眼球的涂鴉

陳婧

病房里播放的是“超級瑪麗”的音樂，“超級瑪麗”依然歡快地跳躍著去擊打金幣。一位病人正舒服地躺在床上玩著這款經典的游戲，懶散的玩家到處都有。但最讓人吃驚的是眼前這個玩家不用游戲手柄，也不用鼠標，而是戴著一副眼鏡操控著屏幕上的小人。他全身正在運動的地方，只有眼球——不幸的是，他全身能夠運動的地方，也只有眼球。

這是一位肌萎縮性脊髓側索硬化癥（ALS）患者，這是一種罕見的遺傳性疾病，也被稱作“漸凍人癥”。病人整個發病周期往往只有短短的數年時間，隨著呼吸肌肉的逐漸萎縮而逐漸走向生命的終結。如果要舉出一個代表人物，大概就是當代最杰出的物理學家史蒂芬·霍金。在外界看來，一旦得了這種疾病，只能終身癱坐在輪椅或是床上，可以“運動”的只有他們的內心和精神世界。

托尼·關(Tony Kwan) 就是一位ALS癥的病號，而以前他是風靡洛杉磯街頭的著名涂鴉藝術家，別名Tempt One，現在的他與藝術創作或許永久絕緣了。但讓他重拾希望的是來自美國紐約的三名藝術家詹姆斯·鮑德里(James Powderly)、扎荷·利伯曼(Zach Lieberman)和伊文·羅斯(Evan Roth)，他們合作用低成本的方案，嘗試讓他用眼睛寫字和涂色，重新在屏幕上創作涂鴉作品。而且，這些作品被激光投影到洛杉磯街頭的建筑上，托尼的藝術生命復活了。

這副神奇的讓托尼重新恢復藝術創作的眼鏡，被命名為眼球打字機(Eyewriter)。只要用眼球就可以控制它寫作、畫畫，而且Eyewriter團隊小小地控制了硬件的制作成本，并將軟件做成了開源軟件，其他人可以使用它。隨著1.0版本的完成，現在正進行的升級版本開始朝向和涂鴉無關的功能，用戶可以用它來做其他事情，諸如瀏覽網頁，用眼球進行文學創作，那些肉體沉重如“潛水鐘”，但內心渴望像“蝴蝶”般自由飛翔的人，已經起飛了。這項充滿著愛的藝術發明，獲得了奧地利電子藝術大獎(Prix Ars Electronica)、Brit Insurance Design Awards設計大獎和FutureEverything創新大獎。

這項發明除了為個人表達提供了一種全新的操作模式，同樣對人類視覺極限的傳統觀念提出挑戰，也極有可能促進視覺控制系統的誕生，尤其是專門針對飛行員、駕駛員和外科醫生等的視覺控制系統。談到他和朋友們“創作”的這件獨特的作品，鮑德里有著美國人常有的幽默，也有著從骨子里透出的不服輸的勁頭——“既然你覺得它是不可能的，何不把它變成一種可能？”

記者：你們怎么會想到為托尼去發明這臺“眼球打字機”？

鮑德里：我曾經在美國國家航空航天局擔任項目高級工程師，目的是把探路車送到火星，但我發現自己越來越不太適合這份工作，后來就放棄了，從那里辭職，和利伯曼一起組建了Eyebeam公司，從事與視覺相關的藝術創作。我們第一個成名的作品是用激光在高樓大廈的表面創作五彩的涂鴉，看起來就和真的涂鴉一模一樣，這一下子在觀眾和媒體中產生了轟動。各地都邀請我們去進行表演，演示我們的作品。當我們在洛杉磯展示激光涂鴉藝術的時候，我們遇到了傳奇性的涂鴉藝術家托尼，并成為了好朋友。但自從2003年托尼被診斷患有ALS癥之后，他逐漸失去了運動能力，直到現在這樣，只剩下眼球可以活動。我們最希望的就是讓托尼重新創作他的涂鴉。

記者：能否簡單給我們解釋下眼球打字機到底是什么？

鮑德里：我們用一臺攝像頭指向使用者的眼睛，使用者會根據屏幕上的指示調整自己的視線，并調整亮度和對比度這樣的參數，準備開始創作。當使用者專注于一個特別的位置，軟件會記下這一點，這樣使用者可以拉出線條，寫出單個字母。然后，使用者用單個字母組成單詞，做出3D效果、做出陰影、變換顏色、填入背景。最后可以保存你畫的圖，把它們上傳到服務器。

記者：這個項目對你們來說，最大的挑戰是什么？

鮑德里：在正常情況下，眼球的本能移動幾乎不可能滿足書寫出工整字母或者畫出漂亮作品的要求。雖然我們可以控制眼球以復雜的路徑來運動、靈活地捕捉物體影像，但平滑的控制幾乎是不可能的。眼球活動極不規律，總有飄忽不定的位移，這使得用視線來繪畫和書寫非常困難。因此，通過眼球捕捉影像、文字，并將其投射到特定介質上的技術一直以來都是一個難題，當前用到眼球運動的設備，只允許用戶選擇顯示在屏幕上的東西，但不能自由畫出字符。

記者：你們的解決方案是什么？

鮑德里：當中最關鍵的可能是我用C++語言和openFrameworks框架編寫的一個大型但簡便的輸入界面。經過三次修改，這個界面變得更符合眼球輸入的習慣，并且能夠滿足托尼創作時的需要。另外一項工作是把蘋果MacOS系統與平視顯示系統的鼠標，用程序把兩者聯通起來，通過電腦將它們映射到屏幕上，當眼球盯住顯示器的某個位置時，就可以模擬出鼠標進行點擊的動作。

記者：那視線的追蹤和捕捉以及讓視線平滑的移動，你們又是如何做到的呢？

鮑德里：眼球的捕捉主要是通過瞳仁進入攝像頭的位置進行比對的，然后利用序列定標的方法，在計算機顯示器或者投影儀上，描繪出對應的瞳仁移動的軌跡。在這個過程中，我們使用的是GSL代碼，借助了科學計算函數庫（GNU Scientific Library）。不過值得一提的是，當你使用紅外光照亮眼球之后，通過加了濾光片的紅外感知攝像頭來觀察它，虹膜會完全變成白色，而瞳孔則呈現高對比的黑色圓點。這使眼球追蹤更簡單。為了弄出一些紅外照明，我們用彈簧夾、IR LED燈和2節電池座制作了一個IR LED 回路，使瞳孔更加清晰、可辨別。只要通過調整對比度和亮度，就能獲得眼部活動的最佳圖像。序列定標，就是通過軟件顯示一系列點組成的軌跡，戴著眼鏡的人需要做的就是盯住那些顯示在屏幕上的點，就可以知道眼球相對于屏幕的定位了。

記者：這樣眼球就可以開始“拿起畫筆”繪畫了么？

鮑德里：有很多像Mytobji眼球繪畫軟件的開發商，他們通過時間控制的界面，調用按鈕用于繪畫。在我們的系統中，綁定了這樣的眼球繪畫軟件，利用類似的原理，讓使用者只要凝視一段時間，就可以選擇給整個圖形添加陰影部分，把某個色塊涂成黃色，把它填入背景，最后通過數據卷標進行HFP或者HTTP的上傳。

記者：聽說你們制作這個“眼球打字機”的成本非常低廉，只有50美元？

鮑德里：我們用了下面的配件和材料來制作無焊接的“眼球打字機”，一副攝像頭支架，一副便宜的眼鏡，一卷鋁線和3個彈簧夾，2個IR LED燈，1個PS3不變焦攝像頭，紅外濾光片，一卷線膠繩和電池座就可以了。如果去購買一副已經制成的眼球追蹤器，花費可能在1萬到1.5萬美元。但是，我們的成本差不多只有50美元，而且是我們自己動手做出來的，第一項材料中的那副眼鏡來自加州海灘上買的太陽眼鏡。

記者：“眼球打字機”已經被很多人看到了光明的商業前景，你們對它的未來是如何規劃的？

鮑德里：我們在做的事情不是希望去掙錢，而是發自內心的吶喊。當我們深愛的人因為ALS癥或者中風等種種原因癱瘓在床上，失去了行動能力，他們迫切需要這樣一個工具去與其他人進行交流。我們獲得FutureEverything創新大獎的時候，也曾經獲得一筆獎金，我們可以像其他創業企業那樣用于市場投入，最后高價賣出，大賺一筆，但我們的目的就是幫助癱瘓的病人與其他人交流，創造自己的藝術作品。盡管現在托尼還只是唯一的使用者，但在將來我們會創造一個網絡，讓更多的開發者參與進來，發現更多有意思的功能，最終改善殘疾人的生活。