Hololens 如此强大可秒杀 HTC Vive，背后究竟有什么黑科技？
Hololens 是一款非常强大的设备，戴上它后你可以像钢铁侠一样装逼，通过虚拟影像与现实的叠加，你可以把家里的客厅当成游戏场景，打沙发上的怪兽：
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总之 Hololens 能做的事情实在太多，甚至比 VR 还要多，可以想象，人类未来的生活以及工作方式将会因为这类型设备而发生巨大改变，笔者在上周亲身体验了 Hololens 后，更确信这是一款影响力巨大的产品。
可以说 Hololens 是一款遥遥领先目前大部分头显设备的产品，其意义有如 iPhone 诞生之初。
它的强大之处不仅仅是能将虚拟影像与现实环境很好的结合，而是它本身除了是头显设备外还是一台独立的运算设备，它不像 HTC Vive 那样需要连接一台高配主机才能使用，虽然体积小但计算能力并不俗；而且它也不需要借助类似 Vive 那种灯塔的外接设备便能实现空间定位，同时还支持手势识别......
那么到底 Hololens 搭载了什么黑科技能让其这么强大？而这些黑科技离普通生活有多远？针对这些问题，下面就来探究探究。
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在没有外接设备的情况下，如何实现空间定位和体感交互？
不久前，笔者曾经发表过一篇文章《目前主流动作捕捉技术深度解读，HTC Vive 等 VR 设备是如何实体感交互的？》讨论过关于空间定位等的问题，实现的方法有很多种，比如需要借助外接设备辅助定位的激光定位技术、或者需要依赖各种传感器的惯性动作捕捉技术。
Hololens 实际上是使用了基于计算机视觉原理的定位技术，更深层次的讲，其实是用了一种叫 SLAM（英文全称：Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建）的技术。
原理上主要是利用相关的传感器获取环境的深度信息，配合自身的加速度和角速度等，通过程序的实时运算，当物体发生移动时，深度信息也会跟着改变，而这些改变便建造了增量式地图，进而完成空间的识别和定位。
SLAM的数据采集有很多的方式，而 Hololens 则是利用景深摄像头来获取环境深度信息，另外一种则是采用激光雷达扫描点云数据的方式。
Hololens 的这种空间定位方式并不是什么新技术，微软在 2010 年推出的一款给 XBOX360 用的外设：Kinect 便是该技术的前身，这是一款体感摄像头，其能对玩家进行动态捕捉、影像辨识、麦克风输入等等，依靠这款设备同样可以实现空间定位，而微软更多的只是把它集成在 Hololens 上而已。
这种技术需要很强大的运算能力，能在一款小小的头显设备上实现该技术确实不简单，通过实际体验其定位的精度以及响应速度确实很好，但在手势识别方面的能力则一般，使用起来不够随意。
另外，Hololens 的空间定位目前还有很多需要优化的地方，比如对使用环境有一定要求，如果空间太大同样无法检测出来，按照笔者体验，目前主要能在 20 多平米的室内环境使用。
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如何将虚拟影像与现实叠加？
目前的 VR 头显主要采用屏幕+透镜的方式成像，但 Hololens 这种 MR 眼镜需要一个开放的视野，封闭式的成像原理显然不适合，而且采用摄像头将现实画面捕捉再融合虚拟影像然后还原到屏幕上，这种“伪 MR ”的方式同样不能称作是黑科技。
实际上，Hololens 采用的是一种叫做光学穿透式的成像原理，眼前的“屏幕”是一块半反半透的玻璃，现实中的光能够穿透玻璃进入人眼，从而首先满足了现实的“显示”。
而虚拟影像则是通过 LCos（硅基液晶）投影技术，将影像投影到光导透明全息透镜上，LCos（硅基液晶）投影技术在一些投影仪上已经应用得非常成熟，而 Hololens 的虚拟影像成像原理其实就和投影仪成像原理相似，只是其投影的介质变为半透镜，从而实现了现实画面的叠加。
不过，这样的成像原理也有缺陷，由于其采用半透明的镜片，因此对现实的光线有一定的阻碍，实际表现就像带上了一副墨镜，现实环境变暗；而虚拟影像也由于混合了现实的光线，因此看起来有点“虚”。
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一个小小按钮竟能实现体感交互？
Hololens 的配件中还配备有一个小小的按钮，通过蓝牙与 Hololens 实现无线连接，大小和拇指差不多，配备有松紧带可以套在手指上，业内人士将其称之为“戒指”。
这枚“戒指”虽然小巧，但功能却非常强大，除了能实现基本的“点击”操作外，还能实现体感交互，或许其主要是作为一种辅助操作使用，因为使用手势交互时，需要将手举到头显前部才能被摄像头捕捉到，交互并不够自然。
佩戴这枚“戒指”后便能无拘无束的进行体感交互，它能识别到你的手在空间内产生的位移和加速度等动作信息。然而，让人感到惊讶的是，其在没有采用类似 Vive 那种灯塔定位的方式便能实现动作的捕捉，而且这么小的体积便有如此能力。
不过关于这个小按钮的动作捕捉原理官方并没有透露太多信息，笔者猜测，或者其采用了类似诺亦腾设备那种基于惯性传感器的动作捕捉技术。
按钮内部集成了加速度计、陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，数据处理单元可利用这些惯性器件采集运动学信息，当目标在运动时，这些元器件的位置信息被改变，从而得到目标的运动轨迹，完成动作捕捉。
这种技术相比 Vive 那种激光定位手柄没有太多的累赘、使用简便、可小型化、动态性能好、不受环境限制，不足的是其对于传感器的灵敏度非常高，如果技术达不到要求，体感精度会降低。
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全景音效是如何实现的？
全景音效在 VR 体验中很重要，虽然目前已有不少厂商研发各种 VR 全景声方案，但目前的 VR 设备依然都没有配备该能力。
而 Hololens 则已经搭载了该功能，其内置发声系统，在靠近耳朵的地方两边各带有一个发音孔，这个发声系统具有全景声的效果，可以模拟出带有深度和方向的声音。
可以说这款设备除了将虚拟影像与现实叠加外，还有虚拟音效与现实的叠加，但仅仅两个喇叭便能实现全景音效，确实让人感到有点神奇。
笔者猜测能实现这种效果的关键在于其利用了头显的头部追踪功能，通过追踪用户的头部位置，定位用户耳机中声音的位置来匹配合适的音效，原理和 VR 头显的头部追踪差不多，当用户头部转动时，画面也跟着同步，实现声音的效果也一样，此前一款能让 VR 头显实现全景声的蓝牙设备同样采用这种原理。
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不止是 MR 头显，还是一款“黑科技”满满的运算设备
Hololens 不只是一款头显设备，还是一款独立的运算设备，它不需像目前的 VR 头显那样还需要连接一台主机才能工作，因为它本身已经内置了“主机”。
或许就是其魅力所在，基于此它可以是一款便携设备，能像手机一样随身携带，而未来各种头显的形态也应该要向 Hololens 看齐。
Hololens 的运算能力非常强大，能流畅运行 Window 10 系统，笔者在实测中进行各种暴力操作依然没见卡顿现象，要知道能在这么小的体积内塞满各种传感器、运算芯片等等，是一件不容易的事，目前除了 Hololens 应该没有第二款。
不过上述聊到 Hololens 搭载的这些黑科技，其实也并不是很黑的科技，很多技术其实几年前已经有了，比如 XBOX360 外设：Kinect，而其他的一些技术也并非 Hololens 独有专利，但它的厉害之处就在于，想到能将这些科技很好的集合在一个小小的眼镜内，打造成一款强大的 MR 设备。
然而，Hololens 目前依然存在不少缺陷，比如：低视场角、“墨镜”效应、续航不足等，期待未来的 Hololens 会搭载更多更黑的科技。
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