深度分析:Magic Leap与微软Hololens有哪些异同

  次阅读 作者:智能小宝 来源:互联网 2015-11-05 07:45 我要评论(0)

深度分析:Magic Leap与微软Hololens有哪些异同

本文作者:@胡伯涛 Botao Amber Hu,清华大学姚班本科,斯坦福计算机系研究生毕业,方向为计算摄影和人工智能,目前从事以无人机和虚拟现实技术实现的计算摄影研究。光流科技CEO,CTO,C*O。曾在Google, Microsoft Research, Pinterest, Twitter工作或实习过。

最近看到国内网络上突然Magic Leap的话题火了,并且跟着很多人无理由和根据的赞或黑Magic Leap。我在斯坦福计算机系上学的时候,对Magic Leap很好奇,正好在学校能接触到各路和Magic Leap相关的大神,所以在这方面做了些研究,我觉得可以分享点技术性干货,解释一些原理,让大家有点材料来赞或黑。

目前Magic Leap只有一个公开视频是实际拍摄的(如下,桌腿后的机器人和太阳系),本文只以这个视频的例子来做阐释。

谷歌Magic Leap官方Demo演示

(来源:优酷网)

先说一下我关于Magic Leap的信息来源:

1、2014年11月10日,Magic Leap在2014年9月融了5个亿以后,来Stanford招人,开了一个Info Session,标题是“The World is Your New Desktop”(世界就是你的新桌面)多么霸气!当时是Magic Leap感知研究的高级副总裁(VP of Perception)Gary Bradski和计算视觉的技术负责人(Lead of Computer Vision)Jean-Yves Bouguet来作演讲。Gary是计算机视觉领域的领军人物,在柳树车库(Willow Garage)创造了OpenCV(计算视觉工具库),同时也是Stanford顾问教授。Jean-Yves原来在Google负责谷歌街景车(Street View Car)的制造,是计算视觉技术的大牛。他们加入Magic Leap是非常令人震惊的。我参加了这次Info Session,当时Gary来介绍Magic Leap在感知部分的技术和简单介绍传说中的数字光场Cinematic Reality的原理,并且在允许录影的部分都有拍照记录。本文大部分的干货来自这次演讲。

深度分析:Magic Leap与微软Hololens有哪些异同

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2、我今年年初上了Stanford计算摄影和数字光场显示的大牛教授Gordon Wetzstein的一门课:EE367 Computational Imaging and Display(计算影像和显示器):其中第四周的Computational illumination,Wearable displays和Displays Blocks(light field displays)这三节都讲到Magic Leap的原理。现在大家也可以去这个课程网站上看到这些资料,EE367 / CS448I: Computational Imaging and Display

顺便介绍一下Gordon所在的Stanford计算图形组,Marc Levoy(后来跑去造Google Glass的大牛教授)一直致力于光场的研究,从Marc Levoy提出光场相机,到他的学生Ren Ng开创Lytro公司制造光场相机,到现在Gordon教授制造光场显示器(裸眼光场3D显示器),这个组在光场方面的研究一直是世界的领头羊。而Magic Leap可能正在成为光场显示器的最大应用。(相关内容可参考:Computational Imaging Research Overview)

深度分析:Magic Leap与微软Hololens有哪些异同

3、今年参加了光场影像技术的研讨会Workshop on Light Field Imaging ,现场有很多光场技术方面的展示,我和很多光场显示技术的大牛交流了对Magic Leap的看法。特别的是,现场体验了接近Magic Leap的光场技术Demo,来自Nvidia的Douglas Lanman的Near-Eye Light Field Displays 。(相关内容可参考:Near-Eye Light Field Displays)

深度分析:Magic Leap与微软Hololens有哪些异同

4、今年年中去了微软研究院Redmond访问,研究院的首席研究员Richard Szeliski(计算机视觉大神,计算机视觉课本的作者,Computer Vision: Algorithms and Applications)让我们试用了Hololens。感受了Hololens牛逼无比的定位感知技术。有保密协议,本文不提供细节,但提供与Magic Leap原理性的比较。

下面是干货:

首先呢,科普一下Magic Leap和Hololens这类AR眼镜设备,都是为了让你看到现实中不存在的物体和现实世界融合在一起的图像并与其交互。从技术上讲,可以简单的看成两个部分:

对现实世界的感知(Perception);

一个头戴式显示器以呈现虚拟的影像 (Display) 。

我会分感知部分和显示部分来分别阐释Magic Leap的相关技术。

一、显示部分

先简单回答这个问题:

Q1. Hololens和Magic Leap有什么区别?Magic Leap的本质原理是什么?

在感知部分,其实Hololens和Magic Leap从技术方向上没有太大的差异,都是空间感知定位技术。本文之后会着重介绍。Magic Leap与Hololens最大的不同应该来自显示部分,Magic Leap是用光纤向视网膜直接投射整个数字光场(Digital Lightfield)产生所谓的Cinematic Reality(电影级的现实)。Hololens采用一个半透玻璃,从侧面DLP投影显示,虚拟物体是总是实的,与市场上Espon的眼镜显示器或Google Glass方案类似,是个2维显示器,视角还不大,40度左右,沉浸感会打折扣。

本质的物理原理是:光线在自由空间中的传播,是可以由4维光场唯一表示的。成像平面的每个像素中包含到这个像素所有方向的光的信息,对于成像平面来讲,方向是二维的,所以光场是4维的。平时成像过程只是对四维光场进行了一个二维积分(每个像素上所有方向的光的信息都叠加到一个像素点上),传统显示器显示这个2维的图像,是有另2维方向信息损失的。而Magic Leap是向你的视网膜直接投射整个4维光场, 所以人们通过Magic Leap看到的物体和看真实的物体从数学上是没有什么区别的,是没有信息损失的。理论上,使用Magic Leap的设备,你是无法区分虚拟物体和现实的物体的。

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