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数码眼 看眼镜

2015-01-16

中国眼镜科技杂志 2015年20期
关键词:曲面眼镜智能

过去10年,是互联网科技突飞猛进的黄金时代。科技达人普遍认同,2010年是纪元年,因为iPhone 4的发布。自此,消费者进入了手机革命年代,两年一换手机的频率也被提升到一年一换。以此为背景,数码产品进入了大刀阔斧的年代:自2012年开始,微软推出3代Surface产品,努力将笔记本电脑平板化,并于今年推出Window 10,率先实行手机与笔记本电脑操作系统的统一化;2013年,英特尔阵营继UMPC、MID、上网本、Consumer Ultra Low Voltage超轻薄笔记本后提出超极本,凭借自身号召力,带领一票厂商推出众多超极本;2013年,索尼发布A7、A7R,标志微单正式进入全画幅时代,在画质上足够与传统单反叫板……

高智能化、便携化成为了革新的主旋律,加上4G网络的建设,消费者可以随时随地享用到通畅无比的互联网体验。得益于此,互联网的节奏开始加快,一大波智能可穿戴设备来袭:2012年4月,谷歌正式发布名为“Project Glass”的未来眼镜概念设计,并于2014年4月15日开放预购;2014年03月19日,谷歌宣布了为智能手表打造的全新智能平台Android Wear;2014年9月9日,苹果在秋季新品发布会上公布了Apple Watch;2015年9月8日,由摩托罗拉推出的智能手表Moto 360二代作为国内发售的第一款搭载官方Android Wear的设备,正式在上海发布,标志着Android Wear正式落地中国……可穿戴设备也迎来了自己的最好年代,智能手表、智能眼镜如雨后春笋,令人眼花缭乱。

9月,在IFA 2015和苹果2015秋季发布会后,2015年的最新科技产品基本亮相完毕。在把玩成品的同时,我们也可以趁机回顾一下它们在过去10年内的成长经历,如何通过不断的涅槃散发出今日耀眼的光芒。下面,乘着科技的翅膀,一起来探讨一下眼镜的发展趋势。

第1章 智能化

在这个势必要把所有东西连接到互联网的时代,眼镜不同于鞋帽衣物,肩负着更高的期望值。消费者要求的,并不是简单地加入协处理器和蓝牙功能,可以与移动终端设备互通即可。毕竟,眼镜等同于我们的眼睛,代表着所见,甚至所想。在消费者的设想中,智能眼镜不应该是手机的配件,更应该是一个拥有独立CPU、内存空间的微型处理器,是我们地图导航、摄影录像、即时搜索的终端设备。

14nm

原理:了解芯片行业的人知道,要想提高CPU的性能有3种手段:一是提高它的主频,二是更改塔的架构,三是提高制作工艺。对于制作工艺而言,理论上能降低功耗,提升默认时钟频率,直接提升性能。约定俗成,大家用晶体管电路的纳米尺寸来量化制作工艺,越小的尺寸,代表越高的制作工艺。

效果:目前主流CPU已经达到了14~32nm,其中,英特尔第五代i7处理器和三星Exynos 7420处理器均采用最新的14nm制造工艺,更高的7nm级别尚在研发过程中。现在上市的非桌面 CPU 中,最快的是三星 Exynos 7420。在2015年发布的三星S6上,Exynos 7420依靠 14nm 的工艺拉高主频,在 ARM A57架构下,把 Geekbenche 3 单线程跑分拉到了 1400~1500分。而苹果最新发布的A9处理器,同样采用了14nm制程,同时发布的搭载在iPad Pro身上的A9X处理器,剑指桌面处理器i5,代表着移动终端运行速度的新高度。

使用体验:从iPhone一代三星S3C6400X处理器的90nm到iPhone 6S A9处理器的16nm,苹果用8年时间佐证了摩尔定律的神速。同时,也引领了手机从功能机到智能机、九宫格按键到大屏幕触摸、单任务运行到多任务协作的飞跃。这些背后统统离不开核心处理器的升级:更小、更细微、更强大。芯片如此,智能设备亦然。三星表示10nm制程工艺将于2016年底正式投产,台积电也计划在明年年底推行10nm制程工艺。此外,英特尔也有类似计划。

眼镜设想:独立CPU是决定眼镜智能化的关键。眼镜本是精密化的具有装饰作用的工具,只有CPU足够精细,才能够融入其中,且不影响美观。随着CPU制作工艺的提升,性能更强、体积更小的微型CPU终将出现。这将极大地释放智能眼镜的威力,为消费者带来诸多科幻电影中才会出现的画面。

关键词 曲面CMOS

原理:采用特色材料制成的CMOS,仿造人眼视网膜曲率弯曲,具有光线经折射后到曲面各点距离相当的优势。运用到摄影摄像中时,无需再对畸变和边缘分辨率、进光量不足问题进行特殊设计,可大幅简化光学结构。毫不夸张地说,这是传感器的一个里程碑,甚至一次革命。

效果:2014年,索尼发布了曲面CMOS原件,采用了特别的陶瓷机构来加强曲面CMOS背部的支撑机制,耐用度出色。索尼共设计了两个尺寸的曲面CMOS,一种是全画幅尺寸,另一种是供手机使用的小尺寸。除了简化光学设计外,该原件还具有进光量在中心部分增加 1.4 倍、边缘增加两倍的精彩表现,有利于提升画质。

使用体验:2014年8月,索尼推出Cyber-shot KW1自拍相机。坊间盛传该相机采用了大小为1/2.3英寸的曲面CMOS,但官方一直未予确认。据推测,该原件极有可能出现在索尼RX黑卡系列相机和Z系列旗舰手机上。至于效果,目前尚未定论,还有待产品检验。不过,从原理上来看,已经足以让一群爱好者翘首以盼了。

眼镜设想:这是摄影器材微型化的重大突破。一直以来,厂商都在努力寻找画质和大小之间的平衡点:感光元件越大,画质越好,但并不便携。在高精密打造的手机领域,感光元件并没有太大的施展空间,常见的尺寸为1/2.3、1/1.7英寸。而曲面CMOS的出现,不仅可以让CMOS在尺寸不变的情况下提升画质,也能够极大地简化镜头设计。后者意味着能在保证画质的前提下,减少镜头部分的光学设计,降低体积,非常受用。随着曲面CMOS应用技术的成熟,运用到智能眼镜上也是理所当然。毕竟,谷歌眼镜那枚屡遭吐槽的500万像素摄像头(支持720p摄像)并不能满足人们记录日常生活的要求。

关键词 曲面屏

原理:关于曲面屏幕的认识大抵分两种:一种是固定弧度的屏幕,第二种则是很多人理想中可变换弧度、防摔的柔性屏。二者都是基于材料科学的进步,探索出兼具柔性和韧性的材料,为消费者展示非水平的屏幕。目前,第一种弧形屏已经量产,被广泛运用到电视、手机和显示器上。至于第二种屏幕,三星、LG 以及E Ink都在研究此类产品,并有原型产品展示。

效果:固定角度的曲面屏,具有显示效果佳、轻薄、强度够高(但防不了重击)等优点。因为OLED面板可弯曲的特点,所以电视成为曲面屏的突破口。随着技术的革新,液晶面板也被“掰弯了”,随之而来的就是市场上一下子涌现出一大堆的相关产品。尤其是高端电视机领域,没有弧面、4K都不好意思跟别人打招呼。电视机厂商根据市场要求,生产了不同曲率的弧面电视机,将越来越多的客厅打造出影院效果。消费者也切实感受到其带来的更佳视域体验。

使用体验:到了2013年,三星发布Galaxy Round,LG发布G Flex,曲面屏的热度被彻底点燃。曲面屏带来了全新的视觉体验,受到了消费者的认可。随后,三星将曲面屏运用到了更多产品中,消费者也可以在S6身上感受到屏幕替代边框功能键进行操作。越来越多的软件也开发了曲面屏独有的运用,为消费者带来全新的手机使用体验。

眼镜设想:除了在手机、电视机之外,曲面屏幕更大的使用场景应该是在可穿戴式智能设备,比如智能手表、智能眼镜上。对于曲面屏与可穿戴设备的相遇,业界充满期待,因为曲面屏的加入可以极大释放可穿戴设备的设计空间,比如全屏幕尺寸的智能手表和全部由屏幕组成的智能眼镜。加上分屏化操作等,未来的智能眼镜将会是一个全身均可显示信息且可操作的集大成者。

关键词 智能隐形眼镜

原理:此项目正在实验室中如火如荼地进行着。根据最新的研究成果报道,科学家希望在隐形眼镜中集合小型化且符合医学标准的LCD显示屏、传感器等电子设备,起到显示信息或者收集数据等功效。毫无疑问,这将是荟萃最前沿科技的产物,它的出现必将受到大众的欢迎。

效果:谷歌内部设有一个X实验室,是一个近似神一般的存在。在推出谷歌眼镜后,该实验室宣布正在进行智能隐形眼镜的研发工作。2015年3月,谷歌公布其智能隐形眼镜专利:多层设计,内嵌谷歌自己研发的芯片。其中,一层含有传感器,一层含有芯片,二者相连,谷歌再采用聚合物将两个层包裹在一起。据介绍,该产品也可以针对散光用户制造出智能隐形眼镜。专利资料当中已经提到,包含传感器芯片的基层在封装之前已实现弯曲,表明该传感器/芯片的层可以预先制造,这标志着该智能隐形眼镜具有极强的可定制性。

使用体验:虽然产品并未量产,但是我们可以在科幻小说/电视剧中发现智能隐形眼镜的影子。在大名鼎鼎的科幻剧《黑镜》中,人的眼睛里面会植入类似于隐形眼镜的摄像仪,通过蓝牙,向旁人分享自己看到的一切,配合听觉设备甚至还可以和连接者进行对话! 2009年,谷歌制造出一种嵌入LED灯管的电子隐形眼镜。这些LED灯管完全处于眼球表面,采用具有气体渗透性的PMMA材料打造。这款隐形眼镜的操控、数据传输甚至能量供给全部通过无线传输,能为眼睛提供良好的空气流动。在动物身上进行了实验,也获得了成功。

眼镜设想:除了谷歌外,在此领域取得成绩的团队还有三星和洛桑联邦理工学院。按照目前曝光的科技成果,我们可以了解到智能隐形眼镜大致分为两类:一类是医疗用,可以帮助使用者检测身体数据;一类是智能配件,类似谷歌智能眼镜。

第2章 功能化

随着眼镜智能化开始变成现实,眼镜的功能也得到了极大的延展。在现在,眼镜是装饰性和视力矫正的工具,在未来,眼镜还可以是专业领域的必要助手。且眼镜功能化的趋势正在火热进行中。

医疗用

摄像头、三轴加速度计、陀螺仪、磁强计、压力传感器以及湿度传感器等专业仪器的加身,让眼镜也步入了智能可穿戴设备中,是收集身体数据的不二选择。正如谷歌开发的可以探测血糖浓度的智能隐形眼镜一般,它们将会成为医疗领域的最新配件。来自眼镜行业的J!NS就联合健康技术公司Omron打造了Meme智能眼镜。这款产品搭载三点式眼电位传感器、三轴加速传感器和三轴陀螺仪,能够精准监视眼球移动、眨眼次数、睡眠等身体情况。与手机配套APP连接后,用户可以了解自己的用眼疲劳度、是否应该休息。同时,Meme智能眼镜还内置计步、脂肪燃烧量等健康数据统计功能。随着眼部科学的发展,将会有越来越专业的技术加入到智能眼镜中,在为消费者解决视力问题之际,也提供科学的用眼知识。

游戏用

内置全景环绕屏幕和3D立体声音效,智能眼镜可以为使用者提供更佳的沉浸式体验,是游戏最佳伴侣,也是观影好伙伴。这方面,要数Oculus Rift和Project Morpheus最值得关注。前者是一个头戴显示仪,通过陀螺仪控制视角变换,为游戏者带来身临其境的游戏体验。索尼一直是游戏领域的霸主,目前正在研究Project Morpheus。其分辨率为1080p,视野达90度,融合了PlayStation Move体感控制器与PlayStation 4专用DualShock 4手柄控制器的技术,支持正向预测,360度全向旋转。

科研用

谷歌X实验室于2014年2月公布了Tango原型机 ,配备了一系列摄像头、传感器和芯片,能实时为用户周围的环境进行3D建模。它配备有特制的传感器和与之匹配的软件,可以进行每秒1500万次3D测量,最终绘制出周围世界的3D模型。此项技术将人类的视觉带入移动设备,是一项改变行业的技术。其应用范围极广,比如在大型购物中心和其他室内空间向用户提供方向导航,帮助用户寻找某家商店或某个物体。美国航天局就为NASA SPHERES 配备了此款手机,协助完成各项科研考察。目前,该项目已为第二代,运行速度提升了20倍。一旦该技术与眼镜结合,将会为科研人员带来极大利好。而现在,要数微软的HoloLens全息眼镜最为强大。HoloLens配置了全息显示镜片、立体音效、各种传感器和影像处理器,而且还配备有独立的CPU,无需连接其他设备即可运行,并从传感器实时接收和处理海量数据。通过增强现实技术,用户可以通过手势和语音指令操控HoloLens完成科研、医疗、游戏等工作。而在10月7日的发布会上,与会者也切实感受到其魅力。

第3章 轻质化

换个角度来看,数码产品的制作工艺在过去几年有了极大的提升。在更轻、更薄的主旋律下,全金属机身、2.5D弧面屏、超窄边框等工艺争相面世,力求为消费者带来更好的使用体验。时代更替,眼镜产品也在积极突破自己的重量下限。下面,我们一起来看看最新的科技成果中,哪些可以和眼镜产品擦出火花。

关键词 3D打印

原理:3D打印,即快速成型技术,它以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体。最初,其在模具制造、工业设计等领域被用于模型制造,随后被应用于一些产品的直接制造。目前,在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程施工、汽车,航空航天、医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

效果:近年来,随着3D打印技术的成熟,越来越多的便携式家用3D打印机出现。这也标志着3D打印技术由专业领域转向民用。它的出现可以极大提升产品的设计速度,从几个月提升到几小时,算得上跨时代的革命。此外,它还能够帮助设计人员完成材料的创新,打造出具有复杂空间结构的材料,呈现出传统材料不具备的效果。

使用体验:虽然该技术已经出现多日,但进入民用的时间不算长,离我们最近的要数鞋类设计。的确,它的出现为鞋类的未来发展开拓了另外的可能。耐克成为了第一个采用3D打印技术打印球鞋的厂商。在2013 NFL Combine上,耐克推出了new Nike Vapor Laser Talon。这款球鞋的鞋底采用了3D打印技术,包括黄色的防滑板和黑色的异形板,这是传统制作方式所不能实现的。而在跑鞋领域,这样的先行者已经出现。来自新西兰Three Over Seven公司的Wool Runners跑鞋已经在Kickstarter上完成众筹。该公司开发了一款App,能够利用使用者的手机镜头扫描脚部,并将脚部模型数据上传到定制平台,随后Three Over Seven公司就可以根据这些数据来为用户量身定做。为了解决生产周期问题,Three Over Seven公司采用了3D打印技术,可以让用户在下单24小时内签收鞋子。且Wool Runners采用新西兰羊毛编织制作,可以赤足穿着,有效解决脚臭、耐用性等问题。通过3D打印制造的Wool Runners能够更加贴合使用者的脚型,带来“赤足”之感。

眼镜设想:该技术已在眼镜中出现,但并不多见。研究眼镜的发展史,轻薄和坚固是不变的主题。3D技术的出现,从制作工艺(非原材料)方面为眼镜提供了更多的可能,允许设计人员采用全镂空结构设计眼镜,且固定性出色。其中,设计人员还可以拼接多种镂空结构,从而实现多种功能性。同时,3D打印可以缩短眼镜产品的设计周期。对于消费者来说,3D打印技术让眼镜定制化达到了一个新高峰。

关键词 7000系列铝合金

原理:7000系列铝合金是标号以7起头的铝合金,俗称超硬铝合金。超硬铝合金为铝、锌、铜、镁系合金。这类合金是室温强度最高的铝合金,经固溶处理和时效后,其强度可达680MPa,相当于超强度钢,故名超硬铝合金。产品有多个分支,多用于军事和航天领域。

效果: 提到iPhone ,就不得不提其高超的制作工艺和出色的品控能力,它们将铝合金技术发挥到了炉火纯青的地步。自iPhone 4以后,苹果手机多为铝合金打造,且笔记本线产品亦如是。通过产品,苹果向消费者展示了出色的金属手感,同时不失质轻和耐用性。伴随着苹果产品的热卖,美国的铝产量得到极大提升。美国铝业协会曾在官网发文,感谢乔布斯对本行业作出的杰出贡献。随着iPhone屏幕尺寸的变大,铝合金延展性好的特点暴露无遗——越来越多的用户反映iPhone 6很容易变弯。今年,苹果采用了全新的7000系铝合金,产品坚固性得到了极大提升。

使用体验:虽然新一代iPhone上市不长,但是“弯曲门”鲜有发生。根据评测,我们可以看到iPhone 6s机身相当结实,要两个人使出吃奶的力气才会出现明显弯曲。即使在音量键附近出现折痕的情况下,iPhone 6s仍然可以正常使用——与iPhone 6相比是巨大的进步。

眼镜设想:被广泛应用于军事领域的凯夫拉材质,具有极佳的抗刮伤性,曾被摩托罗拉用来打造手机后壳,也出现在镜腿上。所以,数码产品领域的材料更新,对眼镜具有重要的借鉴性。除了铝合金外,蓝宝石、聚碳酸酯、不锈钢材料在手机产品上也焕发出了全新的生命力。如今,多采用板材和金属的眼镜,不仅可以在制作工艺上有所创新,也可以尝试全新的材质,从而为消费者提供更多的选择。

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