70° FOV、支持动态调光，Magic Leap 2设计细节揭秘

文/VR陀螺 万里

透过Magic Leap 2（后简称ML2）镜头所看到的画面极具欺骗性：物体飘浮在空中，就像电脑屏幕一样清晰，让人有种想伸手去抓的冲动，不过实际上它并不存在。

AR提供了一种与二维数字世界不同的交互方式，它将现实世界作为基础，把三维信息、图像或者整个宇宙呈现在我们面前。ML2是Magic Leap最新发布的一款AR头显，该公司成立于2010年，发展以来共筹集了高达26亿美元的融资，公司估值最高达到了67亿美元。

不过，Magic Leap在2018年发布的首款产品Magic Leap 1（后简称ML1）却取得了糟糕的市场表现。当时Magic Leap为这款面向大众消费者的产品定下了100万的年销量目标，不过，一些报道指出，它推出前6个月仅卖出了6000台。2020年初，Magic Leap在大规模重组中解雇了700名员工，占到员工总数的40%。

ML1的失败促使该公司重新思考其发展战略，企业用户成为了ML2的唯一关注点。打造一款能满足B端用户需求的头显需要在产品上重新思考，如增强企业级功能、提高可用性以及提供更多行业解决方案等。

缩体积减重，ML2产品的设计核心

Magic Leap首席设计官James Temple表示，为了吸引B端用户，ML2需要提供尽可能大的视野。而如果想要实现大FOV，设备需要提供更强大的计算系统。不过另一方面，为了让医生、产线工人等潜在用户群体长时间佩戴并且保持舒适，又需要把设备尽可能做得足够轻便。

这意味着，设备针对某一单一因素进行优化调整无可避免会跟其他要素发生冲突。为了使ML2在这些因素中取得平衡，Magic Leap先后花费了近4年时间进行产品开发。

产品方面，ML2的计算单元采用外置设计，搭配了四核 AMD Zen 2处理器和 RDNA 2显卡，可以把它放到裤兜或者背包里面。

得益于计算单元外置，这款AR头显本体重量约260g，低于ML1的316g，与自行车头盔重量基本一致。相比之下，市面上一些常见的VR头显，重量要比ML2高得多，如索尼的PS VR重量达到了600g。

佩戴方面，ML1的一些用户槽点在ML2身上也得到了相应改进。Temple指出：“ML1在佩戴时需要进行一些额外的教学指导，你需要把它戴在距离耳朵上方几厘米的位置。”而ML2在佩戴方面非常自然，就如同一副眼镜那么简单。

为了保持佩戴稳定，ML2不能采用类似于普通眼镜的折叠镜腿设计，它必须一直包裹在头骨周围，这也就意味着需要创造一种新颖的伸缩式支架，该支架可以张开以放置在头部上方，以恰到好处的角度旋转从而贴合不同的头部。

Magic Leap用户/设计研究主管Danny Carson表示，不同年龄、性别、种族和发型的人，他们的头部尺寸差异很大，所有这些外在因素都会对佩戴产生显著的影响。

为了用单一设备满足绝大多数用户的佩戴需求，Carson团队深入研究了颅骨生理学。团队使用亚毫米级精度的扫描设备对近2000个人的头骨进行了扫描，并收集了18个不同面部标志的数百万个数据点，如眼睛、角膜顶点、鼻梁、太阳穴和耳朵位置，以及头部周围与头骨相关的19个手工测量指标。

Carson指出：“我们所做的是绘制出我们从统计学角度看到的这些点之间的所有差异，并以一种能够适应最重要的契合驱动因素的方式进行设计。”

Magic Leap有一间极为隐秘的房间，里面放置了ML2的数十个头显、计算包以及手柄原型，其中最早的原型可以追溯到2019年，也就是ML1刚发布的一年后。

如今我们可以看到，ML2手柄由原来的一个块状的操纵杆变成了一个略带角度的扳机，这样可以贴合手腕的自然姿势；计算包平滑过渡成一个圆形，并配备了可放入口袋的开缝和金属肩带；ML1最初配备了一条连接头显与计算包的笨重而僵硬的电线，如今也升级为了一条更加流畅的光纤电缆。

定制光学架构，实现70°大FOV

光学方面，设计团队一直致力于将镜头传感器完美放置于头显当中，并通过这些传感器对真实世界进行扫描建模和锚定。此外，还需要在头显当中叠加一个精细聚焦的显示屏，ML2有两个指向瞳孔的传感器，它能确保我们眼球在移动时屏幕所显示的内容依旧保持在焦点上。

Magic Leap的设计高级副总裁Gary Natsume表示，“我们努力使光学元件尽量靠近眼睛，以获得更大的视野，这也能让用户在佩戴时获得更舒适的体验。”

想要让AR真正流行起来，更大的视场角是至关重要的，现实世界的无缝数字叠加是AR的核心价值主张，当虚拟世界的边缘很容易被看到时，AR的魔力就开始消退了。

与ML1相比，ML2的对角线视场角达到了70°，而一代为50°。值得注意的是，它的纵向视野要比一代大得多。之所以这么设计，Natsume表示，脖子进行左右移动要比上下移动容易得多。因此，垂直方向视场角增大可以有效减少头部上下移动的操作。“减少执行一项任务所需的运动，无论是重复性的还是可能挽救生命的，都是一个优先事项。”

FOV的提高，背后需要对光学方案作出一系列调整。Magic Leap高级副总裁兼硬件主管Kevin Curtis指出，如果想要通过ML1的投影仪和目镜技术将视场角由原来的50°提升至70°，设备的体积将会如同张开的手掌一样大，这对于长时间佩戴来说并不现实。

Magic Leap花了数年时间探索现有的投影形式，包括主流的LBS、μLED阵列和LCoS，但发现这些方案都有所欠缺。最终Magic Leap开发了一套专属定制架构，使用LCoS与LED RGB光模块和一个复杂的聚光器和偏振器系统，最终呈现了优秀的图像效果以及70°大FOV。

目前Magic Leap设计师已经着手于设计下一代AR眼镜版本Magic Leap 3。Magic Leap表示，得益于前面所做的一系列定制开发工作，Magic Leap 3可能会在减少50%体积的基础之上进一步提高FOV，未来甚至有可能会达到80°，用户可以不受任何边界阻碍查看一个如同建筑物般大小的物体。

设计更为低调，新增动态调光功能

除了照顾佩戴体验和镜头的观感外，设计师还关心产品的外观问题。Natsume表示，ML2的设计朝着普通的眼镜靠拢，通过使用熟悉的椭圆形状以及带有可见涂层的镜片，可有效减少有人透过眼镜看到屏幕画面的怪异感。

“微妙的反射对我们来说非常重要，这样可以确保人们能看清玻璃镜片的轮廓，这背后隐藏着许多技术。我们最不想要的是用户戴着这款产品给人感觉就像是一个机器人。我们希望人们对它的感知等同于一副眼镜，用户即使在公共场合佩戴也不会招来异样的眼光。”

总体而言，在外观方面ML2相比一代要有了显著的改变，ML1配备了凸起的圆形镜片，看起来就像是一副蒸汽朋克风格的太阳眼镜。而ML2则低调了许多，不过它的镜框处依然有许多显眼的传感器。

为了应对一些诸如户外等复杂使用场景，ML2推出了它标志性的调光功能，该功能可以让现实世界变暗，以更好地显示屏幕画面，这种体验有点类似于VR。

Curtis指出，基本每个AR解决方案都会增加光线，但是ML2的独特之处在于它可以增加黑色。调光模块位于头显目镜前面的另一个显示器中，它可以将整个屏幕或者特定区域的光线减少100倍。这样使得用户可以在明亮的室内甚至是晴天等户外环境中使用ML2。此外，用户还可以使用调光功能为虚拟物体添加一层阴影，以增加深度和可读性。

Magic Leap 2于9月30日正式发售，其中包含了基础版、开发者专业版和企业版三个版本，售价分别为3299美元、4099美元以及4999美元。目前，医疗保健、制造业和公共部门是Magic Leap所重点关注的三大应用场景。

由于ML2搭载了基于Android的新操作系统，采用X86架构，它对于开发人员而言会更容易使用。他们可以在产品之上构建各种内容，包括游戏、公共服务和国防工具等。
伴随着佩吉·约翰逊成为新的领导、超过10亿美元的额外注资，以及全面转向B端市场的ML2产品的发布，Magic Leap或将迎来全新的转变。

参考资料：

https://www.fastcompany.com/90801806/inside-the-design-of-magic-leaps-new-headset