Smart Glass新市場

2013/5，「Google I/O 2013」盛会浩浩荡荡地展开，谷歌股价频创新高，好像打遍天下无敌手。Google Glass俨然是下一个世代的超酷产品，可以对应多种服务。HMD这玩意并不是新创，90年代中期就出现于消费性电子产品，然而，谷歌的软件应用服务实在过于厉害，会诞生出怎样突破性的新App，也难下定论。本文的重心就是摆放在HMD的新视界。会不会缔造出『Smart Glass』的新市场，谁知呢？
 
 
直捣黄龙看Google Glass的技术规范：
 
Apple少了贾伯斯的明星魅力，似乎光芒淡了不少；而Google于2013/4就领先一步贩卖开发用的「Google Glass Explorer Edition」。相信阁下也与笔者一样赶紧想看清楚在技术方面的规格与UI指引，究竟是如何呢？
 
—. 显示部分：约2.4米前头、相当于25吋。
—. 像机功能：500万画素静态影像，720p影片。
—. 喇叭：骨传导方式(Bone Conduction Transducer)。
—. 无线通讯功能：IEEE 802.11 b/g，蓝牙。
—. 内建内存：16GB，其中12GB供使用者利用。可以与谷歌提供的云端储存服务做同步。
—. 充电电池的驱动时间：通常为一天；若是频繁观赏影片会缩短时间。充电是透过了Micro USB接口。
—. 针对搭载Android 4.0.3以上的终端装置，准备了与Google Glass连动的GPS位置定位与SMS讯息应用。
 
请留意，采用了骨传导方式，不难揣测是为了移动时”安全性”上的考虑。还有，谷歌于2013/3所举办的SXSW，也详细地说明了Google Glass的API规格。
 
HMD外史扫描：
谷歌的Google Glass炒得满江红，《时代》杂志评给它一个锦上添花选为2012年最佳发明。网络媒体甚至信誓旦旦指出，Google Glass透过眨眼睛的动作，作为一种人机接口来控制。而Apple的iGlass神鬼莫测。不过，主客观来观察HMD产品成熟度、小型化、性能面以及应用技术面；其实，都越过了一个高岭，时间点也相当不错，会不会继手机、平板之后的另一个新平台呢，非常值得期待。
 
您也许不太会相信，若要话说HMD的使用，可能要回溯到90年代喔。当时还时电子一哥的Sony屡屡有创新之作。1996年之际就推出了 HMD的商用化消费性产品，当时也正是DVD播放机初进入市场的时候，所谓个人电影院在那个时候就已经可以实现。也可以进入PC市场上的应用。
 
不仅Sony而已，还有诸如奥林帕斯也有类似的产品问世。当时的日本当地电子大展，会场上很多厂商的产品介绍，还让观展者带上HMD以影像声效来吸引人潮与媒体的关照。依据我个人当时的使用经验，产品重量上勉强可以接受，但是分辨率上并没有很高的惊艳；反而是随着DVD带来的Dolby Digital AC3或是DTS多声道音效比较令人震撼。
 
事隔十多年之后，蓝光(Blu-Ray0也出现了、3D流行了，Sony又推出了一个消费性HMD - 「HMZ-T1」，广受消费者好评，不仅卖到产品缺货，也有后续机种的出现。这个产品系的技术最大特征，大致上有：
Ø. 采用了1280 × 720分辨率的有机EL面板。
Ø. 对应3D。
Ø. 光学镜头视野角45度的实现。

电子信息时代的潮流，风云夕变；昔日认为影像视听用途的HMD随着云端时代的莅临，开启了新用途，包含了运动(Go Pro的运动相机不就打造出另一片蓝海嘛!)、业务用途，甚至延伸到日常生活也不会是问题。因此，进入HMD产品的厂商实在很容易见到。只不过谷歌挟着在行动市场、云端市场呼风唤雨的本事，会不会又成为这个平台的主导者或主宰者，就特别受到关注。
 
以站在2013年的时间在线来说，进化的HMD究竟与昔日产品的差异究竟有哪些，在此一一指出，如此一来对于产品的认知就会轮廓清晰了。
 
轻量小型方面，以前动辄超过100公克；而现在的产品约座落在30 ~ 70公克的光景。
 
从主要技术的关键组件，来看出性能面的进步程度为何。
 
Ø. 应用处理器：昔日采用约是600MHz单核心的制品；现在可以高达2GHz的四核心。
Ø. 显示组件：先就液晶面板来说，0.37吋 640x480乃是以往的标准，今日约是1280x720的光景。反射镜的供货商，昔日几乎是单家供应而垄断，而现在供货商增多了。
Ø. 各种感应器组件：随着Smart Phone的爆膨，诸如加速度感应器、陀螺仪、地磁气感应器或是GPS组件；外型吋法通通不是昔日可以比拟的。
 
应用方面：无论是视听游戏、运动、业务用途(比如说，工厂组装作业，远程的作业支持等等)还是日常生活(如Google Glass的App)，一切都可实现成真。
 
HMD深入分析：
数位相机风潮告一段落，智能型手机持续大战；而HMD的开发竞争也许是在2011年秋季，而投出震撼弹的当然就是2012/4的Google Class了。当然和蔼可亲的小型外观(看来是抄袭了星际争霸战)，是一大要素；即使是女性朋友来使用，也不会有不协调的感觉。昔日让人深感笨重的刻板印象，焕然一新。
 
谷歌在其官方网站上，将Google Glass的用途做了新见解的图示。有兴趣的朋友，无妨去溜一下网站吧。
 
传统上，HMD的归类方式，不是双眼单眼就是透过型与非透过型装置。率先在市场上推出的就是双眼‧非透过型，以视听市场为主。以Sony的HMZ-T1来说，就是采用了两枚的有机EL面板，可以显现鲜明的3D影像而获得好评。
 
美商Oculus VR针对游戏玩家的HMD – Oculus Rift，这个商品受到注目的一大要因，就是从Kickstarter募集群众资金，有约9500人出资达250万美金(目标值的10倍)。这个东西有点虚拟实境VR，让重度玩家有身临其境的爽度。它的技术规格如下：
—. 头部追踪(head tracking)：６段阶设定的超低迟延
视野 : 对角线 110度 / 水平角 90度
分辨率 : 1280 × 800 (640 × 800 per eye)
界面：DVI/HDMI 与 USB
平台：PC 与行动装置
重量：～ 0.22 Kg
 
而最近比较受到关注的是透过型‧非透过型的「小型单眼」产品；在运动用途以及业务用途上，开始活用。就运动用途的产品来说，美商Oakley于2012年秋季开始贩卖的滑雪风镜型HMD，您信吗？ 它卖到缺货。
 
不仅可以掌握滑行的状态，也可以表示出滑道信息，也可以显示出好友的位置。
 
在业务用途方面，比如说在仓库内收集货物作业之际，在HMD的表示部分反应出做为向导，将目标产品可以利落地完成作业。透过了HMD上所搭载的像机，可以将作业现场的样子传送给远程的老鸟，透过HMD的画面很快可以得到作业建议。
 
诸如以上所描述的HMD，它所诉求的重心乃是实时可以阅览信息，视线够大可以持续双手作业；这些特点都不是笔电或是智能型手机可以办的到的事情。这项优点若是渗透到日常用途时，就精采万分了。不难猜测，所谓推入型(push)的信息服务是消费者的实际需求，好比说，电子邮件、SNS讯息的接收，道路交通信息，天气情报等。
 
虽然，HMD的优点从90年代后期进入视听开始，转进业务用途；但是面临着构成组件的性能大小、成本、设计性、操作性、视认性等等议题。譬如说，头部搭载部份超过110公克，重量超过眼镜，内建的充电电池的驱动时间，也只不过是两个小时罢了。由于没有对应到无线通讯，无法接续到因特网。不过，当代的HMD在外观、用途、设计、操作性、画面显示的研究开发上，已经有相当的进展，尤其是硬件上的性能表现改善最为明显。好比说，电池驱动时间增长许多，具备了无线网络、蓝牙、GPS等无线通讯机能。
 
不难想象，构成组件的性能改善与智能型手机的普及，是关键契机所在。一旦性能足够了，HMD的适用环境就会更为齐备。毕竟，智能型手机的日常用途越来越广泛，若是HMD与智能型手机连动或是接续，活用手机上的App软件可以展开各式各样的机能；好比说以手机为中介来上网，就可以善用「云端服务」了。
 
而且，纳入了相机的功能更是引爆的开关。关于这一点可以用一个实际的成功案例来加以左证。美商Woodman Labs所开发可穿戴式相机「GoPro」系列的运动像机，市场急遽性的扩大。此类像机的最大特征是一般相机难以实现的，也就是宛如自身所见的「单人视点」的影像摄影。如此般的影片透过SNS与友人或是乡民分享交流，的确带来了满足感的乐趣；以户外运动爱好者为主力的爱用者，正在逐渐增加中。比如说，GoPro系列的销售成绩，已经卖出300万台；让日商像机业者傻了眼。而Google就是将这种功能完美地复制进来。若是从其官方网站的介绍影片来看，静止画像、动态影片的摄影功能介绍时，是采用腾出时间的方式；也就是说使用者将所喜爱的摄影静止画透过SNS与友人分享时，也可以将摄影中的影片实时发信。而且就美国当地来说，投稿10 ~ 15秒动画影片的视听最具有人气；因此不难判断Google该是具备如此短时间的动画摄影机能吧。
 
HMD另一个朝向日常用途的普及征兆，就是操作性暨视认性的UI使用者接口的进化。很多技术人员咸认为，谁掌握了适用于HMD的使用者接口，谁就掌握了主导权。比如，iPhone的触控输入就是畅销产品的原因之一。因此，当前的HMD从事企业，都倾力于在该产品的UI开发上。
 
先来说说HMD操作性的问题，操作遥控装置体积不小是个问题；同时若看不见指头，操作上又困难。而视认性方面，若视野不足、资料量多难以阅读；集中力就会有问题。实际上，这些问题也同样出现于车辆用途的抬头显示器HUD(heads up display)上。此类装置是驾驶者在汽车前方玻璃上实时阅览车速、进行方向等信息。若是视野够辽阔，安全才够驾驶。在欧洲与美国地区，车线速度的法规严谨，无论是高速公路的数量或是利用汽车作为通勤工具相当普及；HUD自然受到欢迎。
 
有些HMD之UI开发团队或是研究大学，开发出以拇指来上下左右的四个方向操作法。不过，HMD还是倾向于不使用遥控装置本身，而是仰赖声音辨识或是姿势输入，以人类最自然的方式来输入而使得装置来动作(Xbox 360就成功地导入了姿势输入的电玩游戏)。就Google Glass来说，很有机会是利用手指滑动或是轻敲框边以及语音辨识的方式来进行操作。若是利用声音操作，运用方式乃是先说『OK, Glass』的开头语，之后说出欲利用的功能。
 
例如说，想拍照的场合就可以如此来说：
『OK Glass，take a picture』
依据在「MWC 2013」展览上的观察，也些日商开发出以手势以及头摇动的方式来进行操作。这种做法基本上乃是于HMD上方配置了搭载有距离感应器或相机模块。个人认为此种方式，不利于长时间操作，也不看好。
 
至于，HMD视认性的课题改进方式，可就没那么容易。有研究者提出活用人类”外围视野”以及”中心视野”的提案；技术面来说可牵扯到使用者的视线，况且每个人注视点的移动次数会是相同吗？大有疑问，总之，此点还需要更深入的研究与实验验证。
 
硬件开发的另一个焦点就是亮度提升的问题了。毕竟，在大白天屋外使用的机会与场合，是跑不掉的。通常，预估的亮度目标值约超过1000cd/m2。一般来说，显示部分不使用半镜(Half. Mirror)的HMD场合，视认显示画面够小的话，可以满足这个数值。然而，若是采用半镜(Half. Mirror)的HMD场合，若是亮度低于1000cd/m2以下，屋内尚可，屋外的使用可就麻烦了。这也是各个企业要去挑战的所在地。
 
如果改变了显示组件的大小，也就意味了扩大了影像显现的领域，必须拉广对角。然而拉开对角而不让影像失真，也没有那么容易。以现状来说，对角约是30度，若维持相同的光学规模，下一个开发目标应该约是50度。那么，这就扯到光学组件材料以及形状的改善了。
 
HMD活用案例探讨：
 
当HMD越来越小型化轻量化之际，HMD带在身上作业就会更活泼化。如前面所言，民生用途方面涵盖有运动或是娱乐的运用，日常生活可供的运用提案也相继出现。而业务用途方面，就看见了作业支持或是设计支持方面的运用。当各种用途的App越是充实的时候，实时性的价值就越高，所谓地『Smart Glass』说不定就化身为另一种平台。
 
底下就针对各种用途的活用案例，来逐一介绍。
 
之一：运动用途
 
熟悉滑雪的人或许会知道HMD。美商运动用品公司Oakley的Airwave，于2012秋季于美国当地与日本销售，即使价格不斐，开卖不久就呈现了缺货的状态。依据销售公司的资料指出，消费者多是30岁后半与40岁世代的滑雪爱好者，他们对于自己的成绩与纪录，相当关心。
 
Airwave就可以满足爱好者的这些需求。它可以在HMD的显示部分上确认行走距离、标高、滑行速度、下降速度、跳跃时在空中的滞留时间或高度，配置于护目镜的内侧。如此的各种实时性纪录，深深获得使用者的好评。
 
Airwave其实是Oakley的护目镜再组合上加拿大商Recon Instrument的小型单眼非透过型HMD所组合而成的。显示部分的分辨率为428 x 240画素，1.5m处相当于11吋，画角的对角10度；并在HMD上搭载了3轴加速器/陀螺仪/地磁气感应器，还利用了温度感应器、气压感应器来取得各种纪录。至于操作方面，是在手腕部分安装了专用的小型遥控器。若是下载了智能型手机专用的App，利用蓝牙来与HMD接续，不仅可以确认电话或电子邮件的到来，还可以播放音乐。也有搭载GPS，可以确认同样穿带Airwave同伴的位置；有名气滑雪场地地图数据的发信也是可以的。目前使用者不仅给予好评，同时要求具有像机功能的呼声也是不少。
 
之二：娱乐用途
 
首先联想到的就是3D影像的视厅追求。前面所提到Sony的有机EL面板之HMD，在日本相当受到欢迎。这个HMD隶属于双眼‧大型‧非透过型(一般称为身临其境的沉浸式或是没入式)。影像的视野角45度，显示的影像约在20米处的750吋。采用有机EL面板的好处就是影像对比度高；基于电子观景窗EVF的有机EL面板，将画素拉升到1280 x 720。高度个人享受的酷产品。
 
另一种运用，就比较炫了。基本上来说，就是利用HMD以及距离画像感应器，将CG中的角色，呈现在眼前，宛如真的一般。这种东西的真实商品并不存在，仅能看见厂商的实验试作品。
 
之三：日常生活用途
 
Google Glass或是另一美商Vunix的M100就是这方面的代表性范例之一；当然全球还有不少企业也开发这类型的产品。好比说，奥林帕斯于2012/7所开发的MEG4.0，虽然说还算是试作阶段，可是30公克的重量、19.6公分的长度；可以安装在眼镜上来使用是其一大特征。
 
除了小型‧轻量化、低消耗电力、长时间的连续使用之外，另一个值得去注意的地方就是其独特的光学技术。HMD的影像显示部分比起瞳孔直径还要薄(称之为瞳分割see through方式)，外部的视界几乎100%可以确保。同時，表示面板的
光利用効率提高、低消费电力来实现高亮度，即使在屋外的视认性也可以提高。
 
分辨率为320 × 240、亮度10cd/m2～2,000cd/m2。以日常生活的利用為考量、簡單地在眼鏡上配置，不会产生不协调感。为了节约电力，很多的信息要藉由智能型手机的协助，两者的通讯就是仰赖着蓝牙；本体的接口就是MicroUSB。
 
之四：作业支持的用途
 
这里所说的作业支持，通常是说作业的效率化或是技能的传承等用途。当正在进行组装作业或装置的设置作业之际，若是能够将组装或是设置的程序步骤显示于HMD上，自然能够提高作业效率。若是安全性考虑非常重要的场合，往往是实际空间与影像能够同时观看的透过型HMD。

举一个产品范例来说，Brother工业于2012/6开始贩卖的AiRScouter；光源部份采用了高精细的液晶面板。從光源的畫像利用半鏡(half mirror)反射而投射到眼睛。相当于眼前1米16吋的显示；隶属于穿透型(see through)。分辨率800 × 600、色彩范围1,677万色。焦点约30cm ~ 10m可以调整。外光透过率约50%。
 
方案提供业者除了作业支持的用途之外，也意图将视野延伸到更为宽广的运用上，好比说，AR研究、博物馆、远距医疗支持、警备领域甚至避难的引导等等。
 
之五：设计支持的用途
 
这方面的运用通常是利用3D CAD的显示来降低设计工程的时间与费用。比如Canon，在产品的设计阶段，为了针对评估设计暨操作性上的复合现实感MR(mixed reality)，而开发了MREAL系统；也于2013/2开始对外贩卖。
 
MREAL系统利用HMD上所搭载的像机将现实世界所取得的映像，有如3D CAD资料的三次元CG实际尺寸重迭来显示。当使用者移动的时候，也会跟着改变视点，CG的看法当然随之起变化。如此一来，设计的东西就如眼前所见的感觉；无须打造实体模型(mockup)，也可以来验证设计，削减了检证作业的工程或是实体模型的制造费用。
 
MR系统主要是由能够显示3次元映像视讯的透过型HMD以及担当各种演算处理的PC所组成。为了能够显示3D影像，HMD的左右映像各配置像机与显示组件，重量为640公克。
 
如何来让实际空间与CG重迭的不协调感，就必须在HMD的光学系统上下一番功夫。具体地来说，就是利用自由曲面棱镜(prism)，将相机的摄影影像与显示面板所产生的CG影像，在光轴上一致。
 
总之，HMD进化中，乐见不久之后有一片天空。
 

[ 参考数据暨延伸阅读：]
https://developers.google.com/events/io/。
http://www.sony.jp/hmd/。
http://www.google.com/glass/start/。
http://www.oculusvr.com/。
https://support.google.com/glass/answer/3064128?hl=en。
http://press.ihs.com/press-release/design-supply-chain/spurred-google-glass-ihs-forecasts-nearly-10-million-smart-glasses。
http://reconinstruments.com/products/snow-heads-up-display。
http://www.asus.co.jp/Multimedia/Motion_Sensor/Xtion_PRO_LIVE/。
http://www.olympus.co.jp/jp/news/2012b/nr120705meg40j.jsp。
http://www.brother.co.jp/product/houjin/other/solution2/index.htm。
http://www.canon-its.co.jp/mr/index.html。
http://www.digitaltrends.com/computing/hands-on-with-canons-new-mreal-system-for-mixed-reality/。