Kouzelný skok, nebo humbuk? Jak v praxi fungují miliardové AR brýle Magic Leap

O brýlích Magic Leap One od startupu Magic Leap, který v pěti investičních kolech dokázal získat 2,3 miliardy dolarů, už toho bylo napsáno hodně. Ale protože se naše firma specializuje na nasazování rozšířené a virtuální reality v průmyslu, chci se na Magic Leap podívat z tohoto pohledu.

Brýle jsem měl k dispozici týden (za zapůjčení děkuji Janu Horskému z Infinite.cz), takže se nebudu zabývat snadností nebo nesnadností vývoje pro ně, ale obecně jejich použitelností v průmyslu vyplývající z konstrukce a softwaru.

Nedomyšlená konstrukce

Brýle jsou konstruovány jako pevný prstenec kolem hlavy, kde výpočetní jednotka a baterie jsou připojeny kabelem ze zvláštního „puku“. Toto řešení skýtá pro průmysl několik problémů:

• To, že jsou brýle uchyceny bez nějakého mezičlánku přímo na hlavu uživatele, velmi ztěžuje jakoukoliv montáž na helmu, respektive nebude možné s brýlemi vůči helmě manipulovat. V průmyslovém prostředí je totiž často třeba mít možnost odklopit nebo posunout brýle při nutnosti mít helmu stále na hlavě. A to hlavně v situacích, kdy aplikace v brýlích neběží a jasné světlo za vámi se odráží v brýlích zevnitř, takže nevidíte okolní prostředí.
• Magic Leap zvolil řešení, kdy jsou součástí konstrukce brýlí obroučky. Zřejmě je to z důvodu, že potřeboval pod oči dostat snímače zornic pro automatickou kalibraci IPD. Problém tohoto řešení spočívá v tom, že tím velmi omezili periferní vidění uživatele, jak ze stran, což je nebezpečné v průmyslovém provozu, tak odspoda, což je ještě horší, přesně tam totiž většinou číhá schod. Zároveň je to směr, kde očekáváte klávesnici.
• Není mi úplně jasné proč, když už Magic Leap zvolil konstrukci s omezeným periferním viděním, nejsou na brýlích lícnice na tvář jako u VR brýlí. Ve formě plastového štítku je mají dokonce i jinak otevřené HoloLens kvůli eliminaci parazitních odrazů prostředí za uživatelem.
• Magic Leap se rozhodl snížit hmotnost toho, co nese uživatel na hlavě tím, že baterii a výpočetní jednotku dal bokem. Podobné řešení používá také DAQRI (mimochodem se stejně problematickým periferním viděním). Puk a brýle (bez ovladače) dohromady totiž váží 810 gramů, což je opravdu hodně. HoloLens mají vcelku 579 gramů. Pokud bychom chtěli na helmu namontovat brýle i puk, dostaneme se někam k 1200 gramům, což je neúnosné. AR helma od DAQRI má 1000 gramů a ukázalo se to v praxi jako příliš.
• Kabel má samozřejmě další nevýhody. V průmyslových provozech je komplikované prostředí a zachytit se někde kabelem může být i nebezpečné. Tady přichází další nedomyšlenost, kabel totiž nejde odpojit. Pokud by si uživatel mohl vzít puk pod kombinézu a následně si kabel připojit k brýlím v helmě, byla by oddělená výpočetní jednotka vcelku použitelným řešením. V případě napevno montovaného kabelu to ovšem bude dost problematické. S tím samozřejmě souvisí i to, že kabel bude nejspíš nejvíce namáhaná část, která ale nejde snadno vyměnit.
• Magic Leap umístil všechna tlačítka na puk. Je fajn, že nebudou na brýlích překážet montáži na helmu (u HoloLens po montáži ztratíte přístup k ovládání hlasitosti a jasu), průšvih ale je, že pokud musíte mít puk pod pracovním oblečením, nedostanete se k nim už vůbec.

Nedomyšlené zorné pole

HoloLens jsou kritizovány za malé zorné pole. Magic Leap One je mají o něco málo větší, především pak díky zvolenému formátu 4:3, který je určitě přirozenější. Ideální by byl formát 1:1. Bohužel Magic Leap toho nedosáhl nějakým zásadním zlepšením technologie světlovodů, ale tím, že prostě nacpali brýle mnohem blíž k oku uživatele, zřejmě i kvůli snímání pohybu očí.

V praxi má tak eye box u Magic Leap One jen 26 mm, což je dokonce míň než 31 mm u HoloLens. Výsledkem je tak jen nepatrně větší zorné pole za cenu, že není možné si vzít pod Magic Leap dioptrické brýle. Hlavně je to ale velmi nepříjemné pro oči. Osobně si vůbec nejsem jistý, jestli jen minimálně větší zorné pole a snímání IPD za takto zásadní problém v ergonomii stálo. Skoro bych řekl, že ne.

„Lightfield, photonic chips“ a další PR nesmysly

Rony Abowitz, prezident Magic Leapu, se na Twitteru oháněl celou řadou termínů způsobem, kdy každému v oboru muselo být jasné, že tady něco nehraje. Navíc Magic Leap zveřejňoval videa, která byla jednoznačně spíš z oblasti sci-fi než realita. Tady je asi nutné udělat malou odbočku a vysvětlit aspoň pojem lightfield, který má Abowitz tak rád.

Všechny dnešní komerční AR i VR systémy zobrazují virtuální objekty s pevnou hloubkou ostrosti a nutí tak uživatele ostřit na konstantní vzdálenost, a to i v případě, že se virtuální objekty nachází různě daleko. Lidské oko ale funguje tak, že neustále ostří tam a zpátky, naše svaly ani nejsou stavěné na to, aby delší dobu zůstávaly v nějakém statickém stavu. Tím, že navíc mozku ukazujeme, že je něco v určité vzdálenosti, a zároveň nutíme zrakový aparát ostřit jinam, ho unavujeme. Výsledkem může být bolest hlavy a zkažené oči (proto se VR nedoporučuje dětem, které ještě nemají zrakový aparát zcela vyvinutý).

Do našeho oka totiž obraz nepřichází jako rovnoběžné světelné paprsky generované displejem, ale ze všech směrů. Technologii, která toto dovede, se říká lightfield. Experimentální technologie toho dosahují buď projekcí světla nebo laseru na pole mikročoček, nebo pomocí holografických displejů (interferenční display, na který se svítí laserem).

Nic z toho ale samozřejmě nedovede technologie postavená na LCOS displeji a světlovodech, jako mají Magic Leap One nebo HoloLens. V Magic Leap tohle doufám ví, ale zřejmě si mysleli, že když použijí mnoho vrstev světlovodů (člověk rozezná asi 25 úrovní hloubky ostrosti) bude to „skoro“ jako lightfield bez paralaxy a novináři jim to zbaští. Což se povětšinou stalo. Jenže použít tolik vrstev je nereálné, příchozí světlo je zdeformované a je ho málo. A tak se v Magic Leapu chytili do pasti vlastního PR.

Magic Leap má dvě vrstvy světlovodů pro rovinu ostrosti ve zhruba 2 m a v nekonečnu, aby alespoň trochu byli lightfield, i když nejsou. Kromě toho, že je to zcela k ničemu, to zvětšuje váhu brýlí, výrazně to zhoršuje kvalitu obrazu a zhoršuje úhlové rozlišení brýlí.

Hlavně to ale snižuje světelnost a průhlednost. V průmyslu se za minimum považuje průhlednost 80 procent, HoloLens mají cca 60 procent, což je na hraně. Magic Leap One mají pouze kolem 30 procent.

Magic Leap One mají novější a odhadem asi čtyřikrát výkonnější procesor než HoloLens, stejně tak GPU. Na některých demonstračních aplikacích je to vidět. Bohužel ne na klíčových funkcích, jako je inside-out tracking a spatial mapping.

Opakuje se tak situace jako u DAQRI, kdy jsou tyto funkce implementovány na obecném, i když výkonném hardwaru, který se ale nemůže rovnat na míru pro tyto účely postavenému HPU čipu na technologii FPGA u HoloLens. Spatial mapping je tak o něco pomalejší a citlivější na světelné podmínky, kvalita inside-out trackingu je asi jako u ARCore na Androidu (on ostatně LuminOS je převlečený Android).

Zajímavým počinem je ovladač. Pro některé účely je to lepší než využívání gest, u kterých vás po určité době bolí ruce. Bohužel pro jeho snímání Magic Leap používá elektromagnetické buzení, a ne optiku, což má za následek citlivost na kovové předměty a elektromagnetické pole.

V praxi je to tak v průmyslu zcela nepoužitelné, a to i tam, kde je povolená rádiová komunikace, což je ne všude možné. Už položení ovladače na běžné kancelářské křeslo, které má ocelovou konstrukci, způsobí „ujetí“ ovladače od jeho skutečné polohy asi o 10 centimetrů. Co by se dělo v okolí běžících elektromotorů, si radši nepředstavovat.

I když jsem po týdenní zkušenosti s Magic Leap One k použití v průmyslu velmi skeptický, přece jen se mi jedna věc líbila. Tlačítko „reality“ bych chtěl na HoloLens. To totiž zmrazí běžící aplikaci a vypne obraz v brýlích. Jde o velmi užitečnou funkci.

Něco málo o softwaru a uživatelském rozhraní

Tady zatím musím být velmi kritický. Na druhou stranu, je to něco, co v Magic Leap mohou průběžně vylepšovat.

• Celé UI je totálně nekonzistentní. Něco se ovládá ovladačem, něco gesty. Není žádné mapování mezi gesty a ovladačem. Není možné brýle bez ovladače vůbec použít, což bude v průmyslu malér.
• Ani základní prvky jako zadávání nebo výběr v systému brýlí nesdílí stejnou logiku. Připadal jsem si jako před dvaceti lety na Amize ve Workbench, všechno plné barev a každá ves, jiný pes.
• Pro průmysl je nesmírně důležité, aby jakékoliv zařízení šlo integrovat do už používaných systémů a procesů. To znamená hromadná správa zařízení, certifikáty, kontrola nad updaty, správa uživatelských účtů a dat, šifrování a tak dále. Současné Magic Leap nemají ani náznak takových funkcí, a v tomto si troufám tvrdit, že zaostávají za enterprise verzí HoloLens doslova roky.

Další hráč dobrý

Ač je tento článek poměrně kritický, je dobře, že přibyl další hráč na poli brýlí pro rozšířenou realitu. Za prvé to alespoň částečně tlačí dolů cenu. Magic Leap One stojí 2200 dolarů, HoloLens pak 3000 dolarů. Za druhé to přispívá ke konkurenci, i když HoloLens ani po dvou letech, zdá se, nemají opravdového vyzyvatele. V neposlední řadě Magic Leap nastavuje standard levnějším brýlím v koncovém segmentu hlavně z Číny, které jsou všechny o mnoho horší a fungují stylem, kdy vezmete hardware z telefonu, nacpete ho do brýlí a přidáte k tomu nějaký display.

Mnoho věcí, které na Magic Leapu kritizuji, bych jim jako startupu odpustil, pokud by se nechovali tak neeticky. Ať už je to matení veřejnosti i novinářů zjevně nepravdivými tvrzeními a vyhrožování právníky těm, kdo tato tvrzení zpochybňovali.

Dle mého názoru nejsou kvůli výše zmíněným připomínkám Magic Leap One v současné podobě v průmyslu příliš použitelné, a to ani pro testy konceptů. Další verze brýlí, pokud mají být použitelné v průmyslu, bude muset být natolik jiná, že na ně pravděpodobně nepůjde výsledky z testování těchto konceptů aplikovat.