Steve Mann与数字眼眼镜

Steve Mann研究可穿戴式设备长达35年的时间,其某些理论领先Google glass至少20年。早在他童年学习焊接时,就已经对可穿戴式设备产生了兴趣。他希望焊接面罩能降低或调整电弧的明亮区域,同时能“增强”暗区,但当时的3M面罩无法满足他的需求。焊接过程中,一旦出现电弧,面罩会瞬间变色,达到过滤强光和辐射的目的,保护眼睛,但整个可视区域都会变的模糊。

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因此,Steve Mann建立一个眼镜的理论,从上图可以看出,设想的可穿戴设备能分析、计算和合成所看到的事物。

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当计算机还是大型设备时,Steve Mann已经开始相关领域的研究,并且坚持每天佩戴自己制作的设备。1978年,Steve Mann做了电子眼镜的第一代模型,使用电视摄像机作为分析部分(Lightspace Analysis Glass),固定在右眼的微型的阴级射线管作为合成部分(Lightspace Synthesis Glass),以及一些电路作为穿戴计算机。因为设备还不完善,佩戴时需要适应,长时间佩戴拆除之后也需要适应。

1986年,Steve Mann尝试了各自映射角度,记录肉眼观察到效果,得出的理论和实践是要么完美映射现实事物,要么与现实完全不同。

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不断尝试之后,第二代模型将摄像和显示部分合而为一,外界光线通过玻璃发射进入摄像系统,计算之后再次投影到玻璃,与外界光线一起进入肉眼。

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第二代模型主要缺陷是不能适应肉眼视觉焦点的变化,第三代模型增加了针对视觉焦点的控制装置。

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第三代并不完美,当透过屏风观察远处物体时,会有不同的焦平面。1999年,Steve Mann完成的第四代眼镜使用激光源和空间光调制器,实现了无限景深。因为肉眼相当于摄像机,数字眼眼镜也称作“镜片眼”(GlassEye)。

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比起Google glass,Steve Mann的四代数字眼眼镜理论和模型有两方面的优势

第一,虚拟视觉角度与正常角度保持一致。使用Google glass时,肉眼会关注右上方,容易引起视觉疲劳。而Steve Mann的建议采用一个双面镜,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,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。

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第二,两只肉眼的聚焦距离相同。这也就是第四代的无限景深,模拟针孔照相机的逆过程:保证肉眼能够聚焦在任何距离,同时还能看到清晰的虚拟视觉。Google glass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,容易引起视觉疲劳。

最近几年,Steve Mann正在关注全息视频(holographic video)技术的发展,或许在第五代模型将应用这一技术。他的设想是:当每一束光进入前面的玻璃时都捕捉其方向及所处空间,通过设备的增强,从而营造出完整全息视频体验。如能实现,必将继续推动可穿戴式设备的发展。

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