Steve Mann:我“穿”着移动设备的35年(下)
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Steve Mann:我“穿”着移动设备的35年(下)

编者按:本文作者 Steve Mann 是一个彻底的“精神病”。上世纪 70 年代,当计算机还占一个大房间,无线局域网、移动手持设备的影都没有的时候,他就有了可穿戴式移动设备的想法。他每天带着那些奇奇怪怪的头盔、电线在街上走来走去,不被路人当疯子才怪。不过也正因如此,他或许是目前世界上将计算设备“穿”在身上时间最多的人。现在,社会的认知已逐渐追上了 Mann 的脚步。他现在成了多伦多大学电子计算机工程系的教授,同时也是 IEEE 的高级会员。

注:想先看上篇的读者请点此《Steve Mann:我“穿”着移动设备的35年(上)

对于可穿戴计算设备目前的发展,我心情挺复杂的。一方面,令我欣慰的是世界上现在已经有越来越多的人发现了它的价值。但另一方面,我担心 Google 和其它的一些公司忽视了一些重要的教训。他们的设计决定使得其他人很难使用他们的系统。更糟糕的是,这方面的产品设计要是出什么问题,很可能会损害用户的视力。一旦这些情况出现并被曝光,人们对于这项技术的信赖度将会大打折扣。

不是杞人忧天,我的这些担心是源于直接的体验。我戴在头上的第一个可穿戴设备是一个头戴式视频播放设备。它的摄像头有点向我的其中一只眼睛倾斜。当时我发现了这个问题,但没在意。一段时间后,我把头盔取了下来,问题也接踵而至。我发现我的眼睛还是保持戴着头盔时那样的斜视。这花了我很长时间才纠正过来。

别说我小题大做,100 多年前的一项研究可以解释这件事。大约在 1890 年,当时著名的心理学家 George Stratton 制作了一个可以产生上下视觉颠倒的眼镜。戴上这个眼镜没几天,Stratton 就适应了通过这种上下颠倒的方式看世界。你可能觉得,当他把这副眼镜摘下来后,他的世界会恢复原貌。但是,并没有。他的视觉从此朦上了一层他所谓的“迷茫的空气”。

通过实验我发现,对于这种扭曲呈相(比如上文提到的上下颠倒,或者左右颠倒)我们大脑需要的适应期其实挺短的。但是,一旦大脑习惯之后,我们想要纠正过来,需要的时间就长了。

Google Glass 目前的原型是将摄像头放在用户的右方。它会通过摄像头在用户的右眼前方播放视频吗?如果是,上面的问题肯定会出现。或许 Google 已经意识到了这一问题,不会添加视频功能。但谁又能保证哪个开发者不会这么干呢?

拍照、播放视频,或许目前大多数人都会认为这将是 Google Glass 的基本功能配置。但是,如果长时间用一只眼睛看(或者说是斜着看)视频的话,用户的相关神经系统肯定会受损害。事实上,任何虚拟现实、增强现实的相关设备或多或少都会给人身体产生相应的副作用,甚至产生一些永久性的伤害。这对于发育中的青少年来说尤其如此。因此,这方面的研究者也一直在致力于解决此问题

为解决此问题,我们追根溯源。事实上,这是由于 Google Glass 本身设计上的不对称性造成的。它让用户通过单独一只眼睛看视频,并通过一组透镜将视频成像投到一个看似较远的位置。这是因为如果太近,用户的眼睛无法聚焦。

Google 的这种解决方案不好。它会导致用户的其中一只眼睛聚焦在一个固定的位置,同时让另一只眼睛根据用户看的东西不同调整聚焦位置。这会让用户产生视觉疲劳。对小孩是的伤害尤其严重。

对于这个问题,我一直在寻找解决方案。这些探索贯穿于我研发的四代数字眼眼镜(Digital Eye Glass)。虽然迭代至今,我的这副眼镜的硬件已经非常复杂了,但是其背后的基本原理却非常简单。

跟 Google Glass 一样,我的这幅眼镜只是为一只眼睛提供虚拟视觉。这让用户在拥有虚拟视觉的同时还不忽略外部世界,很好。问题出在角度。其实只要让这个虚拟视觉的角度和该只眼睛正常视觉的角度保持一致就可以了。什么角度呢?——正前方,不上不下、不左不右。

事实上,这并不难,一个双面镜就搞定。一面将入射光反射到边上的摄像机,另一面将成像反射到人眼。通过增加偏振过滤器,你利用一个半透明的镜片就能将虚拟视觉直接叠加在人眼正前方。第一个问题解决了。

另一个问题——两只眼睛由于聚焦距离不同导致视觉疲劳。这个问题我在 20 年前就开始解决了。方法是通过调整成像组件的参数和位置,让用户在看清虚拟视觉的同时还能在任何距离聚焦。我研发出了一套能够达到这个目的的成像设备,并给它起了个名字叫(也就是将 camera 反拼)。更确切的说它是一个针孔 aremac。

如果想理解为何一个针孔 aremac 就能将聚焦问题漂亮地解决,你首先需要了解针孔照相机的原理。这里我简单讲讲。假设你想用胶片拍一张窗外非常亮的景色。直接拍吗? 这样你拍出的照片会糊。因为景色中的每一个点都会向四周散射光线,这些光线最终通过反射、折射最终又可能都叠加到胶片上的每个点,导致胶片上的点和景色中的点不是一一对应。于是你需要从一个针孔望出去来拍这张照片。

当然,现在的照相机用针孔的已经很少了。它们一般都用一组透镜代替,功能都一样——防止在强光下拍照导致照片模糊。但透镜也有一个不好的地方——不同距离的物体需要不同的聚焦设置。而针孔没有这个问题,它总能保证镜头里的所有的物体都被聚焦。用摄影师的专业术语来说,针孔的景深是无限的。

我的针孔 aremac 是针孔照相机的逆过程:它保证你的眼睛能够聚焦在任何距离,同时你还能看到清晰的虚拟视觉。这就避免了视觉疲劳。当然,比起针孔,aremac 的构造更加复杂。它需要一个镭射光源和空间光调制器,和很多数字投影仪里面的很像。

对于我想出来的这两个方法我很满意。但很奇怪,Google 和其它市面上推广头戴式计算设备的公司目前还没能提供比我更好的方案。这可能是因为他们那边没人像我一样 35 年的经验,或者干脆就是因为他们固步自封。

还想跟大家讨论一个问题。你知道我戴这些设备出门的时候大家为什么避开我吗?除了觉得我是个怪人之外,很多人还会觉得我在不停录像,导致他们的隐私被侵犯。但我想问,现在几乎所有的公共场合几乎都装有摄像头,这在最开始大家是完全不能接受的。但现在为什么就可以呢?一个道理嘛。所以我相信在不久的将来,大家头戴计算设备出门会平常到跟大家拿 iPhone 出门一样。

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