A partir da desmontagem do Meta e dos vazamentos do Apple Glasses, podemos ver óculos de realidade aumentada que não são de ficção científica, mas práticos.

O iFanr se concentra nos "Produtos do Amanhã", e sua coluna de filosofia sólida tenta remover a camada externa de tecnologia e parâmetros e explorar a origem da natureza humana no design de produtos.

Você já usou óculos de realidade aumentada?

Não são óculos inteligentes como o Ray-Ban Meta ou os óculos da Xiaomi, que só ouvem, mas não enxergam, nem são fones de ouvido XR volumosos como o Meta Quest ou o Apple Vision Pro. Em vez disso, são óculos que parecem óculos comuns, mas têm uma tela.

Este dispositivo, antes exclusivo de filmes e laboratórios de ficção científica, tornou-se um campo de batalha para marcas de tecnologia de todos os tamanhos. Meta, Apple e Google estão desenvolvendo novos produtos, e alguns até o veem como a próxima geração de interação para substituir os smartphones.

Se os produtos anteriores de óculos de RA ainda estiverem em um estágio relativamente imaturo e ainda houver muitas deficiências na experiência que não foram resolvidas, então, a partir do segundo semestre deste ano e até o ano que vem, os óculos de RA entrarão em um estágio de "crescimento selvagem", e veremos um grande número de soluções diferentes e mais práticas sendo gradualmente colocadas nos produtos.

Instalando um "periscópio" na lente

Os primeiros óculos com tela da Meta, o Ray-Ban Display, lançado no mês passado, atraiu bastante atenção. Sendo os óculos de realidade aumentada mais avançados e tecnologicamente maduros disponíveis atualmente, quem experimenta o Ray-Ban Display não consegue deixar de exclamar: "O futuro chegou".

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Pessoas que usam o Meta Ray-Ban Display podem não sentir nada, mas pessoas de fora descobrirão que há uma diferença muito significativa entre esses óculos de realidade aumentada e outros produtos semelhantes.

Quando a tela dos óculos está ligada, pessoas de fora não conseguem ver nenhum reflexo ou vazamento de luz nas lentes, e não é diferente de um par de óculos comuns sem tela.

De acordo com a experiência no local de Ai Fanr e @梦雅Myra, somente quando vistos de lado é que os reflexos de várias fileiras de fios da tela do guia de ondas ópticas dos óculos podem ser descobertos.

Quase todos os produtos ou protótipos atuais de óculos de realidade aumentada são inseparáveis ​​do fenômeno de vazamento de luz nas lentes. O Meta Ray-Ban Display pode ser considerado o primeiro par de óculos que realmente resolve esse problema.

A conhecida organização de desmontagem iFixit descobriu o segredo por trás dessa tecnologia nas lentes do Ray-Ban Display.

Os óculos de RA são essencialmente um pequeno "projetor" (máquina óptica) na armação, que projeta luz na lente e, em seguida, usa tecnologia de guia de onda óptica para "travar" a luz em um material transparente, guiando a luz para se propagar e, eventualmente, atingir nossos olhos nus.

Existem duas soluções de guia de onda óptica para óculos inteligentes de RA: guia de onda óptica de difração e guia de onda óptica geométrica. Atualmente, a maioria dos óculos de RA utiliza a primeira, enquanto os óculos Ray-Ban Display utilizam a segunda.

Guias de onda de difração são feitos "esculpindo" um grande número de ranhuras paralelas na lente por meio de nanoimpressão ou fotolitografia. As ranhuras são opacas, enquanto a parte lisa entre as duas ranhuras é translúcida. A direção de difração da luz é alterada por meio de nanoestruturas regulares. Essas ranhuras também são chamadas de "grades".

Essas grades podem ser entendidas simplesmente como a "entrada" e a "saída" da luz. Após a luz da máquina óptica ser trazida para o interior da lente pela grade incidente, ela sofre uma propagação regular e direcional de "reflexão interna total" ao longo da lente. Ao atingir a grade de saída, a direção de propagação da luz muda novamente e ela é direcionada para o olho humano.

Como a luz é refletida e transmitida densamente na lente, muita energia é perdida nesse processo. Nem todos os fótons conseguem entrar no olho humano de acordo com a orientação das ranhuras. Muitos fótons se desviam da direção esperada e aparecem em locais onde não deveriam, fazendo com que a lente vaze luz para o exterior.

O princípio do guia de ondas geométrico é na verdade muito mais simples do que o do guia de ondas de difração: dois tipos de espelhos são usados ​​para guiar com precisão a luz da máquina óptica até o globo ocular.

Se você observar atentamente o visor Ray-Ban, notará onze "arranhões" perceptíveis ao longo da borda da lente. Esses são os primeiros prismas, que direcionam a luz do mecanismo óptico para o centro da lente. Essa área também possui alguns refletores quase invisíveis, cada um dos quais reflete aproximadamente 5% da luz e a transmite com precisão ao olho humano.

Este método de transmissão precisa de luz usando dois espelhos é semelhante à estrutura de um periscópio. A vantagem é que a densidade da luz refletida e transmitida através da lente é bastante reduzida, e a quantidade de luz que se desvia da transmissão pretendida também é bastante reduzida. A grande maioria da luz consegue atingir suavemente o espelho refletor no centro da lente, reduzindo a probabilidade de vazamento de luz.

A ausência de vazamento de luz não é a maior vantagem dos guias de ondas geométricos. Devido à sua baixa perda, motores ópticos LCoS podem ser utilizados. Em comparação com as soluções de micro-LED e laser usadas em óculos de realidade aumentada (RA) com guias de ondas de difração tradicionais, essas soluções oferecem custos e consumo de energia significativamente menores, que são atualmente as duas principais deficiências dos óculos de RA.

No entanto, por enquanto, é improvável que guias de onda geométricos se tornem populares. Atualmente, apenas uma empresa óptica, a SCHOTT, tem capacidade para produzir lentes de guia de onda geométricas em massa. Em comparação com a produção madura de guias de onda de difração, as lentes de guia de onda geométricas exigem um processamento extremamente sofisticado para obter um controle preciso do ângulo e da posição do refletor. Qualquer erro angular provavelmente afetará a imagem.

Além disso, devido à estrutura de microespelho dentro da lente, a lente de guia de onda geométrica terá uma certa espessura, atualmente de pelo menos 2-3 mm, enquanto a lente de guia de onda de difração pode atingir 1 mm; em termos de campo de visão, a solução geométrica não é tão boa quanto a do guia de onda de difração, o que significa que a área de exibição será menor.

Portanto, tem havido controvérsia na indústria quanto aos méritos relativos dos guias de ondas geométricos e dos guias de ondas de difração. A adoção pela Meta de uma solução de guia de ondas geométrico para seu display Ray-Ban é mais um experimento técnico.

Mas, a longo prazo, a propriedade "à prova de luz" dos guias de ondas geométricos tem um valor de maior alcance.

Com o surgimento dos óculos inteligentes nos últimos dois ou três anos, mais e mais pessoas têm notado que as pessoas ao seu redor estão usando um par de "óculos inteligentes" e, inconscientemente, se sentem um pouco desconfortáveis.

Essa "sensação de intrusão" trazida pelos dispositivos inteligentes existia nos primórdios do surgimento dos celulares BlackBerry e dos fones de ouvido sem fio. Outros podem sentir claramente que você está usando um dispositivo e, portanto, duvidar que sua atenção ainda esteja no momento presente.

Para dispositivos de óculos inteligentes, essa sensação é ainda mais óbvia: o vazamento na tela bloqueará o contato visual do usuário com o mundo exterior, e o contato visual é uma parte muito importante da comunicação e interação social das pessoas modernas.

Por isso, o Vision Pro da Apple foi especialmente projetado com uma função "EyeSight", que pode simular a exibição dos "olhos" do usuário ao usar um fone de ouvido, a fim de preservar a sensação de presença do usuário ao usar este dispositivo imersivo.

Não queremos usar um fone de ouvido volumoso quando saímos, não apenas por causa do seu peso e formato, mas também porque queremos parecer "humanos" em vez de uma extensão de uma máquina.

Os melhores produtos tecnológicos são muitas vezes aqueles que são imperceptíveis tanto para nós mesmos quanto para os outros.

Se você não pode ser um iPhone, então seja primeiro um Apple Watch.

Se o Meta Ray-Ban Display explorou uma nova abordagem para o hardware dos óculos inteligentes, então o que a Apple está preparando é uma solução para o software dos óculos inteligentes.

Como o formato compacto dos óculos limita seu desempenho, seria difícil equipá-los com um sistema operacional de interface gráfica completa, como o iOS. Atualmente, os óculos inteligentes de RA com boa reputação são basicamente equipados com um sistema muito simples, com funções e interface semelhantes às de celulares com funções básicas, sem enfatizar o conceito de "aplicativo".

A Apple está se preparando para equipar seus óculos de realidade aumentada com o mesmo sistema visionOS do Vision Pro, mas não será uma "versão completa" independente.

Com os primeiros Apple Glasses, a Apple obviamente não quer criar um dispositivo que possa substituir o iPhone de uma só vez. Ele é mais parecido com o Apple Watch e pode ser pareado com o iPhone e o Mac, utilizando diretamente o poder computacional e o desempenho já existentes destes dois últimos.

Se pareados com um iPhone, os óculos exibirão uma interface mais simplificada e reduzirão o consumo de recursos; quando pareados com um MacBook, a experiência completa do visionOS será desbloqueada.

Outro vazamento é que a Apple está preparando um "modo desktop" para o iPhone. Ao conectar um monitor externo via porta USB-C, ele pode fornecer uma interface semelhante ao agendamento de eventos do Front-Stage, o que é muito adequado para demonstrações e visualização. Comparado a um monitor externo, é uma interface mais adequada para óculos de realidade aumentada.

Esta é uma solução muito "parecida com a Apple" — possui seu próprio sistema operacional maduro e um ecossistema de hardware colaborativo, superando em muito o Meta nesse aspecto. Comparado ao Android XR, possui o poder de computação colaborativa dos computadores Mac e uma integração mais estreita de software e hardware.

Partindo da premissa de que óculos inteligentes não podem atingir um salto quântico em consumo de energia, geração de calor e desempenho, em vez de criar uma forma mais independente, é um produto que auxilia e coopera com iPhone e Mac. Ao sair, você pode consultar o mapa sem tirar o celular do bolso, e um modelo 3D é apresentado diretamente à sua frente enquanto trabalha. Isso já é um avanço.

Este não é um cenário que a Apple está explorando sozinha. Muitos fabricantes OEM também estão explorando a sinergia entre celulares Android e o Android XR, trazendo o poderoso poder de computação do Qualcomm Snapdragon para o primeiro plano.

A questão que preocupa a Apple atualmente é se essa solução "dividida" pode proporcionar uma experiência excelente: se você quer baixa latência, é difícil evitar um cabo de dados conectando os óculos e o iPhone, mas a Apple certamente não gosta dessa solução deselegante e prejudicial à experiência.

É mais provável que a Apple encontre uma solução de conexão sem fio de baixa latência para óculos inteligentes, assim como personalizou um chip sem fio dedicado para AirPods. Essa também é uma vantagem do "Só a Apple Pode Fazer".

Afinal, com produtos similares de vários fabricantes sendo lançados nos próximos dois anos, se a Apple quiser "recuperar o atraso" novamente, ela inevitavelmente terá que ter algumas vantagens excepcionais na experiência do usuário.

Não é perfeito, mas é prático

Além desses dois gigantes, a iFanr notou recentemente algumas tecnologias relativamente avançadas surgindo no campo dos óculos de RA, todas projetadas para resolver algumas das deficiências existentes dos óculos de RA.

Os óculos de RA lançados recentemente pela Quark são naturalmente centrados na interação com IA, mas o mais interessante é o design de "substituição de bateria" adotado por este par de óculos.

As hastes dos óculos Quark AI funcionam como baterias. Usando a tecnologia hot-swappable, os usuários podem substituir rapidamente a bateria principal com um simples movimento de "desconectar e conectar", semelhante à troca de uma recarga de caneta. Isso permite a substituição direta da bateria, mesmo com os óculos em funcionamento, sem desligar o dispositivo ou perder dados.

A Quark também preparou uma caixa de carregamento portátil que tem apenas o tamanho de uma caixa de fone de ouvido, para que você possa carregar hastes extras com você.

Além disso, este par de óculos também adota um design dual-core, o que significa que os óculos funcionarão em um chip auxiliar de baixo consumo quando estiverem em modo de espera, e o chip principal só será iniciado ao processar tarefas complexas, melhorando muito a eficiência energética.

De acordo com o teste real do iFaner, a combinação de baixo consumo de energia e bateria substituível permite que os óculos Quark AI tenham basicamente uma duração de bateria que dure o dia todo, e não há necessidade de tirar os óculos para carregá-los durante o uso.

Para um dispositivo "futuro" como óculos de realidade aumentada, naturalmente pensamos que ele deveria ter um design "integrado" mais moderno, e acredito que esse também seja seu destino final.

No entanto, antes que a contradição entre miniaturização e baterias grandes possa ser resolvida, o design "reverso" de baterias substituíveis pode ser uma solução viável, que pode realmente permitir que os óculos inteligentes ofereçam companhia o dia todo e realizem seu devido valor.

Além da duração da bateria, outra grande desvantagem dos óculos de RA é o problema do ajuste dióptrico.

Pacientes míopes que desejam usar óculos de realidade aumentada (RA) terão que passar por muitos problemas e personalizar lentes diferentes. Nem todas as marcas oferecem esse serviço.

Ai Faner descobriu que a marca nacional de óculos de realidade aumentada XREAL está explorando uma solução mais simples e conveniente: um colóide transparente espesso que pode ser colado diretamente na lente óptica dos óculos para alterar o poder de refração dos óculos, mas ainda está em estágio experimental.

Muitas das tecnologias mencionadas acima não são realmente a "resposta final", mas em uma época em que a tecnologia de óculos inteligentes não consegue atingir um avanço, essas soluções ligeiramente comprometedoras são as "soluções ideais".

Se olharmos para trás, cada nova geração de dispositivos de computação cresceu nesse estado "imperfeito, mas progressivo": os smartphones inicialmente não conseguiam evitar a ansiedade da bateria, os sinais instáveis ​​e o atraso no toque; os relógios inteligentes também passaram pelo estágio embaraçoso de serem "inúteis".

Em vez de uma máquina de demonstração de conceito perfeita que só pode existir em laboratório, trazer "produtos" verdadeiramente utilizáveis, disponíveis e úteis aos usuários significa que os óculos de RA atuais estão passando da imaturidade para a maturidade.

Para fazer uma analogia, os óculos inteligentes de RA atuais evoluíram de telefones com botões que só podiam fazer chamadas para smartphones BlackBerry e Nokia, e em breve inaugurarão o "momento iPhone".

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