推出AR頭顯開源平台，Leap Motion瘋狂的背後

hi188｜撰文

前不久，青亭網就曾報道Leap Motion公布了最新的手勢識別演示視頻（《AR眼鏡可代替智能手機？Leap Motion給出了答案》），視頻中我們看到了Leap Motion對於手勢識別超高的精準度，同時也看看到了優秀的適用於AR眼鏡的遮擋解決方案，一時吸引到大家的高度關注。

就在昨晚，Leap Motion公司創始人David Holz在其官方博客再次宣布重磅消息，正式推出AR頭顯開源平台：北極星（Project North Star），是不是聽上去有些瘋狂？

別急，我們先來它的看看外觀。

話說Leap Motion的參考設計也是夠誇張的，比起朋克風格Magic Leap One還要誇張。頭顯正前方擁有一大塊透鏡，看上去視場角似乎蠻大的。

碩大的體積讓我頓時手足無措，怎麼會是這樣？好吧，我承認這是Leap Motion AR頭顯的初期設計原型，我們繼續來看看它有啥特別之處。

Leap Motion手勢追蹤模塊被放置於頭顯前方的頂部，並且向下有一定的角度傾斜。不過我們也注意到，頭顯左前和右前方也分別擁有一塊類似透鏡似的東西，這到底是怎麼回事？

原來，Leap Motion找到了一種橢圓形透鏡，這種透鏡可以做到輕薄、小巧的外形，通過截取橢圓形透鏡的部分曲面就可實現。同時，由於橢圓獨特幾何形狀，若將圖像源放置在曲線外側，我們的眼睛在曲線內側，這樣就可以讓圖像將變得更大，同時還能保證有清晰且焦點適中的視覺效果。

起初，Leap Motion打算通過一台5.5英寸屏幕（智能手機中較為常見的尺寸，產業鏈成熟，成本較低）來驅動這台AR頭顯，上圖就是通過計算機模擬出的原型設計。

他們使用3D印表機列印出一側的模型，然而通過3D列印透鏡居然這麼模糊。不過，經過測試證明Leap Motion的設計思路還是挺正確的。

接下來就是如何打造一塊完美的透鏡，Leap Motion團隊找到一塊光學級丙烯酸材料，然後通過高精度數控車床，以此才打磨出一塊清晰度高，且符合條件的透鏡。

然後又在透鏡上塗上一層薄薄的銀離子（就像鏡子那樣），但是前提條件是它具備50%的透光性（反射50％光線，透射50％光線）。這個透光度的把控也是Leap Motion團隊經多次實驗得出，因此這種比例可以讓圖像看上去清晰，同時又能很好的看清外部的物理世界。

Leap Motion在左前和右前兩個圖像源分別放置一個5.5英寸顯示屏，然後如上圖這樣的AR頭顯原型機就打造出來了。

雖然卡上去有點怪，但是這樣的設計還是有著水平75°，垂直105°的視場角，並且還擁有60%的立體重疊區域。因此，組合的視場角約在105°×105°左右，左右兩個每個顯示光源都具有2560×1440的解析度。

說實話，這樣的垂直視野還是讓筆者非常震驚的，要知道HoloLens的垂直視場角大概在35°左右，Lumus光學鏡片也只有50度左右。據官方介紹，佩戴這款AR頭顯把手放在胸前，仍然看到疊加在手上的圖像信息。

之後，該團隊又在不斷的打磨、優化這個參考設計，以讓其外觀看上去沒那麼誇張，但是結果必然是捨棄部分視場角。最終，該團隊找到一個「最合適」的視場角：95°×70°，具備65%重疊顯示區域。這樣，就可以將顯示屏幕的尺寸進一步縮小。

與此同時，這個設計原型刷新率只有50幀，因此還需要通過減小透鏡尺寸來間接提升幀數。

因此，Leap Motion發現須採用全新的顯示模組。最終團隊確定了採用2塊3.5英寸京東方LCD顯示屏（刷新率為120Hz、解析度為1600×1440）以及Analogix顯示晶元的組合。

於時，一個體積相對小巧的AR頭顯就這樣被打造出來了。整體來看，它零部件更少，而且外觀上看起來更加自然一些。

另外值得注意的是，Leap Motion的頭顯前半部分支持旋轉，因此你可以像部分Windows MR那樣將前半部分向上轉起，這個設計比較人性化，至少非常方便那些佩戴眼鏡的用戶。

不過，Leap Motion仍然不滿足於這套設計方案。因此，最後又對其進行了一次更新，如上圖所示。新方案進一步減少了外部零件，整體更具統一性，而且加入更多流線和人體工學設計，並可直接兼容現有的Leap Motion追蹤模塊，重要的是生產成本低於100美元。終於，這次看上去舒服多了。

據了解，Leap Motion將會在下周正式開源硬體以及軟體系統。此外，David Holz還表示將於下周還將通過博客放出更多光學方面的細節，並提到目前這套AR頭顯還有一些細節亟待解決：

頭顯內測擁有嵌入式攝像頭，用於檢測圖像和眼鏡處於同一水平線，同時也能進行眼睛跟蹤和臉部跟蹤；

頭顯內嵌光線感測器，用於檢測360°範圍的光線變化情況；

耳朵附近分別擁有揚聲器，可提供更加的音頻體驗；

透鏡上的變色塗層可通過電控改變透明度；

通過微移（1mm左右）屏幕，可實現動態景深效果。

總的來看，今天Leap Motion拿出的這套AR頭顯具備雙120幀刷新率、1600×1440解析度的顯示，水平視場角超過100°，再加上180°×180°視場角的，追蹤頻率為150幀的Leap Motion手勢追蹤裝置，看上去還是比較給力的。

此外，我們還注意到Leap Motion的AR頭顯並沒有講到SLAM及相關定位能力，也沒有談到操控手柄部分。

於時，筆者更加更加好奇Leap Motion到底要做什麼呢？

Leap Motion作為一家手勢交互解決方案提供商，為什麼推出AR頭顯開源平台，無疑也是看到了AR頭顯的未來發展。

在此之前，Leap Motion已經推出了適用於VR頭顯的手勢追蹤方案，也取得了不錯的市場成績。

雖然Leap Motion認為手勢操控將會是未來的趨勢，可替代現有VR、AR頭顯中的操控手柄，並且拿出了一套完美的手勢操控解決方案。然而這並沒有說服VR頭顯廠商，反而更多VR一體機頭顯廠商採用了手柄＋手勢＋語音...多種組合的輸入方式。

以開源的方式去打造自己的AR生態，無疑是非常聰明的方式，這也讓筆者更加期待Leap Motion後續的動作。

（END)

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