Magic Leap新头显的设计内幕
刚开始的时候，Magic Leap 一度站上了炒作的巅峰。惊艳的概念视频让很多人对增强现实的未来充满了憧憬。但 Magic Leap 1 推出之后的表现却让人大失所望，原先它许诺的东西基本都落空了。
不过，最近几年，公司开始聚焦企业市场，针对原先设备的缺陷不断改进，终于推出了重量更轻、视野更广、外观更具熟悉感、佩戴更舒适的第二代产品。这款新头显是怎么设计出来的呢？本文为你揭秘，文章来自编译。
Magic Leap 2 镜片后的景象很有欺骗性。在这款增强现实头显里面看到的东西大概就悬浮在中景的位置，像电脑屏幕一样清晰，但其实它们并不存在。
最近我参加了他们的一次演示，当我佩戴上设备，环顾房间四周时，数字叠加层是静止不动的，那是一幅发光的信息全息图，尽管看起来很大，但其实离我的眼睛只有几毫米的距离。想要伸手抓过去的冲动几乎无法抗拒。
增强现实（AR）提供了与数字世界交互的另一种方式，它会将三维信息、三维图像或整个宇宙呈现到你眼前，但与此同时，它的基座是现实世界。 Magic Leap 2 是 Magic Leap 新发布的增强现实头显。该公司成立于 2010 年，很快就筹到了 26 亿美元的资金。Magic Leap 2 是该公司对这种技术的重大押注，它既有着诱人的新颖性，又具备不确定的实用性。
2018 年，当该公司以 2295 美元的底价发布初代设备 Magic Leap 1 时，大家对它的感受就是这样的。虽然这款设备是作为消费设备来售卖，但当时消费者似乎对混合现实或增强现实这种新兴概念不感兴趣。
这款设备的图像质量基本上没有给早期的评测人士留下什么印象。他们觉得这更像是一个面向初出茅庐的 AR 开发者而不是普通用户提供的实验界面。这家公司曾经希望设备第一年的销量达到 100 万台。但据报道，它在头六个月仅售出了 6000 台。
自那以后，大家对增强现实有了更好的理解，比如微软的 HoloLens 与美国国防部签订了价值近 220 亿美元的合同；联想推出了聚焦生产力的 ThinkReality A3；甚至 Meta（Facebook ）最近也发布了 Meta Quest Pro，希望为用户提供一扇可穿戴的窗口，让他们一窥作用依旧存疑的元宇宙。
Magic Leap 1 从炒作走向失落促使该公司重新考虑自己的战略。公司创始人兼前首席执行官 Rony Abovitz 对该设备的愿景是取代手机、电视以及笔记本电脑，但现在公司已经变得更加务实，把鼠标的应用范围缩小到将增强现实当作工具的用户。（不过 Abovitz 仍辩称公司并未远离普通消费者，而且当初推出 Magic Leap 1 其实是有意先聚焦开发者，然后再扩大到更广泛的用户群。Abovitz 告诉我们说：“我们知道在消费者广泛使用前会先出现专业的企业用例。在新冠大流行爆发及全球经济崩溃之后，2020 年春，Magic Leap 做出的重大变革就是从企业和消费者双赛道变为聚焦单一赛道。”）
从外科医生在周边视觉调阅核磁共振成像，到消防队长策划如何对肆虐的野火发动攻击，企业用户就是 Magic Leap 2 唯一的关注点。
要想做出一款能够满足这些需求的头戴式设备，需要重新思考公司第一次打造出来的产品。这款设备的第二版需要增强功能、可用性，提高与某些行业的相关性——那些对解决问题和经营业务比对玩游戏更感兴趣的行业。
为了解释如何应对这些挑战，Magic Leap 向我们提供了 Magic Leap 2 设计与开发的独家幕后花絮，展示了早期原型，还详细介绍了为了适应一个更严肃的市场而导致设备需要再造的指标。这是从内部人士的角度去审视新兴技术是如何被制造出来的一种尝试，从中我们也可以看出制造商是如何押注、认为这些设备可以进入主流的。
微妙的平衡
据公司首席设计官 James Temple 称，有一个问题一直是 Magic Leap 2 设计的核心。对于有些企业用户来说，佩戴这种设备是工作的一部分。为了吸引这一目标市场，这种设备提供的视野需要尽可能的大。
为了提供这种视野，这种设备的计算系统需要更强大、更重。但为了让外科医生以及工厂工人等企业用户就算连续佩戴数小时也没有不适感，这种设备又得轻便。
Temple 说：“你得做出权衡，要有适当的计算能力，同时要考虑到可穿戴设备的形态因子，要提供合适的视野，不至于让用户觉得与现实世界相关的数字内容是有边界的。”
更大的视野意味着设备更重，这反过来又意味着设备更加不舒适。要想佩戴更舒适又会影响视野，从而影响实用性。针对一个因素进行优化不可避免会导致其他因素受影响。
为了做出一款一体万用的设备，他们在各种权衡取舍上花费了将近四年的开发时间。最终产品于今年 9 月下旬发布，起售价为 3299 美元，试图解决所有这些相互关联的问题。
设备佩戴的过程很简单——像护目镜一样把设备滑过头顶，将用线缆连接的计算包塞进裤袋，然后拿起无线手柄就行。该公司称，这款头显的重量大概 260 克，与自行车头盔的重量大致相同。
市面上常见的虚拟现实头显往往体积更大，感觉就像头显前面还绑了一台电脑一样。比方说，索尼的 Playstation VR 头显重 600 克，是 Magic Leap 2 的两倍多。头显靠鼻子、前额、头部两侧支撑，过顶的系带还可以巧妙地抵消掉部分重量，所以尽管还是能感受到它的重量，但不算沉重，至少在那一小段演示的过程中是这样的。
对于 Magic Leap 的设计师来说，将这个东西佩戴到头上被证明是一项非常复杂的挑战。这也是第一代设备中的一个很明显的问题，手术室医生以及工厂工人对此有大量反馈。
Temple 说：“ ML1 佩戴的朝向是头顶。所以必须提供指导才行。类似‘佩戴在耳朵上方几个手指的位置’这种精度。”他要确保第二代设备更合身，让佩戴过程就像戴上眼镜一样简单。 他说：“大家都知道怎么戴眼镜。用户佩戴这种新设备的能力，也就是与头上的一项技术的新关系，应该非常直观才行。”
不过，为了保持稳定，新设备光有典型眼镜的两个折叠臂还不行。设备必须保证始终包裹在头骨周围，所以得做出一种新颖的伸缩式支架，张开后可以安放在头部上方，以恰到好处的角度旋转，贴合不同的头部形状和大小。
正如设计师很快发现的那样，不同的人有着各不相同的头部形状和大小。
“我们扫描了大量头部”
不同年龄、性别、种族和发型的人的头部尺寸差异很大。 Magic Leap 用户/设计研究主管 Danny Carson 表示：“所有这些因素都会对佩戴设备的能力产生非常明显的影响。”
为了让一种设备能适应头部的多样性，从而用更简单、更有利可图去制造和推销产品，Carson 的团队对颅骨生理学进行了深入研究。他说：“我们扫描了大量头部。”
利用亚毫米精度的扫描设备对跨人口特征的近 2000 个人类头部进行扫描，他们采集了 18 个不同面部标志的数百万个数据点，包括眼睛、角膜顶点、鼻梁、太阳穴、耳朵的位置，以及 19 个人工测量的、与头骨相关的头围指标。
Carson 表示：“我们从统计角度绘制出这些点位之间的各种差异，然后以适应最重要的驱动因素为目标进行设计。”
这份详细分析为设计团队设计设备形态因子提供了必要的大概指南。接下来，他们必须弄清楚如何用强大到足以协助心脏手术操作的计算和光学技术来填充这具躯壳。
原型制作，原型制作，不断的原型制作
Temple 在最近的一次视频通话中说道:“这曾经是公司总部最隐秘的房间之一。”摄像头扫过的是一个到处都是 Magic Leap 2 构建块的房间。里面有数十个头显原型、计算包以及手柄，每一个都是进一步权衡了可穿戴性与功能性之后的改进版。最早的原型可以追溯到 2019 年，也就是 Magic Leap 1 发布仅一年之后。
手柄原型一开始是方块形状的操纵杆，然后变成了一个略微倾斜的触发器，为的是跟踪手腕的自然姿势。计算包的边缘很圆滑，像个圆盘，还有一条金属夹肩带。Magic Leap 1 很粗的线缆变成了一根柔软的光纤电缆。
针对各种用户，Magic Leap 要对每一个版本的头显进行可穿戴性测试，测试的时长在 5 分钟到 3 小时不等。Carson 说，在用时较长的测试中，设计和用户体验团队真真切切了解了很多（字面意义上的）痛点，确定了只有在长时间使用时才会出现的问题区域。
他说：“早期的时候，我们感觉到这头部一侧会产生一些压力，那是因为部分靠近一侧扬声器的结构。所以我们必须从机械工程的角度出发，做出部分改变以减少这种情况。”
对于 Magic Leap 的企业客户来说，长时间佩戴的情况完全有可能出现。比如心脏手术可以持续 6 小时，工厂培训课程可以持续一整天。所以哪怕是微小的改进也可以让长时间佩戴头显的体验变得可以忍受
从用内置的微型滚珠轴承模拟必要硬件的重量的 3D 打印样例来看，该设备的演进变成了另一场毫米级游戏，后来他们给鼻梁和前额都增加了衬垫，去平衡重量，并针对形形色色的面部和头部形状做出调整。
经过多年的努力之后，设计师终于实现了将镜片完美地安放在用户眼前，调整好传感器，通过这些镜片去捕捉物理世界，并在不遮挡现实世界的情况下将一个精确对焦的显示器叠加到上面。头显还配置两个微型摄像头，各对准左右眼的瞳孔，以确保眼球移动时镜片上显示的内容保持对焦。
头显与眼睛的间距缩短到贴近睫毛的距离。Magic Leap 负责设计的高级副总裁 Gary Natsume 说：“我们努力让光学器件尽可能地靠近眼睛，这样可以拥有更大的视野，而且佩戴起来也会更加舒服，因为遮罩的中心更靠近脸部。”
对于给病人做缝合的医生或需要确定救援工作优先级的应急响应人员来说，视野广阔是很有帮助的，但这并非完全必要。对于这些特定的用例，Magic Leap 2 不一定要非得是完全沉浸式才能发挥作用。不过，最终，客户还是想要一款能将他们从已经适应的电视屏幕与手机内容盒子中解放出来的头显。
要想让增强现实真正流行起来，更大的视野至关重要。与现实世界无缝的数字叠加是 AR 的核心价值主张，如果虚拟世界的边界很容易就能看出来的话，那么 AR 的魔力就丧失了一点点。
尽管如此，与第一代设备相比，Magic Leap 2 的视野已经有了显著的扩大；其左右跨度为 70 度，而第一版大概是 50 度。垂直方向的视野也大了很多，Natsume 说，这是更重要的改进。 他说：“人的脖子左右移动要比上下移动容易得多。” 无论是重复性任务还是可能挽救生命的任务，减少执行任务所需的运动都是当务之急。
“我们最不想要的，就是人看起来像机器人”
镜片的视野是首要考虑因素，但设计师还关注设备的外观感觉。也许是对谷歌早期做智能眼镜时用户被嘲讽“glasshole”（戴眼镜的傻子）这样的事情很敏感，Natsume 说新版 Magic Leap 头显在设计上希望大家会把它看作是普通眼镜，采用了熟悉的椭圆形以及带有可见涂层的镜片表面，尽量避免佩戴者被人看成是把电脑戴在脸上的怪胎。
他说：“微妙的反射对于我们确保人们阅读玻璃的轮廓非常重要。它的背后隐藏着大量技术，我们最不想要的就是人看起来像机器人一样。我们希望大家几乎会把它看作一副眼镜，是大家熟悉的东西，而不是会疏远的东西……产品确实很有异域情调，但我们希望在公共场合佩戴不会有不适感。”
Magic Leap 的设计比第一个版本有了显著的进步，第一版的镜片圆圆的鼓鼓的，就像一幅蒸汽朋克风格的欧克利（Oakleys）眼镜。第二版的镜片更有熟悉感，当然了，眼镜周围仍然有不易察觉但还是比较明显的传感器。
目前，该公司希望这款设备能够满足三个主要行业的需求：医疗保健、制造业以及公共部门。这次演示当中，他们展示的应用包括用于实时消防的无人机视角的山火可视化、为旧金山出租车和送货车队提供的监控工具，以及作为调暗手术室等空间自然光的一个巧妙的工具，让 MRI 之类的数字叠加变亮等。
这款设备给现实世界安上的纱幕既可以是用户外围的一个小小的参考点，也可以是包罗万象的数字现实。虽然这一版设备是针对企业用户设计的，但现在也已经进入到开放市场里面，开发者可以随心所欲开发自己认为合适的任何东西，无论是游戏、公共服务还是国防工具都可以。
时间会证明这种增强现实设备的用处到底有多大，如果元宇宙是人们真正想去的地方，那每次戴上 260 克的计算机在脸上盯几小时也没什么大不了的。不管走势什么，设计的过程都不会停止。Magic Leap 的设计师已经着手进行下一次迭代，也许会更轻、功能更强大、视野更开阔，甚至更舒适也说不定。
Natsume 说：“这个技术类别一直在演进中。我们每天都在琢磨着怎么让它变得更好。”
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