AR眼镜独立观察:Kura会是银弹吗?

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本文来自:知乎用户@鬼道

距离前篇《AR 独立观察:新一代人机交互平台》已经快 2 年了。

AR 眼镜在持续迭代,国外有 Hololens 2MagicLeap One 的发布、微软签下 Hololens 4.8 亿刀大单、Apple AR 眼镜传闻从未断过;国内有华为眼镜,Rokid、0glass、亮风台 等创企的新眼镜或融资进展。

@鬼道-Kura投稿 (2)

Kura Gallium AR 眼镜,图来自 kura.tech

Kura

Kura 在 Crunchbase 上的信息:成立于 2016 年的创企;立志构建下一代 AR 光学/显示器模组 以及 构建服务于 B、C 端的 AR 平台;CEO、CTO 分别是 UC Berkeley 和 MIT 的计算机背景。

2018.09.26,CEO Kelly Peng 发推特视频展示了 Kura Demo。

2019.09.01,Kelly 发推特介绍即将发布 Kura Gallium AR 眼镜 (以下简称 Kura),其核心光学参数大幅领先市场(见下表),如果最终量产,可能会给 C 端 AR 眼镜带来质变:150° FOV、4000 尼斯亮度、8K 分辨率、95% 透光率

@鬼道-Kura投稿 (1)

图:核心光学参数对比,图来自 kura.tech

从 Kura 放出的 Demo 视频看,亮度、透光性都较好,分辨率也很大,环境影像中没有明显的伪影。

4000 尼斯亮度 和 95% 透光率,一对可以相互印证的参数,基于 Micro-LED 的显示器能做到 4000 尼斯亮度,更高的亮度可以接受更高的镜片透光率(图像受环境光干扰相对更轻)。辅证是 Karl Guttag 曾经做过一组 AR 光波导镜片的透光率检测:低亮度的衍射型光波导镜片会使用挡光板等光学结构遮挡相当一部分环境光,透光率在 50% 以下,甚至低到 25%。

8K 分辨率,Micro-LED 的确有可能将多个独立的 LED 拼接为更大显示器,做到很大分辨率。市场上有大尺寸的 8K Micro-LED TV,是否能小型化到 AR 镜片程度并保证成像质量,Kura 给了简要的说明,但看不到细节。

即使对比主流 VR FOV(约 100°*100°,对角线约 140°) 和 人眼 FOV(约 150°*120°,对角线约 190°),150° FOV (从下图分析,是指对角线视域)也足够优秀了。争论的焦点集中在是否能够量产。

@鬼道-Kura投稿 (4)

图:Kura FOV 对比竞对,图来自 kura.tech

DAQRI(AR B 端头部创企) CTO Daniel Wagner 最近发的长文“Why is making good AR displays so hard?”有针对 150°FOV 提出质疑,给出了非常详尽的分析,大致原理是:

AR 镜片有个适眼区(eye box,见下图),在这个区域内才能清晰成像并保持最大的 FOV,适眼区近似为去尖头的圆锥体,最靠近镜片的截面最大,最靠近瞳孔的截面最小。

@鬼道-Kura投稿 (4)

图:绿色区域是适眼区,蓝色是镜片,眼镜在适眼区内,图来自 linkedin

镜片尺寸(s)、FOV(v)、适眼区(b)、出瞳距离(r,eye relief,瞳孔到镜片的距离) 之间的关系近似符合:

@鬼道-Kura投稿 (1)

@鬼道-Kura投稿 (2)

图:镜片尺寸(s)和其他参数的关系,图来自 linkedin

计算下镜片宽度:

  • ◉出瞳距离 r 取 16.5mm,这是出于安全性考虑,太近容易划伤眼球、卫生的问题;并且预留出近视镜的空间,请戴一副眼镜感受下,这个距离已经很短了。
  • ◉适眼区 b 取 12mm,人类瞳孔的平均尺寸约 4mm,考虑到视觉焦点的移动(眼动)以及人类瞳间距的差异(目前 AR 眼镜几乎都不支持调节瞳间距,所以需要适眼区大一些),需要留 buffer,各向扩增一个瞳孔尺寸。
  • ◉FOV v 取 150°,tan(150°/2) ~= 3.732
  • ◉带入公式s=12+2*16.5*3.732,容易算出镜片宽度约 135mm(下图右)。已经尽量取各参数的下限,得出的镜片宽度仍然很大;可以看出,出瞳距离 r 对结果影响最大,大幅度压缩 r 可以减少镜片宽度,但安全性要求不可能很小,还要考虑近视镜的普遍需求;如果完全不预留近视镜的空间,就要求 AR 镜片自带近视镜特性,那么该如何量产呢(请参考眼镜行业的常规配镜流程)?

@鬼道-Kura投稿 (3)

图:光波导镜片尺寸 35mm(左)、60mm(中)和 135mm(右),图来自 linkedin

Kura 会是银弹吗?

以上只讨论了光学参数,如何量产是很有挑战的。此外,硬件的便携性和续航能力这对矛盾参数对 AR 眼镜体验也很重要。Kura 眼镜部分80g较轻,需要配一个计算盒子且从渲染图看是有线的,便携性不算好;续航 6 小时相比竞对并没有明显的优势。需要吐槽的是,官网首页部分图片用的是 Hololens 案例视频的截图,尽管从描述上看只是示意性的用图。

@鬼道-Kura投稿 (3)

图:图片中的眼镜都是 Hololens,右边图片来自 Hololens 与福特的案例视频,截图来自 kura.tech

如何看待 Kura 给出的光学参数,直观感受是:好比在十几年前手持功能机时,讨论着 2019 年旗舰手机的参数。“惊人的结论需要惊人的证据”,Kura 还需要提供更多的技术细节和真实案例,拭目以待。

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