Wie funktionieren intelligente Brillen?

Smart Glasses sind das nächste große Ding in der tragbaren Smart-Technologie. Sie bieten die Möglichkeit, die Technologie unserer Smartphones direkt zu unseren Augen und Ohren zu bringen.

2013 brachte Google die erste Datenbrille auf den Markt. Der Google Glass Explorer war ein kommerzieller Misserfolg, aber seitdem haben mehrere Unternehmen ihre eigene Version von Datenbrillen auf den Markt gebracht, und das Feld wird von Monat zu Monat spannender.

Wie funktionieren Datenbrillen? Sind sie so kompliziert, wie sie klingen? Lesen Sie weiter, um es herauszufinden.

Was sind intelligente Brillen?

Smart Glasses sind tragbare Computerbrillen, die verschiedene Funktionen haben können. Einige überlagern Informationen im Sichtfeld wie ein Augmented Reality (AR)-Overlay. Einige bieten möglicherweise die Möglichkeit, Anrufe anzunehmen und Musik zu hören, bieten jedoch keine visuelle Ausgabe. Andere können je nach Beleuchtung einfach die Dunkelheit der Linsen ändern.

Grundsätzlich zielt eine Datenbrille darauf ab, die drahtlose Funktionalität von Smartphones und ähnlichen Geräten direkt auf Ihr Gesicht oder Ihren Kopf zu übertragen. Smart Glasses können entweder berührungsgesteuert oder vollständig freihändig sein. Sie können es Ihnen ermöglichen, Anrufe zu tätigen oder Nachrichten zu beantworten, Fotos und Videos aus Ihrer Sicht aufzunehmen, Musik zu hören, mit Apps zu interagieren, die GPS-Navigation zu verwenden oder ein AR-Overlay anzuzeigen.

Intelligente Brillen haben auch erhebliche Möglichkeiten Fähigkeiten in verschiedenen Branchen, einschließlich Logistik, Gesundheitswesen und Bau.

Aus welchen Teilen bestehen Smart Glasses?

Damit Datenbrillen ähnliche Funktionen wie Smartphones und andere Geräte bieten, müssen sie einfach gesteuert werden, über mehrere Sensoren verfügen und visuelle und akustische Ausgaben erzeugen.

Hier sind die funktionalen Teile von Datenbrillen und wie sie funktionieren.

Audiofunktion

Intelligente Brillen können die Möglichkeit bieten, Anrufe entgegenzunehmen oder Videos anzusehen. Diese und viele ähnliche Funktionen erfordern eine Audioausgabe. Anstatt Lautsprecher zu verwenden, übertragen einige Datenbrillen den Schall über die Knochenleitung und nicht über die Luft an die Cochlea (Ohrknochen). Dabei werden Vibrationen vom Brillengestell über den Schädel an die Cochlea gesendet, wobei das Trommelfell umgangen wird.

Ein Mikrofon

Die meisten Datenbrillen verfügen über ein kleines Mikrofon, das Ihre Stimme und Umgebungsgeräusche aufnehmen kann. Dies ist für Datenbrillen erforderlich, die über Sprachsteuerung verfügen, über Anruffunktionen verfügen oder Videos mit Audio aufnehmen.

Computerprozessor

Wie jeder Computer benötigen Datenbrillen eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Dieser wird normalerweise in einem der Arme des Rahmens gehalten und muss daher klein sein. Normalerweise ist die CPU gleich oder ähnlich einem Smartphone-Prozessor, wie dem Qualcomm Snapdragon XR1.

Die Mensch-Computer-Schnittstelle (HCI)

So steuert eine Person ihre Datenbrille. Die Mensch-Computer-Schnittstelle muss für Brillen gelten, sodass typische Bedienelemente wie Touchscreen oder Computermaus ungeeignet sind.

Stattdessen können Datenbrillen durch eine oder Kombinationen der folgenden gesteuert werden:

• Tasten.
• Spracherkennung.
• Gestenerkennung.
• Eye-Tracking.
• Fernbedienung (über Smartphone).

Linsen

Wie normale Brillen können viele Datenbrillen mit unterschiedlichen Gläsern ausgestattet werden. Dies können Brillengläser mit Sehstärke (für Sehschwäche), Blaulichtfiltergläser für den Computergebrauch oder „intelligente“ Brillengläser sein, die je nach Umgebungslichtbedingungen dunkler werden.

Kamera

Viele Datenbrillen benötigen eine Kamera. Google Glass Explorer geriet unter Beschuss, weil es ständig umliegende Personen aufzeichnete, was für jede Datenbrille ein erhebliches rechtliches und ethisches Problem darstellte. Die Kamera wird zum Filmen und Analysieren durch die Brille verwendet, sodass ein AR-Overlay möglich ist.

Einige neuere Datenbrillen enthalten keine Kamera. Diese bieten normalerweise nur Audiofunktionen.

Anzeige: Gebogene Spiegel und Wellenleiter

Das Display war bisher der schwierigste Teil bei der Entwicklung von Datenbrillen. Werfen wir einen Blick auf einige der Technologien hinter den AR-Displays in Datenbrillen.

Es gibt zwei Haupttypen von Displays für Datenbrillen. Dies sind das Curved-Spiegel-Display und das Waveguide-Display.

Ein gebogener Spiegel funktioniert, indem er ein Bild auf einen gebogenen Spiegel projiziert, der das Licht direkt in das Auge des Trägers reflektiert. Das Problem beim Ansatz mit gekrümmten Spiegeln besteht darin, dass das Gerät sperriger sein muss und das Bild weniger scharf ist.

Wellenleiter hingegen sind eine Reihe neuerer Technologien (von denen viele noch in der Entwicklung sind). Diese schließen ein:

• Beugender Wellenleiter.
• Holographischer Wellenleiter.
• Reflektierender Wellenleiter.
• Virtuelle Netzhautanzeige.

Ein Wellenleiter funktioniert, indem er projiziertes Licht vor Ihren Augen „biegt“, um ein Sichtfeld anzuzeigen (einschließlich 3D-Augmented-Reality-Objekten). Das Licht wird durch ein fast vollständig durchscheinendes Stück Kunststoff oder Glas geschickt, das Licht entlang des Materials reflektieren soll. Das Licht prallt entlang des Wellenleiters zum Teil vor dem Auge und projiziert dann ein Bild direkt auf das Auge.

Ein Problem bei Wellenleitern ist das begrenzte FOV, das sie bereitstellen. Der HoloLens-Wellenleiter bietet beispielsweise ein Sichtfeld von 30-50 Grad, während das normale menschliche Sehvermögen etwa 220 Grad beträgt. Es gibt einige Behauptungen über 100+-Grad-FOV-Wellenleiter, aber keiner hat derzeit das Proof-of-Concept-Stadium überschritten.

Das Hauptproblem besteht darin, dass eine Erhöhung des FOV eine Erhöhung der Größe der Wellenleiter und der Bauschigkeit der Gläser bedeutet.

Eine weitere Herausforderung ist die Auflösung. Intelligente Brillen müssen ein hochauflösendes Display haben, um realistisch zu sein oder um Details (wie Text) zu unterscheiden. Die Herausforderung besteht darin, dass Datenbrillen im Gegensatz zu einem Bildschirm, den Sie direkt anzeigen können, über ein komplexes optisches System verfügen, das die Auflösung beeinträchtigen kann.

Fügen Sie weitere Komplikationen wie Farbgenauigkeit und reale Verzerrungen hinzu, und es ist unglaublich schwierig, ein hochwertiges Display zu erstellen.

Wie sehen aktuelle Smart Glasses aus?

Es gibt Dutzende von im Handel erhältlichen oder in der Entwicklung befindlichen Datenbrillen. Keine ist perfekt und viele sind teuer, aber die Technologie schreitet schnell voran. Hier zwei Beispiele aktuell verfügbarer Datenbrillen.

Amazon Echo-Rahmen

Das Amazon Echo Smart Glasses sind nicht AR, bieten also keine visuelle Anzeige. Stattdessen sind sie mit vier direktionalen Lautsprechern und einem Mikrofon ausgestattet, damit Sie Musik hören, Ihr Alexa Home steuern oder Anrufe tätigen können.

Vuzix-Klinge aktualisiert

Dies ist eine richtige AR-Brille, die eine vollständige Wellenleiteranzeige über dem rechten Auge bietet. Mit einer 8-Megapixel-Kamera und Sprachsteuerung ermöglicht die Brille dem Benutzer, Fotos zu machen, eine Auswahl an Spielen zu spielen, Streaming-Dienste anzusehen und mehr.

Die Zukunft der Augmented Reality

Smart Glasses haben seit dem ersten Versuch von Google einen langen Weg zurückgelegt. Inzwischen gibt es Dutzende von Herstellern, und die Technologie schreitet mit enormer Geschwindigkeit voran. Mit neuen Waveguide-Displays in der Entwicklung, die bessere Auflösung, Sichtfeld und Klarheit als je zuvor bieten, ist die Zukunft der AR spannend.

Kommerziell erhältliche AR-Brillen sind noch teuer und lassen etwas zu wünschen übrig, aber wer weiß, was die nächsten Jahre bringen.

Bildquelle: Dan Leveille/Webseite

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