

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HoloLens AR頭顯設(shè)計(jì)

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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(shí)現(xiàn)本能交互

第一代HoloLens發(fā)布于2016年,當(dāng)時(shí)市面上還沒(méi)有人發(fā)售類(lèi)似的產(chǎn)品,盡管它在當(dāng)時(shí)與眾不同,但是體驗(yàn)感上差強(qiáng)人意。比如,它的UI看起來(lái)會(huì)令人困惑,抓取、點(diǎn)擊AR影像效果沒(méi)那么自然。你必須尷尬地用手指在空中敲擊,有點(diǎn)像是在說(shuō)手語(yǔ),或者用手指模擬人在說(shuō)話(huà)。

為了更好地用戶(hù)體驗(yàn),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(guò)程中加入了AR蜂鳥(niǎo)的玩法,當(dāng)你看到鳥(niǎo)之后會(huì)自然地伸手與之交互,與此同時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)手勢(shì)識(shí)別進(jìn)行校準(zhǔn)。微軟將眼球追蹤、手勢(shì)追蹤這種交互方式稱(chēng)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(jiǎn)單來(lái)講,微軟希望用戶(hù)不需要枯燥的傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)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(yàn)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(gè)AR。微軟HoloLens支付Alex Kipman曾稱(chēng),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(méi)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(shì)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(chēng)之為感知AI。感知AI可以讓用戶(hù)在無(wú)需擔(dān)心延遲的情況下與AR交互,通常數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫耍?jīng)過(guò)處理并返回到邊緣的過(guò)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(shì)追蹤AI算法,微軟制作了一個(gè)圓頂?shù)娜莘e攝影裝置,用于捕捉各種類(lèi)型的手的3D模型,然后通過(guò)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(shì)識(shí)別算法(緊湊的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))。當(dāng)用戶(hù)戴上HoloLens 2之后,手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)會(huì)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)為用戶(hù)的手定制3D模型,以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的手勢(shì)追蹤。

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HoloLens 2的揚(yáng)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(guò)收集和測(cè)量大量瞳距數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練眼球追蹤模型。為了開(kāi)發(fā)HoloLens的云錨點(diǎn)功能,微軟開(kāi)發(fā)了一個(gè)AI計(jì)算機(jī)視覺(jué)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(hù)在AR中能夠?qū)崿F(xiàn)自然、實(shí)時(shí)的交互。
Kipman表示,HoloLens的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算,也就是讓人與人在計(jì)算平臺(tái)的交互更加自然。他覺(jué)得,手機(jī)、Skype、錄像帶等交互方式并不是人們想要的,對(duì)人來(lái)講,最直接的溝通方式是面對(duì)面。而AR將賦予人們這種能力,即使你們?cè)诓煌牡攸c(diǎn),也能仿佛身處在同樣的環(huán)境中。

外形設(shè)計(jì)得到大幅優(yōu)化

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

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HoloLens前面重后面輕的設(shè)計(jì)

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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(shí),他當(dāng)時(shí)還以為這是在開(kāi)玩笑。
HoloLens 2僅比第一代輕13g,沒(méi)有像Magic Leap One那樣通過(guò)分體式計(jì)算單元來(lái)解決頭顯的重量問(wèn)題,同時(shí)也沒(méi)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(duì)此,HoloLens之父Alex Kipman認(rèn)為,現(xiàn)在AR頭顯還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)像眼鏡一樣輕薄的外形,因?yàn)樗且豢罟ぞ撸€不算是一款C端穿戴式外設(shè)。

Kipman表示:HoloLens的設(shè)計(jì)不在于時(shí)尚,技術(shù)不該與時(shí)尚掛鉤。時(shí)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(lái)到地球,進(jìn)行考古的時(shí)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(gè)傳感器的HoloLens 2也能戴起來(lái)足夠舒適,微軟決心重頭開(kāi)始研究。先是用3D掃描的方法對(duì)不同年齡、性別、種族的600個(gè)人的頭部進(jìn)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(shí)也發(fā)現(xiàn)HoloLens需要全新的人體工學(xué)設(shè)計(jì),才能適應(yīng)不同尺寸的頭型。

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HoloLens的設(shè)計(jì)

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Ledbetter向記者展示了一些原型的外殼設(shè)計(jì),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(shí)尚感。其中一臺(tái)原型機(jī)上面加入了彈簧裝置,甚至還有位于太陽(yáng)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(jì)和珊瑚配色,看起來(lái)年輕活力。

設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)之前設(shè)計(jì)的,因此在框架設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要運(yùn)用大量創(chuàng)造力,比如開(kāi)發(fā)人員用3D打印技術(shù)來(lái)模擬光學(xué)和顯示元件,并且用亞克力材料來(lái)模擬透鏡部分。盡管原型頭顯中模擬光學(xué)的設(shè)備會(huì)戳到頭發(fā)和皮膚,但達(dá)到了模擬的作用。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)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l(fā)現(xiàn)人的頭頂其實(shí)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(tuán)隊(duì)通過(guò)加入多種重物,來(lái)了解不同的重量分布對(duì)于舒適性的影響。甚至在實(shí)驗(yàn)中,還去測(cè)量參與者的脖子對(duì)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(huì)少刺激三個(gè)頸部肌肉。

但是這樣對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)講并不容易,因?yàn)樾枰獙⒂?jì)算和光學(xué)單元分為兩部分,它們之間需要通過(guò)頭箍中的線(xiàn)纜相連,沒(méi)辦法做到像智能手機(jī)那樣,將所有元件焊接在一個(gè)電路板上。這樣的缺點(diǎn)是,可能會(huì)造成延遲等不佳的用戶(hù)體驗(yàn),而速度恰恰對(duì)于AR頭顯非常重要,就像Kipman曾說(shuō)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(jì),看起來(lái)像是焊工戴的那種防護(hù)面罩。談及為什么這樣設(shè)計(jì),Ledbetter表示這樣設(shè)計(jì)并不只是為了外觀(guān),更重要的是為了更好的功能性和實(shí)用性,可以讓你看清楚周?chē).?dāng)然即使面罩放下,用戶(hù)的余光也不會(huì)受到遮擋。

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(文章轉(zhuǎn)載自:青亭網(wǎng))