从军事到民用 头戴显示器的秘密进化过程

企业 chenzhanwei 2012-10-29 00:15
1什么是头戴显示器回顶部

  【PConline 资讯】投影机能随身携带吗?头戴式显示器的出现回答了这个问题,那就是投影机不仅仅可以随身携带,而且还会具备许多之前没有的功能。

  头戴式显示设备本质上是一个投影机系统,一个mini的,智能的携带式投影显示产品。google眼镜的推出,让人们的眼光重新聚焦到了头戴显示器的身上。头戴显示器并不是新生事物,早在1960年前后,第一代的头戴显示器就开始出现了,九十年代的时候,许多厂商还曾对头戴显示器展开了一轮推广,不过因为技术和实用性的诸多原因,并没有引起太大的反响,说起来那也算是头戴显示器第一次民用化浪潮吧。

从军事到民用 头戴显示器的秘密进化过程
从军事到民用 头戴显示器的秘密进化过程

  头戴显示器,顾名思义就是可以携带的显示器,和传统的显示器相比,头戴显示器的外形一般表现为头盔的模式,如今随着技术的进步,也有不少头戴显示器更加轻薄,表现为眼镜的模式,比如上文提到的大名鼎鼎的google眼镜,也算是头戴显示器的一种。

  除了外形上的差别,在显示技术上,头戴显示器和普通的显示器也有所差别。普通显示器是利用面板成像,而头戴显示器的显示模式大体分为两种:一种利用体积微小的面板成像,包括LCD,LCOS,OLED等面板,然后将影像投射到人的眼睛之中,相当于在人眼前架设一个微小的投影机系统。另一种则是激光扫描显示技术,这种技术是通过微电子机械系统直接把信息“写”在视网膜上。

头戴显示器使用的面板
头戴显示器使用的面板

  一般来说,面板成像的头戴式显示器多用于民用,现在市场很多头戴式显示设备都是采用了这种原理,比如索尼的HMZ-T2。而激光扫描显示技术则多用在军事设备上,如飞行员的头盔。

  头戴式显示器并非是单纯的显示设备,这和电脑的显示器不同,和普通的投影机也不同。通常头戴式设备通常还具有交互的功能,未来还可能配备了语音指令,体感交互,拍照,导航等众多最新的科技,总体来说,头戴式显示设备更像一个“漂浮”在空中智能手机。>>

2头戴显示器的发展回顶部

头戴式显示器的发展

  伊万·萨瑟兰是美国计算机图形领域的专家,他的一系列研究对头戴式显示器的发展起到了重要作用。1968年,他在美国哈弗大学展示了第一台头盔显示器的目镜。在这项研究的基础下,此后头戴显示器在飞机,地面车辆以及舰只训练方面都取得了不俗的成绩。

头戴显示器最早应用在军事设备上
头戴显示器最早应用在军事设备上

  最早的头戴式显示器多为单目的头盔模式,比如二十世纪80年的阿帕奇直升机在机头驾驶舱的前突部位部署了前视红外线传感器,从这个传感器上得到的图像最终传到头戴式显示器的目镜之上。

  随后双目头戴式显示器也开始出现,并且逐渐应用其它领域,比如医学领域。导入到人体内的探针或者内窥镜末端传出可视化图像,这种图像再传递到头戴显示器上,这样医生就可以直接把获取的信息和人体内部结构对应起来。不过目前这种技术还不是十分成熟。

如今已经开始了商用的试探
如今已经开始了商用的试探

  在专业领域的试探,给头戴式显示器的民用化铺平了道路。从二十世纪九十年代开始,很多厂商都开始了头戴式显示器民用化的试探。不过当时的主流显示技术是CRT,而CRT技术的典型特点就是体积大,因而试探并不成功,但是随着LCD技术的发展,以及OLED的出现,头戴式显示器的开发被重新拾了起来。

  如今头戴式显示正朝着崭新的方向发展,这与智能手机的崛起有着密不可分的关系。移动系统和市场的成熟,使得头戴式显示器脱离了单纯的显示功能,从具有了增强现实的功能。所谓增强现实,就是在用户看到现实世界的同时,还可以看到虚拟的标注信息,甚至浏览网页,发邮件等等,不过这条道路还很漫长,因为技术的阻碍很多很多。>>

3头戴显示器的应用回顶部

头戴显示器的应用

  头戴显示器的应用范围很广,军事,医学以及娱乐都有头戴显示器的用武之地。头戴显示器的应用作用可以概括为AR(augmented reality),翻译过来就是增强现实的意思。这和VR(virtual reality)虚拟现实的作用不同。虚拟现实是利用计算机虚拟的图像世界来进行计算,而增强现实则是在人眼观测到的真实世界中进行信息标注或者信息计算。

头戴显示器的娱乐潜力强劲
头戴显示器的娱乐潜力强劲

  比如信息处理,这是头戴显示器重要作用之一。在军事上,飞行员在观测到战场环境的同时,结合眼前目镜中的信息,及时的了解所有的战场动态,对上级的命令做出快速的反应。在民用中,一个仓库管理员,可以结合头戴显示器,快速在货物堆积的仓库中找寻出特定的物品。

  头戴显示器的另一类作用就是信息链接,正如上文提到的google眼镜,使用者可以及时的收发邮件,得到自己想要的信息,比如当天的天气状况,自己要去的图书馆的路况信息,甚至浏览微博上的更新等等。

未来的头戴式显示设备作用假象
未来的头戴式显示设备作用假象

  当然,头戴显示器的娱乐作用也是不容忽视的。现阶段的消费级头戴显示器也都瞄准了这一市场。比如索尼的HMZ-T2,用户可以在极短的距离内观测到大屏的电影,并且可以实现3D效果,也可以连接游戏主机,体验3D游戏的乐趣。

  头戴显示器较为可行的应用目前还都集中在军事等专业领域,其娱乐上的潜力开发的还不够,这和头戴显示器的技术有关,很多技术难关没有攻破,严重限制了头戴显示器的市场。>>

 

4头戴显示器的阻碍回顶部

头戴显示器的技术阻碍

  头戴显示器涉及的技术很多,投影技术,显示技术,光学技术,人体工程学,体感交互技术等等。从目前的头戴显示器产品来看,虽然应用的技术非常多,但是很多涉及到的技术应用都不完美。从而造成显示器的体积过大,人们佩戴不适,图像显示不清晰等等问题。

头戴式显示设备涉及的技术繁多
头戴式显示设备涉及的技术繁多

  目前头戴显示器的技术难关主要集中在面板分辨率,光学系统,电源和市场供应等几个方面。首先是分辨率,目前的头戴显示器的分辨率几乎超不过XGA级别,很多停留在854X480的阶段,这是由于面板的大小导致的。面板过大,头戴显示器的整体也会变大,面板减小,分辨率就上不去。可行的解决办法是在特定尺寸内增加像素的数量,但是这叫要求每个像素的尺寸比现在小很多,这还要等待技术的进步才能做得到。

  然后就是光学系统的设计,在眼镜大小的设备中设计投影的功能,所要求的光学系统必定是极其精密的,并且在设计光学系统时,还要考虑使用者的视场问题,所谓视场就是人眼能看多大,视场过大,头戴显示器的整体体积就大,视场过小,头戴显示器的实用性就会大大降低。另外诸如人眼瞳孔变化对光学系统的要求,人员活动时对整体光学系统的影响,像素尺寸大小对光学系统的影响等等,太多的技术难关需要攻克。

  另外虽然目前OLED自发光面板技术的推出,给头戴显示器带来了新曙光,但是电源续航的问题,大规模OLED面板的供应问题,都给头戴显示器的发展蒙上了一层阴影。

  头戴显示器需要攻克的难题很多,这也是很多人不看好google眼镜的原因,其实就连google自己信心也不是十分充足,在google眼镜预定的同时,google也曾申明,产品研发可能会终止。>>

5头戴显示器产品分析回顶部

头戴显示器产品分析

  目前推出头戴显示器的厂家还是比较多的,我们挑选几个具有代表性的产品来看看:索尼的HMZ-T2,蔡斯公司所研制的头戴式3D多媒体眼镜Cinemizer,以及爱普生头戴式3D影院和炒的很热的google眼镜。

索尼头戴显示设备HMZ-T2
索尼头戴显示设备HMZ-T2

  索尼推出的头戴显示器HMZ-T2是第二代产品了,相比与HMZ-T1,这款新产品体积更小,更容易佩戴。不过索尼HMZ-T2基本的参数并没有改变,比如两块OLED面板分辨率依然为1280×720,仍然需要外接信号处理盒,并且没有内置电池。所呈现的画面依然是模拟在20cm的距离观看750寸的画面,以45度类似电影院的视角呈现。

  索尼的这款产品采用的技术较新,毕竟索尼很早就开始了对于OLED面板的研究,还曾经推出过OLED的电视。不过这款产品并不完美,首先就是体积过大,即使升级后仍然达330克,并且附带的信号处理盒,以及无内置电源的处理,都使得这款产品的实用性大大降低。

蔡司公司的头戴设备
蔡司公司的头戴设备

  蔡斯公司所研制的头戴式3D多媒体眼镜Cinemizer在近日正式登陆美国和英国的亚马逊网站上销售,其售价分别为749美元和578英镑(约合4700元人民币)。蔡司的眼镜也是采用的是双OLED镜片屏幕,其画面分辨率为870*500,可虚拟45英寸的电视屏幕观影效果。

  用户既可以通过Cinemizer自带的HDMI 1.4视频输入接口将其连接至诸如PC、智能手机、平板电脑、游戏机等多媒体播放设备来观看2D或3D影视作品,也可以通过USB接口将影片拷贝至Cinemizer内部进行播放。

  蔡司的这款产品尽管体积比索尼的HMZ-T2小很多,但是分辨率也降低了,并且剔除了头部跟踪技术,因此价格上更具竞争力。但是从头戴显示器的发展来看,互动技术是头戴显示器的重要组成部分,这样的设计缺少一些前瞻性,只能说是一款妥协的产品。>>

6头戴显示器产品分析回顶部

头戴显示器产品分析

  爱普生头戴式3D影院拥有960×540的标准分辨率,可输出518400 QHD像素效果画质,并且内置512M内存,并支持最大32G micro-SDHC卡扩容,用户可以将电影以及娱乐内容存入内存,在旅游或出差时观看。

爱普生头戴式3D影院
爱普生头戴式3D影院

  爱普生头戴式便携浏览器,采用0.52英寸3LCD投影技术,并采用半反射镜面,引导环境光线和投影光线进入人眼。并将投影系统设计在眼镜的两侧,以均衡重量。和索尼的产品相比,采用LCD面板的爱普生头戴式3D影院无疑在技术上有短板。OLED显示技术自发光的特性,显然更适合头戴显示器。

  最后来看看谷歌眼镜,谷歌眼镜包括了一条可横置于鼻梁上方的平行框架、一个位于镜框右侧的宽条状电脑,以及一个透明显示屏。这款高科技眼镜拥有智能手机的所有功能,镜片上装有一个微型显示屏,用户无需动手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件,同时,戴上这款“拓展现实”眼镜,用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。

未来的头戴设备能否替代智能手机?
想不想今天就见到智能的头戴显示设备?

  全文总结:之所以将google眼镜放在最后,是因为google眼镜代表了头戴显示器未来。尽管google眼镜将要攻克的技术难题十分之多,诸如电源,显示清晰度,光学系统的设计等等问题,让多人都怀疑这款产品的实际应用效果,但是头戴显示器还是未来的希望之光。

  头戴显示器从最开始的军事应用,到现在的民用道路探索,50年来走过的道路也算漫长。从头盔式到眼镜式,其遇到的技术难题逐渐被解决,将投影挂在眼前,让信息随时显示,这一直是人们的希冀。那么头戴显示器究竟能否能在未来成为显示技术的又一次革命呢?还是让我们拭目以待吧。[返回频道首页]

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