目前在日本以及其他很多國家市場上銷售的頭戴式顯示設(shè)備(HMD)，大都是將虛擬世界與現(xiàn)實世界割裂開來。但愛普生獨具匠心，研發(fā)了可透視頭戴顯示設(shè)備。為了了解開發(fā)團隊的初衷，以及思考智能眼鏡的未來發(fā)展前景，我們與愛普生Moverio智能眼鏡的系統(tǒng)工程師進行了深入交流。
VSM項目系統(tǒng)工程師Fujimaki
定位傳感
挑戰(zhàn)未知，帶來更靈活的視覺體驗
Moverio項目是如何開始的？
Fujimaki：2009年秋天，我參與了EL顯示屏的開發(fā)，研發(fā)部人員與時任總裁碓井稔先生經(jīng)常討論，是否可以利用現(xiàn)有核心技術(shù)開發(fā)新領(lǐng)域產(chǎn)品。當時我們已經(jīng)有了微顯示和光學投影技術(shù)，所以覺得應(yīng)該應(yīng)用這些技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品。最終，頭戴式顯示設(shè)備進入了我們的候選名單。在深入研究了頭戴式顯示器之后，總裁碓井稔先生非常認可將其商業(yè)化的想法，項目也因此展開。最初的產(chǎn)品研發(fā)團隊是由9個擁有不同技術(shù)背景的人組成，當時的目標是利用投影機的現(xiàn)有資源開發(fā)一種新型的頭戴式顯示器，使用戶可以隨時隨地以任何姿勢享受大屏娛樂。雖然項目團隊有直屬部門，但我們需要直接向總裁匯報工作?；仡欉^去，很難想象，在商業(yè)化道路伊始，我們的團隊規(guī)模是如此之小。大約兩年后，在多個部門的幫助下，我們在2011年圣誕節(jié)期間上市了一款產(chǎn)品，就是BT-100，全球首款獨立透視型智能眼鏡*1。
*BT-100于2011年11月25日發(fā)布，是全球首款以無線方式提供視聽內(nèi)容的雙目消費級智能眼鏡。
當時市場上沒有任何產(chǎn)品可供參考，那對于一款全新的產(chǎn)品，您如何看待它的市場前景？
Fujimaki：正當我們考慮將BT-100商業(yè)化時，視頻分享服務(wù)開始受到公眾青睞，擁有智能手機的人數(shù)也在逐漸增加，應(yīng)運而生的是越來越多的人開始花時間在移動設(shè)備上觀看視頻。再加上4G服務(wù)的加持，我們認為視頻觀看需求的潛力巨大。綜合這些變化趨勢，為了讓人們能夠隨時隨地以任何姿勢享受大屏娛樂，我們對產(chǎn)品的核心功能進行了定義，希望它是雙目可透視的，這樣用戶可同時查看投影圖像和周圍環(huán)境。不僅如此，我們還希望它能像一副眼鏡一樣脫戴自如，并能通過內(nèi)置電池使其能獨立運行，實現(xiàn)移動觀看。
不同于傳統(tǒng)頭戴式顯示器，Moverio系列產(chǎn)品還具有無線通信功能，配合傳感器使用，可實現(xiàn)更多功能。因此，我們將這款新產(chǎn)品歸類為智能眼鏡。
Moverio系列智能眼鏡不僅支持SD卡播放，還可通過Wi-Fi進行圖像傳輸。并且該系列智能眼鏡通過了DLNA(Digital Living Network Alliance數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)認證，使用者可以通過Wi-Fi共享藍光播放器的視頻，實現(xiàn)移動觀影。除此之外，它還支持HDMI、USB-C等有線連接方式，輕松適配電腦等電子設(shè)備。
在BT-100上市后，我們發(fā)現(xiàn)人們對這類設(shè)備的需求遠超出預(yù)期，增強現(xiàn)實技術(shù)不僅可以應(yīng)用于娛樂和旅游方面，人們還可以使用頭戴式顯示設(shè)備為海外工廠提供遠程技術(shù)支持，省去差旅麻煩。而類似在電線桿、鐵塔上實施的高空作業(yè)，過去可能需要兩個人共同完成，現(xiàn)在可以借助頭戴式顯示設(shè)備進行遠程指導，從而減少現(xiàn)場人員的數(shù)量，提升工作效率。當然，智能眼鏡還有很大的開發(fā)空間，我們也會不斷收集客戶的實際應(yīng)用需求進行改進升級。
另辟蹊徑
透視型頭戴式顯示設(shè)備在技術(shù)上的難度比封閉式設(shè)備更大，那么您為什么選擇迎難而上呢？
Fujimaki：在我們研發(fā)的起步階段，競爭對手發(fā)布了非透視型頭戴式顯示設(shè)備。是選擇透視型還是非透視型?哪一種更為理想?對此當時在團隊內(nèi)部有很多爭論。同時，如果選擇透視型，那是應(yīng)該使用單目顯示器使尺寸和重量最小化，還是使用雙目顯示器實現(xiàn)立體視覺效果呢?
最后，我們認為產(chǎn)品的最終形態(tài)應(yīng)該是一個可穿戴的、即使是在戶外移動也可以使用的觀影設(shè)備。因此，盡管知道我們會面臨許多技術(shù)難題，開發(fā)時間也將拉長，我們還是決定研發(fā)透視型雙目頭戴式顯示設(shè)備。
頭戴式顯示器通常分為兩類：透視型和非透視型。非透視型被廣泛應(yīng)用于VR游戲等領(lǐng)域。而透視型更側(cè)重于商業(yè)應(yīng)用，用戶價值也越來越清晰，例如遠程協(xié)助的應(yīng)用，或能幫助解放雙手進行工作。同時，我們也在開發(fā)可用于遠程指導的應(yīng)用程序，提高產(chǎn)品可用性。
您在開發(fā)過程中遇到過哪些困難？
Fujimaki：為了實現(xiàn)為Moverio配備一套雙目透視型系統(tǒng)的最終目標，從光學引擎的開發(fā)直至量產(chǎn)，我們都在不斷的直面挑戰(zhàn)。
兼顧顯示屏上的高畫質(zhì)和實現(xiàn)良好的透視性能是一個巨大的難題，因為這需要復(fù)雜的光學設(shè)計驗證能力以及精密的生產(chǎn)技術(shù)。在這個過程中我們遇到了許多問題，工程設(shè)計的輕微偏差、或是制造過程中的輕微誤差，都可能導致顯示屏框架外出現(xiàn)重像，或現(xiàn)實世界圖像的扭曲。通過制作原型，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的光學仿真并不適用。
同時，我們非常重視微顯示器的顯像效果。因此在量產(chǎn)之前，我們的設(shè)計團隊與制造團隊一起，研究并解決了這個技術(shù)問題。
不僅如此，要實現(xiàn)產(chǎn)品的綜合平衡同樣充滿挑戰(zhàn)。這不僅需要改善顯示性能，增加功能，還必須考慮可穿戴性和外觀，我認為這將是頭戴式顯示設(shè)備發(fā)展過程中的持續(xù)性問題。如果拓寬視角以獲得更出色的圖像，就必須要大幅增加光學引擎的尺寸，但這必將增加設(shè)備的重量。
我們在設(shè)計上下了很多功夫，理想情況下，頭戴設(shè)備應(yīng)該很小，并且必須考慮到每個人的頭部形狀和大小都有不同的現(xiàn)實情況。此外，對于戴眼鏡和不戴眼鏡的人來說，設(shè)備必須同樣舒適。由于多種因素的共同影響，使得用戶的最佳佩戴位置差異很大。我們分析了頭部大小、耳鼻距離以及瞳孔間距等方面的數(shù)據(jù)，提出了不同的設(shè)計理念，制作了一系列模型讓人們試戴，從而尋找適用性最廣的解決方案。
我主要負責系統(tǒng)設(shè)計，所以我必須找到解決散熱和噪音問題的方法，隨著功能的增加和產(chǎn)品尺寸的縮小，這些問題會越發(fā)突出。由于視頻信號的速度會隨著圖像分辨率的提高而提高，設(shè)備會隨著攝像頭和運動傳感器等功能的增加而變得更加智能，我面臨的問題是如何在不增加設(shè)備尺寸的情況下將熱量和EMC(Electro Magnetic Compatibility電磁兼容性)噪音降到最低。最終，我們推出了一款小型多功能智能眼鏡，可以通過使用專用混合線束來解決噪音問題，并基于過去的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，使用熱模擬技術(shù)來優(yōu)化散熱效果，從而滿足了設(shè)備的質(zhì)量和安全要求。
Moverio的開發(fā)涉及了哪些新技術(shù)？
Fujimaki：Moverio系列使用的微顯示器基于投影機技術(shù)開發(fā)，但投影機的微顯示器和智能眼鏡的微顯示器有著不同的結(jié)構(gòu)。投影機有三個顯示屏，分別為紅色、綠色和藍色。這些顯示器上的圖像相互疊加，形成最終的全彩圖像。相比之下，Moverio中使用的面板裝有一個RGB濾色器，因此每個面板都會生成一幅全彩圖像。Moverio采用單面板設(shè)計，因為投影機需要高亮度，而頭戴式顯示器必須尺寸夠小。愛普生獨創(chuàng)的單面板全彩微顯示器是決定Moverio圖像質(zhì)量的核心技術(shù)。
從第三代光學引擎開始，我們便開始使用全新開發(fā)的Si-OLED技術(shù)。Si-OLED顯示屏具有更好的性能、對比度以及更寬的色域。第四代光學引擎中的Si-OLED顯示屏尺寸為0.45英寸，分辨率為1920x1080。舉個例子來形象說明就是，一般智能手機的像素密度約為每英寸600像素，而Si-OLED顯示面板每英寸超過4800像素。
此外，使用Si-OLED面板時，我們采用了一種獨創(chuàng)的光分布控制技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用存在很多壁壘。但是通過與光學部門通力合作，我們成功地縮小了產(chǎn)品的尺寸。
憑借尖端技術(shù)的應(yīng)用，我們成功設(shè)計出一款重量輕、視野廣的產(chǎn)品。最初的Moverio產(chǎn)品(即BT-100)重240克，視角為23度，相當于在5米之外觀看一個80英寸的屏幕。相比之下，最新一代的Moverio產(chǎn)品(即BT-40)重95克，視角為34度，相當于在5米之外觀看120英寸的屏幕。
可穿戴顯示器普及時代
智能眼鏡未來將如何發(fā)展演變？
Fujimaki：目前，透視型智能眼鏡市場更多地面向企業(yè)，而非供普通消費者日常使用。我們看到，透視型智能眼鏡的商業(yè)應(yīng)用呈增長態(tài)勢，因為它解放了人的雙手，顯示虛擬圖像的同時也可看到周圍環(huán)境。配置攝像頭后，透視型智能眼鏡可以實現(xiàn)視覺信息的遠程實時共享，從而可以遠程為現(xiàn)場人員提供指導。
配備傳感器的設(shè)備正在越來越多地被用于在游樂園、美術(shù)館和博物館等旅游景點導覽中，它可以為游客顯示360度視頻和AR內(nèi)容。在海外，我們的智能眼鏡還被用于解決現(xiàn)實生活中的實際問題，如為聽力受損者顯示對話文字，為歌劇院觀眾顯示實時翻譯字幕等。
我個人希望將傳統(tǒng)體育和電子競技相結(jié)合，使現(xiàn)實世界與有增強現(xiàn)實的元素融合。在日本札幌圓頂球場舉行的一場棒球比賽中，我們進行過一次試驗，結(jié)果我們的產(chǎn)品大受歡迎。觀眾在觀看比賽時戴上Moverio，不僅可以看到比賽得分，聽評論，還可以看到屏幕上顯示的其他信息。如果這一想法得到進一步落實，一種新型的體育娛樂方式將成為可能，屆時，智能眼鏡可實時識別空間，將AR效果將疊加在周圍環(huán)境之上。
我們的目標是擴展智能眼鏡的應(yīng)用場景及演示內(nèi)容，讓可穿戴顯示設(shè)備像智能手機一樣得到普及。盡管Moverio系列在亮度、分辨率和雙目視覺等性能參數(shù)方面表現(xiàn)出色，但市場上智能眼鏡的素材內(nèi)容明顯不足，因此，與其單靠我們自己的技術(shù)，不如積極與合作伙伴開展合作，通過開放式創(chuàng)新打開更廣闊的市場。
Moverio品牌標志了我們致力于創(chuàng)造移動大屏視覺文化的決心。我希望通過愛普生的優(yōu)勢，讓可穿戴顯示器可以在人們的日常生活中得到普及。
備注：
*1，資料來源：愛普生研究
關(guān)于愛普生（Epson）
愛普生是全球技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，總部位于日本，目前全球年銷售額超過1萬億日元。
愛普生通過原創(chuàng)的“省、小、精”技術(shù)和“數(shù)字技術(shù)”，致力于共同創(chuàng)建一個將人、物與信息互聯(lián)的可持續(xù)發(fā)展的社會，讓世界變得更加和諧美好。在辦公和家庭打印、商業(yè)和工業(yè)打印、制造、視覺、生活方式等領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，愛普生力爭到2050年實現(xiàn)碳負排放及地下資源零消耗(消除對石油和金屬等可枯竭地下資源的使用)。
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