HoloLens 1 už tretí rok na trhu

HoloLens zazreli svetlo sveta po prvý krát v roku 2016. Od toho momentu uplynuli už 3 roky a dnes sa Microsoft pýši novým modelom HoloLens 2. Poďme sa teda spolu bližšie pozrieť čo to HoloLens je a ako funguje.

Čo je to HoloLens?

HoloLens je holografický počítač HDM umožňujúci vidieť, počuť a komunikovať prostredníctvom hologramov, ktorú vyvinula spoločnosť Microsoft a po prvý krát uviedla na trh v roku 2016. Spoločnosť Microsoft sa doteraz zaraďuje medzi lídrov vo výrobe holografických okuliarov a to bez nutnosti pripojenia zariadenia k počítaču, nakoľko HoloLens sú sami o sebe počítačom. Práve to ich odlišuje od konkurenčných spoločností a  podobných výrobkov. HoloLens využíva vrstvené tenké sklenené doštičky, ktoré tvoria šošovky okuliarov v niekoľkých vrstvách čím dochádza ku kombinovaniu, difraktovaniu a vrstveniu obrazu tak, aby bolo možné jeho vyobrazenie v priestore.

Okuliare sa nasadzujú pomocou opornej obruče, ktorá odľahčuje celkovú hmotnosť okuliarov a rovnomerne ju  tak rozdeľuje  po celom obvode. Celková hmotnosť  činní 579 gramov čo je doposiaľ považované za najťažšie zariadenie oproti podobným,konkurenčným výrobkom.

Pre docielenie komfortného používania sú okuliare nastaviteľné, pomocou kolieska umiestneného na opornej obruči.Pre ich využitie nie je potrebné napájanie na externý zdroj energie. Práve výkonná batéria umiestnená po stranách zariadenia s výdržou 3-5 hodín neustáleho používania, respektíve 2 týždne zapnutého zariadenia bez ďalšieho využitia, pridávajú zariadeniu na hmotnosti. 

Na ich bezproblémové užívanie, je  potrebné, aspoň čiastočne osvetlenie miestnosti a doposiaľ nie je možné ich praktické využitie v otvorenom priestranstve ako napríklad na ulici . Hoci je zariadenie bezdrôtové, spoločnosť uviedla, že vyšší potenciál majú okuliare vo vnútorných priestoroch fabrík, kancelárii a podobne než na ulici aby splnili účel.

Optika

Práve celkový koncept optiky holografického zariadenia HoloLens ich robí výnimočnými a poprednými.

Celkový systém optického vyobrazenia je tvorení týmito základnými komponentami:

• Mikrodispejom
• Zobrazovacou optikou
• Zlučovacou jednotkou
• Expanzívnymi mriežkami
• Vodičom vĺn

Vstupným a najdôležitejším bodom pre optiku fungovania holografických okuliarov  je ľudské oko a to konkrétne zrenica ľudského oka.

Interpupilary distance ďalej IPD je vzdialenosť zorníc meraná od stredu prvej po stred druhej zornice ľudského oka, ktorá je udávaná v milimetroch. Druhou možnosťou je meranie IPD od stredu zornice jedného oka ku koreňu nosa, a od stredu druhej zornice  ku koreňu nosa . V druhom prípade je nameraná hodnota v milimetroch udávaná v dvoch číslach . Pre každého jedinca je meraná hodnota odlišná a norma stanovuje rozmedzie u dospelého človeka v rozsahu od 54 do 74 mm a u detí od 26 do 29 mm. Nakoľko je tento údaj v rámci optiky zásadný a pre každého človeka odlišný, pre výslednú ostrosť vyobrazenia, tvorí najproblematickejší bod vývoja akýchkoľvek univerzálnych okuliarov, ďalekohľadov alebo mikroskopov. Rozlíšenie IPD tvorí dôležitý technologický údaj vyplývajúci z antropologickej štúdie pre špecifikáciu optimálneho rozsahu výstupnej optiky ako aj dizajnu širokého spektra binokulárnych zariadení.

Hololens majú dvojdimenzionálnu IPD, čo znamená, že je možné nastaviť okulár horizontálne aj vertikulárne. Microsoft pre docielenie požadovaného efektu nazval danú technológiu LightEngines . Pričom v skutočnosti ide o projektory s kvapalnými kryštálmi na silikónovom displeji ( LCoS), ktoré sú síce bežné, pre množstvo projektorov, ale v prípade HoloLens okuliarov, daný svetelný zdroj po hranách šošoviek v HD kvalite (v pomere 16:9) a tak  dochádza ku kombinácií premietaného obrazu a to digitálneho ako aj skutočného prostredníctvom svetlu priehľadných šošoviek zariadenia.

HoloLens využívajú celkový vnútorný odraz, ďalej len TIR ( skratka z anglického slova total internal reflection) čo  je fenomén, ktorý sa vyskytuje vtedy, keď propagovaná vlna zasahuje strednú hranicu pod uhlom väčším ako je určitý kritický uhol vzhľadom na normálny povrch. Ak je index lomu na druhej strane hranice nižší a dopadajúci uhol je väčší ako kritický uhol, vlna nemôže prejsť a úplne sa neodrazí . Kritický uhol  definujeme ako uhol dopadu, nad ktorou dochádza k celkovým vnútorným odrazom. Princíp tejto technológie využíva Microsoft pre snímanie očí pomocou infračerveného snímača. Vo väčšine praktického využívania sa používa sklenený materiál pre výrobu vlnovodov v šošovkách, ale Microsoft sa rozhodol nanášať na šošovky tenké vrstvy ako povrchovú úpravu  čím vytvoril sériu difrakčných mriežok.

Pre získanie RGB hologramov je možné využitie viacerých typov mriežok. HoLens využíva vrstvené tenké sklenené doštičky, ktoré tvoria šošovky okuliarov v niekoľkých vrstvách.

Snímače

Pre každé zariadenie či ide o AR alebo VR je jednou z najpodstatnejších častí zariadenia snímač,  respektíve snímače, ktoré zaznamenávajú  pohyby hlavy, snímanie očí, snímajú mapovanie miestnosti a umožňujú fotodokumentáciu vyobrazovaného obsahu respektíve vyhotovenia video záznamu .

Ich kvalita a hĺbka spracovania je podstatná pre celkovú interakciu užívateľa .

Snímačom chápeme kameru a vo všeobecnosti platí priama úmernosť v počte snímačov ku kvalite celkovej interakcie používateľa s vyobrazením rozšírenej a virtuálnej reality. 

Kamery pre snímanie okolitého prostredia poskytujú základ pre pohyby hlavy a sú situované na senzorovej tyči tvorenej 4 základnými kamerami, ktoré  prioritne snímajú okolité prostredie,  čo sa nazýva mashing,  z anglického slova, ktoré v preklade znamená mapovanie, 1 hĺbkovú kameru,  kamery v HD kvalite na hraniciach šošoviek a kamery videokamery umožňujúce vytvorenie fotografie alebo videa v kvalite 2MP.

Gaze

Celkový priestorový rozsah sa volá ,,Gaze,, čo znamená, že holografické okuliare snímajú prostredie v širokom zornom uhle horizontálne ako aj vertikálne pomocou snímačov zabudovaných v zariadení, ktoré zahrňuje celkový rozsah pohybu hlavy a nie len zorného uhla okuliarov. Kurzorom je svetelný bod ovládajúci pohybom hlavy a zacielený zrakom na objekt záujmu.

Prínos HoloLens

Vstupujeme do novej éry výpočtovej techniky, v ktorej digitálny svet presahuje dvojrozmerné obrazovky a vstupuje do trojdimenzionálneho sveta. Táto nová éra spolupráce nám umožní dosiahnuť viac, prekonať hranice a spolupracovať s väčšou ľahkosťou a bezprostrednosťou v 3D. HoloLens otvorili nové brány poznania a posunuli vývoj technológií opäť o krok vpred. Zmenili spôsoby ako pracujeme, ako sa učíme a ako vnímame nastupujúcu digitalizáciu a to prostredníctvom rozšírenej reality.