新硬體將為計算機增添3D界面 用戶還能指指點點

騰訊數碼訊（紅果）據Ars Technica網站報道，與許多其他人一樣，其科學編輯約翰·泰默爾（JOHN TIMMER）與全息圖的首次接觸完全是虛構的：第一部《星球大戰》機器人R2-D2投射的一個藍色小人。約10年後，泰默爾在紐約市全息博物館（現已關閉）親身體驗了現實世界中全息技術的發展水平。雖然全息圖的精髓在於它是三維的，但它卻是靜態的，全息圖不過是一幅圖像而已。

但後來全息技術有了新的發展。雖然研究人員發表了與能以一定刷新率——儘管慢得讓人感到痛苦——刷新的全息顯示屏有關的論文，但並沒有實際產品問世。其間，以非全息技術顯示3D圖像的技術獲得一定成功。只需佩戴一幅特製眼鏡，用戶就能在電視和電影屏幕上欣賞到3D影像（最近更是有裸眼3D電視問世），但不能實現交互。虛擬現實頭顯等工具提供交互功能，但用戶必須佩戴頭顯才行。佩戴虛擬現實頭顯會使用戶與外部世界完全隔絕，自成一統。

因此，當位於布魯克林的Looking Glass公司創始人肖恩·弗拉納（Shawn Frayne）表示願意讓泰默爾一行參觀他們稱之為「Holoplayer One」的產品時，他們非常好奇。Holoplayer One是一款3D投影系統，用戶可以與投射的圖像實現交互，而且不用佩戴頭顯或特製眼鏡。但可能更重要的是，這款產品很快就可以上市銷售。

在大腦中形成3D圖像

非全息3D系統，利用我們視覺系統的工作原理，製造視覺深度的幻覺。一隻眼無法形成深度知覺，兩隻眼睛接收到的信息的差異，經過大腦處理，可以提供與深度和相對位置有關的信息。這是一個自然的過程，因為兩隻眼睛之間有一定間距。這一間距又是足夠大的，使兩隻眼睛能從略有不同的距離和角度，觀看三維物體。要深刻理解雙眼對於感知深度和相對位置的重要性，只需閉上一隻眼，用一隻眼生活一天就可以了。

但是，欺騙大腦，使它認為從平面屏幕投射的圖像具有深度是完全可能的。最古老的視覺欺騙術可以追溯到16世紀，被稱為佩珀爾幻象，它依靠鏡子和部分反光的玻璃，以及距離——用戶需要距離裝置足夠遠，以使得有關深度的其他視覺線索不會破壞幻覺。佩珀爾幻象最著名的應用，是「創造」已故說唱歌手圖帕克的現場音樂會。

其他方法是向用戶的雙眼提供略微有差異的圖像。用戶在觀看立體電影時使用的特製眼鏡，就是在不同眼睛前放置不同濾光片。與合適的內容配合，這種眼鏡能確保用戶雙眼看到略微不同的圖像。虛擬現實頭顯更簡單，就是在每隻眼睛前放置不同屏幕。

弗拉納表示，Holoplayer One採用相似的原理。只要用戶的臉在一定距離（1或2米）和可視角度內，兩隻眼將看到不同圖像，從而使大腦把顯示的圖像「解釋」為三維物體。但是，它不需要虛擬現實頭顯或特製眼鏡。Holoplayer One是如何實現的呢？

Holoplayer One的基礎是一塊標準LED顯示屏。硬體分成32塊相互重疊的子顯示屏，每塊子顯示屏顯示屏幕上所顯示物體略微不同的視圖。這些子顯示屏交錯排列，這意味著它們的像素混合在一起，而非單個獨立圖像。直接看LED顯示屏，用戶看到的是所顯示對象的模糊版。

奇蹟出現在光線離開LED顯示屏後。首先，光線會到達分光板——一塊部分反射、偏振敏感的鏡子。分光板只反射有特定偏振角的光線，偏振角與LED顯示屏一致。它把光線傳輸到LED顯示屏上方的空間，LED顯示屏上的反射塗層能改變光線的偏振角。當光線到達分光板時，由於偏振角發生變化，因此不會再被反射，從而顯示出圖像。

所有這些反射產生的效果是，顯示屏在空間上略微相互隔開。隔開的距離，足以確保用戶雙眼看到的是不同圖像，大腦會把看到的略微不同的圖像「解釋」為三維視圖。弗拉納表示，「無需藉助頭顯，我們能同時顯示近30個視圖，用戶眼睛和大腦會解讀這些視圖。」

Ars Technica表示，這一系統足夠靈活，可以隨著技術的進步而不斷改進。弗拉納向泰默爾一行展示了配置更高解析度顯示屏的一個版本，圖像看起來更好。使3D視圖顯示在硬體內部也是有可能的——這似乎還有助於提升圖像質量。但這會影響這一系統的另外一個賣點：深度感知交互性。

觸摸3D物體

在光線處理硬體上方，Holoplayer One配置有一個英特爾實感相機，跟蹤用戶在空間中的手指和手勢。這使得系統具有交互能力，因為它能比較用戶手指與顯示物體所佔空間的位置。弗拉納表示，「我們對在Holoplayer One上方的用戶手指進行追蹤，追蹤信息會返回到應用中，使用戶能直接操作三維圖像，與三維圖像直接互動。」

弗拉納展示了讓用戶利用手指畫3D物體的軟體，以及利用虛擬車床「雕刻」旋轉物體的軟體——軟體可以把結果直接輸出到3D印表機。他還展示了一款遊戲，圍繞旋轉的3D場景移動物體。

為了玩遊戲，標準遊戲手柄配備一根桿，桿頂部是一個白色塑料球，方便系統追蹤，允許用戶同時使用手勢和手柄上的按鈕。目前Looking Glass只能追蹤一根手指，但弗拉納說，它沒有理由不能追蹤多根手指（英特爾的技術能同時追蹤10根手指）。可能更重要的是，Holoplayer One追蹤的手指，並非必須來自同一用戶。

使用的投影方法是使得Holoplayer One不只是一款供個人使用的用戶界面的關鍵。在顯示屏有效範圍內的任何人，看到的畫面與使用它的人完全相同，對用戶手指與投影內容之間交互的感覺，與用戶完全相同。弗拉納表示，「如果我觸摸三維物體的一點，例如一架戰機的正面，挨著我坐的同事，看到的我的手指接觸戰機的場景與我完全相同。這意味著，在與三維物體互動方面，我們有完全相同的體驗。」這開創了用戶與系統交互的種類，甚至開啟了多名用戶與系統同時交互的可能性。

這種3D界面使用起來方便嗎？泰默爾的試用體驗有好有壞。在繪圖時，泰默爾能使系統顯示想讓它顯示的內容；但對遊戲的嘗試顯然是失敗的，要搞清楚手柄深度與他認為的圖像深度的相互關係太困難了。弗拉納告訴泰默爾說，通過訓練用戶可以掌握其中的竅門，年輕用戶更容易適應這一系統。

未來的用戶界面？

目前的Holoplayer One硬體並不面向普通用戶銷售，弗拉納表示，公司考慮向開發者銷售Holoplayer One，使他們能開始探索如何更有效地利用這種3D界面。Holoplayer One售價為750美元（約合人民幣4972元），與市場上部分虛擬現實頭顯價格差距並不太大，量產後成本應當會進一步降低。目前版本的Holoplayer One解析度不夠高，但是，無需對系統的基本設計進行修改，解析度即可得到進一步提升。

Ars Technica稱，毋庸置疑，這是體驗3D界面的一種巧妙方式。它不要求用戶進行特別的準備工作——不需要購置虛擬現實頭顯或特製眼鏡——即可體驗3D界面。就像iPhone已經證明的那樣，利用手指與界面交互，大大降低了操作基於手勢的界面的麻煩程度。Holoplayer One硬體本身足夠小巧，能方便地部署在信息亭等設施中。在信息亭這種使用場景中，Holoplayer One成為與他人共享的虛擬環境，可能是它具有的一大優勢。

在部分專業使用場景中，完全的3D環境能讓用戶如虎添翼，例如建築設計、製造和維修。

但弗拉納顯然希望他們的3D界面能進入大眾市場。雖然弗拉納對他們3D界面的應用領域有自己的想法，但他發布開發者工具包的目標，是讓其他人開始考慮如何應用這一技術。

來源：Ars Technica

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