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科幻电影中的“无屏交互”照进现实!能否取代学习机?

 多知网 2022-09-23 发表于北京

家庭学习场景将走向无屏时代?


来源|多知网

作者|徐晶晶

图片来源|深光科技

这是一款台灯形状的小投影机。从外观看,它与市面上的大力智能学习灯们看似没什么两样。但打开开关,科幻电影中无屏交互的一幕便出现在桌面上。

桌面上23寸投屏,便是学生的学习界面。即便在白天明亮的室内环境下,也有着不错的可视效果。通过通过漫反射成像技术,及Alighttouch投影触控技术,孩子可以直接点击屏幕,来实现类似平板电脑的触控功能,比如翻译、查词、下围棋、看课程等。

令人惊喜的是,交互过程中带有科幻感。以AR批改作业这一小功能为例,将作业平放在桌上,孩子点击扫描”-“保存,便完成作业扫描,呈现出自动批改结果。

出差在外的家长也能通过家长端APP远程批改作业、远程通讯,还可将家长端APP上书写的内容远程实时投放到孩子面前的幕布上。

这样一款颠覆了屏幕交互的产品,有一个亲切的名字:小光同学。显然,小光同学定位为一个融入家庭学习生活场景的高频产品。

小光同学背后的研发团队来自深光科技。深光科技创始人冯翀是95后,毕业于北京航空航天大学软件学院。

25岁的冯翀,有着年轻人的活力与对科技的热忱,又不失成熟的商业洞察与逻辑思考。他告诉多知网,深光科技要做的,是颠覆过去20年的人屏交互逻辑

在无屏交互的场景中,家庭学习,是深光科技探索的第一个使用场景。

01

“家庭学习场景将走向无屏时代”

2018年的“冯如杯”大赛上,摘得一等奖的几个年轻人熟络了起来,他们年龄相仿,兴趣相投,痴迷于人机交互。《钢铁侠》等科幻片里,不戴AR眼镜便能裸眼成像、信息在空中悬空触控、还能与物体交互的场景吸引了他们。

(科幻电影的交互场景)

不过,现实世界里,三维的裸眼投影及触控交互,目前还在科研阶段,退而求次,几个年轻人便聚焦到二维的投影交互,在物体表面成像。

“投影是一种很传统的显示方式,但当投影与触摸交互、物体跟踪等AR技术相结合,将焕发出很大的生机。”这些年轻人笃定:“未来一定有这样的基础设施,让所有房间变成人可以在舒适状态下(不必戴AR眼镜)做全息交互的空间。而通过投影来做全息成像和交互,符合人类的直觉交互。”投影交互奠定了他们未来创业的大方向。

作为底层技术的投影交互,究竟要先应用于哪个场景?一个20年不曾革新的方向进入团队的视野:桌面和儿童教育场景,“儿童教育产品里,’屏'的逻辑已经20年没有变过了,从2000年左右的点读机至今,一直是屏幕的逻辑在掌控着孩子的学习。”

在冯翀的认知里,“学习场景的第一代交互是人和实物(书本)的交互。第二代交互是人盯着屏幕学习,内容在屏幕上呈现。但问题在于,实物(书本)和屏幕在同时争抢孩子的注意力。”

看到了机会的他们,要做的是第三代交互,即AR交互、虚实交互,“以颠覆过去20年人屏交互的逻辑”——重新回到人与实物(幕布)的交互,但是内容通过投影来增强显示。

在冯翀的构想里,整个家庭学习场景将走向无屏时代。可以明显看到,与市面上的有屏学习机相比,小光同学最大的突破之处在于采用“无屏学习”,以投影代屏幕。投影式AR利用投影在现实中真实成像,再通过投影交互技术实现触摸和手势控制。

在具体的产品形态上,深光科技聚焦家庭学习中的高频使用物品——灯。在具体的产品形态上,投影交互原则上可以承载在任何物品上。目前,小光同学有两种形态,一是高频使用物品——灯;二是原本的小投影机形态。


除了让人卸下屏幕外,小光同学也让人摆脱了穿戴式AR(如AR眼镜)的束缚。穿戴式AR的思路是将一块屏幕穿戴在眼睛上,从而实现“万物皆可屏”和虚实结合。但冯翀认为,AR眼镜应用于教育尚不成熟。用于教育场景的AR眼镜要迈过两道坎。其一是产品本身的坎,AR眼镜要解决眩晕感等问题,才能真的用于学习。其二是用户心理的坎,孩子好不容易摘掉现实的近视眼镜,家长或许并不想让孩子再戴上一个VR眼镜。

“我们认为,在室内应该把AR眼镜摘掉,用最舒适的方式去解决人机交互的问题。”

自2019年创业起,团队便开始不断研讨投影的光学方案、算法方案、人机交互体验方案等。

具体来看,除了没有屏幕,对孩子来说,小光同学的使用方式和有屏学习机的近似。整体来说,孩子上手操作难度不大。

在内容方面,按不同年龄段,小光同学有三个模式:2~6岁孩子适用儿童模式、6~12岁孩子适用学生模式、6~18岁孩子适用作业模式。此外,也有如前文所述的家长管控功能。

一直以来,对于有屏学习机,家长既担心屏幕的娱乐性强,孩子不专注学习,又担心它屏幕小导致伤眼。而且,孩子看完屏幕、再看纸张的用眼路径,容易分散注意力。

那么,冯翀口中的无屏学习就一定能解决这些痛点吗?在护眼效果上,无屏比有屏强多少?

冯翀解释道,在电子产品的护眼顺序上,通常是投影仪>大屏 >平板 >其它。

“这是因为,投影画面大,当眼睛在大画面上左右转、上下转的时候,眼睛的睫状肌得到放松。”

此外,为提升小光同学的护眼效果,团队也在迭代幕布,避免画面直射入眼的刺眼感跟眩光感。

据冯翀介绍,小光同学运用了纳米压印技术和表面光学技术来研制幕布。

“幕布是漫反射材料,本身对频率更高的蓝紫光反射耗损率更高,光效更高。再结合一些特殊工艺,比如表面晒纹的磨砂材料,就可以减少投影的蓝色光,减少眩光,成像就更像实物的效果,对眼睛的伤害更少。”

不用拉窗帘,小光同学也就能在室内的明亮环境中使用。

冯翀说:“投影本身能实现聚焦清晰。而之所以出现聚焦不清晰的情况,是因为光在各个地方不均匀导致的,这就能通过表面晒纹材质的磨砂处理和漫反射处理来优化。”

他认为,小光同学与大力智能学习灯们,尽管都是灯的形态,但实质却“天差地别”。小光同学的出发点是无屏学习和投影护眼,而大力智能学习灯们则依然是屏幕的交互,只是将屏幕与灯柱相结合。

同时他认为,“不能把屏幕做到灯本身上面,得把屏幕做到桌上”。

在灯柱上的屏幕交互本身跟学习行为是相互背离的。学习时,为了看得清楚,人的本能是习惯于拿近屏幕来看,但是灯又是一个得放在远处才能均匀照射的东西。这两点本身就矛盾。”

当前,由于智能学习桌的桌面会倾斜角度,深光科技也在和学习桌品牌定制相应的产品。

在载体上,除了家庭场景的”灯“的形态,深光科技还研发出便携版的投影机,体积更小更轻便。两款产品定价接近,场景不同,究竟哪个跑得更快,团队也在期待着。

在定价上,小光同学定价4280元左右,这相当于传统的有屏学习机的中高端价位(有屏学习机的产品线一般分三档,低端的在2500元左右;中高端的是3500-4000元;高端的在5000-7000元)。

未来,深光科技也不排除会上线低端和高端价位的产品。

为了打开销路,小光同学以众筹方式铺开,团队希望快速抓住无屏投影学习机的品类及品牌红利,占领用户心智。

9月3日,小光同学正式上线有品众筹平台,首日实现了100万元销售额的预期目标。

但这仅仅是一个开始。坚信“家庭学习将走向无屏时代”的团队将目标定为两年后实现10万台销量,并希望未来几年能占据25%-30%的有屏学习平板市场(学习机去年总的品牌市场在470万-500万台)份额。

02

耗费两年时间突破两道技术关卡

尽管这个团队在发展过程中实现了高校年轻科研团队与硬件行业老兵的结合,团队具有光学、算法、操作系统、硬件等多学科交叉背景。

但,冯翀回忆,2020年底,小光同学才开始着手设计灯的形态。也就是说,此前的2年时间,团队都在打基础,一心铺到AR投影的底层技术研发中。

那时,他们的挑战主要有两个:

其一,为追求高性价比,控制投影光机的制作成本。

其二,提高光学器件的分辨率(光效)。

过去,光学器件领域长期被DLP的投影器件垄断(DLP“Digital Light Processing”的缩写,即为数字光处理,也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来)。

另一种投影技术LCOSLiquid Crystal on Silicon,即硅上液晶,是一种基于反射模式,尺寸非常小的矩阵液晶显示装置。这种矩阵采用CMOS技术在硅芯片上加工制作而成)出现,成本更低,但它过去的光效偏低,成像效果不够清晰。这主要是因为,它以前使用塑料有机基底来制作偏正光学器件,所以耐温性较差、寿命较短、时间较短,容易受紫外线的影响而黄化。

为此,团队需要做的是,不断尝试各种材料,在不同的材料上去做纳米压印的切线技术(Nanoimprint Lithography,纳米压印技术通过接触式压印完成图形的转移,相当于光学曝光技术中的曝光和显影工艺过程,利用刻蚀传递工艺将结构转移到其他材料上),提升偏正光学器件的偏光转换效率。

冯翀回忆,最初研发时,光学器件的良品率很低,每次测试,都会冒出各种小问题,要么不清晰,要么不对焦……“其实这些问题其实都不难,比如是用螺丝固定、打胶固定,还是螺丝+打胶一起固定这类问题,但却是一些繁复的工作,需要一次次测试。

投影式AR能够比较好地避免穿戴式AR束缚身体和用户体验欠佳的问题,硬件成本和应用生态构建的难度也相对较低,是现阶段实现AR规模化应用较好的硬件形态。冯翀说。

虽然目前国内并无相似产品,但,大厂未来会盯上这个市场吗?

他并不担心大厂会携技术和资金实力入局。做这件事要突破的核心技术(算法、光学材料)属于产业链最远的两端。算法属于软件技术的顶端,而材料属于硬件技术的底端,互联网大厂通常不擅长把这最远的两端捏合起来。即便他们要做,还面临与传统学习机业务线的内部博弈问题,也需要一定的战略耐心。

我们要让自己跑得更快,让其他创业公司追不上我们。冯翀说。

03

“万物皆可投”的投影式AR宇宙

除了教育场景,投影交互还能应用在哪些场景?

投影交互会往通用化方向发展。办公娱乐方向的AR投影魔方、车载智能座舱方向的AR投影……这些都是深光科技目前在研发的产品线。

更远的未来,他描绘了技术演化进程中投影式AR的宇宙。

第一个阶段,在桌面交互时代,投影在平整表面能够做到成像和交互。桌面交互也是目前AR投影最成熟的应用领域,已可承载教育、办公、桌游等应用场景。

第二个阶段,从AR投影平面变到AR任意表面成像交互。随着AR投影逐渐具备自适应的场景认知和移动能力,将进入任意表面交互阶段。这意味着,AR投影可以作为基础设施,将非智能空间改造成智能空间,可以在智能汽车、智慧家居等场景打造沉浸显示、超感交互的空间。

在餐厅,当人在吃饭的时候,AR投影显示人吃了多少卡路里,还能吃多少;在客厅,人在健身的时候,前面出现一个AR投影,教人怎么运动……这些都是有屏出现的场景,但它又不是屏,而完全突破了屏幕的限制。

到了第三个阶段,远场的全息成像交互成为可能。所谓远场的全息成像交互,指的是,现在的全息成像遵循定点逻辑——把发光器件放到某个地方,用户需要走到发光器件面前才能看到全息成像。但从体验来讲,这种交互其实是反用户的。真正的全息成像应该是以用户为中心,远场的全息成像是,成像就应该在用户的眼前,无论用户在什么地方。

如果这样的技术(需要突破远场成像、实像成像、空气取材介质生成三大问题)成熟了,每家每户到时可能都需要这样一个设备作为基础设施,来提供真正友好的第三代人机交互。AR投影将进入全息交互阶段,真正带人类走进科幻片里的场景。

据介绍,目前,深光科技的投影触控技术已可实现一定的环境自适应能力,能够在曲面上成像和触控,甚至实现在掌心投影上的跟踪与交互。

据冯翀介绍,深光科技的交互技术目前已与新能源车厂、服务机器人厂商等合作伙伴达成合作,未来还将不断探索AR投影技术在更多场景的应用。

如果能到AR投影的第二个阶段,深光科技会成为一家IoT领域的万物互联的厂商。

随着需求崛起,教育硬件还有哪些品类创新的可能?VR投影或许是答案之一。正如深光科技Pre-A轮投资方峰瑞资本投资副总裁咸金彤所言,AR交互与触控投影技术的结合,很有可能在教育硬件行业塑造出全新的硬件品类,这其中也蕴含着很大的塑造新品牌的几率。

桌面学习的洪流是否会由有屏学习流向无屏学习,奔向一个更护眼、高效的未来?目前尚无答案。这些年轻锐气的创业者们,正带着热情,投身其中。

END

本文作者:徐晶晶

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