戴上這副“魔鏡”，造物吧！

程曼祺

頭戴科幻感十足的黑色“眼鏡”，一個一身黑衣的男子踱步到舞臺中央，他面前擺著一張空無一物的方桌。就在這張小小的方桌上，他當著在場幾百人的面，表演“憑空造物”。

這不是魔法，黑衣男子也不是“造物之神”，而是一位工程師。在6月15日舉行的美國E3游戲會展上，他成功地把游戲中的虛擬仙境“搬到了”舞臺中央的方桌上。隨著工程師的指令，一個有山川、城堡、樹木的世界在桌上誕生，看起來觸手可及。

“創造一個世界。”當他平靜地念出這句“咒語”時，現場爆發出掌聲和驚嘆。曾經的科幻場景，現在變成了科學事實。

“憑空造物”的秘密

“憑空造物”的秘密，藏在工程師戴的“眼鏡”中——微軟的最新產品，HoloLens。

它是世界上第一款，也是目前唯一一款獨立的“全息計算機”，能讓使用者在真實物理空間內，看到虛擬的三維全息圖像，并與之互動，因其“魔法”般的酷炫功能，被戲稱為“黑科技”。

在今年1月亮相后，HoloLens引起了持續關注。來自各地的記者在春寒料峭時節涌到西雅圖的微軟總部試戴機器。到了夏天，E3展會上的游戲玩家又為它的“魔力”沸騰。

“創造一個世界。”工程師對著眼前空空的桌面說，一團流沙般的白色物質隨即從桌子中心涌出，迅速擴散，然后均勻地鋪滿了桌面。很快，沿著桌邊，一圈圍欄又“長”了出來，“沙地”中心隨即塌陷，一個奇妙的世界從桌底緩緩升起，展現在眼前的是陡峭的懸崖、宏偉的城堡和蔥蘢的樹木。一切如樂高積木，有著實物的形體，但它們又全是光的幻象。

記錄這神奇一幕的視頻在網上被全球觀眾點播了270多萬次。

正如工程師在一張小桌上構造虛擬建筑，真正的建筑師也能通過這款產品，直接在現實空間構造虛擬的三維建筑模型，并快捷地修改其形狀和大小。

通過與凱斯西儲大學和克利夫蘭醫學中心的合作，該團隊在醫學教學領域也開發出了創新性的應用。

無需進入解剖室，也無需劃開誰的皮囊，在整潔的教室里，戴上這款產品的學生，輕盈地在空中一點，一個三維人體就會出現;手指再橫向一撥，人體一分為四，其他三個“分身”是血液系統、骨骼和肌肉組織。

學生還可以從骨架中抽出一根，把它“折斷”，以觀察不同的骨折情形。心臟等器官也可被單獨抽出，并被剖開，好讓學習者觀察其內部結構。同理，這款產品也可以用來觀測化學分子結構、DNA結構、建筑和雕塑。

戴上魔鏡，踏上“火星”

對等不及想試戴它的人來說，《連線》雜志記者杰西·亨佩爾是另一位值得羨慕的人。去年10月，她就見到了還未發布的原型機，是第一個試用HoloLens的“外人”。

在一個秘密的地下實驗室里，每個房間都在測試產品應用。其中，讓亨佩爾最難忘的“魔法房間”是“火星”。

她打了一個向上的手勢，一瞬間，就“實實在在地踏上了火星”。隔壁房間的美國宇航局科學家杰夫·諾里斯也加入了她的“火星探索”。他與微軟的團隊一同開發了此應用。“他出現在我的視野里，是一個金色的三維人形。”亨佩爾說。

HoloLens投射新聞信息流

HoloLens模擬游戲

HoloLens輔助3D建模

HoloLens收看視頻和查看天氣

這涉及HoloLens的一項重要功能：不同使用者之間的遠程交流。

諾里斯能看到亨佩爾眼中的世界，而在亨佩爾看來，“人偶諾里斯”的眼部會射出一道虛線，指向他正在觀察的物體。

順著這道虛線，亨佩爾蹲下來檢查一塊巖石碎片，通過幾個手勢，她向“好奇號”探測器發出指令，搜集這塊沉積物。

在未來實際的太空探索中，宇航員將能借助這款產品控制真實的探測器。

這是除了“與全息圖像互動”、“多人遠程合作”外，該產品的另一個重要應用方式：通過融合虛擬與現實，實現新型的人機互動和人與環境的互動。

回想起這次“火星漫步”，亨佩爾字里行間透出激動：“我在火星上漫步，這實在太真實了，以致我雙腿打顫。”

魔鏡背后的技術并不新鮮

令普通人震驚到“雙腿打顫”的HoloLens，在科學界看來，并不新鮮。其背后的“增強現實技術”歷史悠久。

近100年前，增強現實技術的雛形就已出現，其最早應用是一戰時的一種殺人利器——光學瞄準圈。這種投射在戰斗機座艙罩上的虛擬光環可以自動修正，鎖定敵機。

就功能和原理而言，HoloLens也不新鮮。其實早在1968年，頭戴“機械章魚”一樣的巨大設備，冒著被“燒腦”的風險，人類就第一次在現實空間里看到了虛擬的三維圖像——雖然那只是一個透明的立方體邊框。

“顯示技術”能使我們看到虛擬的三維全息圖像。這是一場“光的魔術”——全息圖像其實是設備自身投射的光線，這些光線通過該產品鏡片中的數層彩色透鏡，最終抵達眼底，讓大腦以為看到了真實的物體。

僅有“光之魔法”還不夠。和營造虛擬環境的“虛擬現實”技術不同，增強現實技術還需要天衣無縫地融合虛與實，這就需要識別和跟蹤技術。“識別”指識別現實空間，以保證虛擬物體落在正確的位置;“跟蹤”，則是跟蹤使用者的移動軌跡，以保證使用者在移動時，眼中的“光之幻象”能處于固定位置。

在具體運行時，該產品會先用深度攝像頭收集真實空間的信息，這種攝像頭能獲取標示了真實物體到攝像頭距離的“深度圖”。接著，“同步定位與建圖系統”會用多張深度圖，疊加成完整的三維場景。如此，在會展上，那位演示者才能把游戲場景不偏不倚地搬到小桌上。

以上所有技術的實現，都有賴于強大的計算能力。除了一般計算機擁有的“中央處理器”和“圖形處理器”，這款產品中還內置了一個微軟自己研發的“全息處理器”，每秒可以傳輸兆兆字節的數據，是該產品的核心部件。

為了配合使用者的移動，打造環繞聲效果，并實現“眼神”、“手勢”、“語音”等多種互動方式，該產品中還裝載了許多其他傳感器，它們都不露聲色地藏在其流暢的外表下。

真能啟動“咒語”創造一個世界嗎？

浙江大學計算機學院教授鮑虎軍表示，要制作這種增強現實設備能使用的內容，目前的代價仍很高。降低生產成本，是一個難點，同時也是一個很有前景的領域。他同時認為，短期內，這款產品不適合普通消費者，因為“識別技術”也是一個難點，在隨機場景內，該產品也許不能如演示中那樣，對真實房間進行精確建模。

這款新產品需要解決的問題還包括視野較小。據試戴過真機的人介紹，在側頭或向下看時，視線容易游離出它的“魔法場”。續航能力和充電速度也是問題，要替代目前的智能手機終端，這款產品要保證數小時以上的續航。

微軟已宣布，將在2016年推出這款產品的企業版;納德拉還聲稱，在Windows10的時間框架內，將推出消費者版。

近100年過去了，用于戰斗機瞄準圈的技術，如今化身增強現實的酷炫設備。不遠的將來，它真能啟動那句令人沸騰的“咒語”創造一個世界嗎？那會是一個怎樣的世界呢？