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開發者用Raspberry Pi自制「超平價」AR眼鏡:成本不到100 元,連鏡片都是自己做的!

2024-11-10 08:10:16

整理 | 鄭麗媛

出品 | CSDN(ID:CSDNnews)

提起 VR/AR 眼鏡,人們的印象通常是價格高昂且開發週期長。

因此,當聽說有位開發者另闢蹊徑,利用 Raspberry Pi Zero 打造了一副功能豐富的 AR 眼鏡原型、甚至連鏡片都自制時,“不可思議”是多數人的第一反應——而 Miroslav Kotalík 就是這位“不可思議”的主人公。

接下來,就讓我們一起來看看他是如何從零開始,一步步完成這個 AR 眼鏡的。

從零開始,草根 AR 專案的誕生

Miroslav Kotalík 的 AR 眼鏡專案命名為“Zero”,意為“從零開始”,不僅僅是“零成本” DIY 的象徵,還代表了創客社群的精神:從頭開始,自行構建。

按照 Miroslav Kotalík 在 X 平臺上的分享,這款名為 Zero 的眼鏡框架透過 3D 列印技術製作,核心處理器則是 Raspberry Pi Zero——一款具備低功耗與擴充套件性的超小型單板計算機,售價僅 5 美元,是許多 DIY 專案的理想選擇。

在專案的初始階段,Kotalík 透過藉助望遠鏡光學元件來測試光的投射和成像效果,完成了早期的光學系統設計。隨後,他決定自行製作鏡片,而非依賴市面上已有的產品。

要實現 AR 眼鏡的效果,光學系統至關重要。傳統的鏡片通常需要專業裝置才能製作,Kotalík 則嘗試透過 3D 列印技術自行製作鏡片。然而,儘管 3D 列印在物體外觀成型方面優勢明顯,但在製作高精度的光學元件上仍有一定差距:由於列印材料和工藝的限制,他發現透明 PETG 材料在 3D 列印後會留有細小的空氣間隙,使得鏡片成像不夠清晰。

面對這個挑戰,Kotalík 轉而嘗試了另一種方法 —— 鑄造方式。他用光學模擬軟體反覆推敲,最佳化設計出了一套雙鏡片系統,並藉助 3D 列印機制作鏡片模具。之後,他將透明樹脂注入模具中,經過多次固化、打磨和拋光,終於獲得了一副可用的鏡片。這種鏡片不僅能傳遞清晰的影象,還滿足了輕便、耐用等要求,基本滿足了 Kotalík 對於 AR 眼鏡鏡片的設想。

小巧精緻的 AR 顯示系統

除了光學系統,顯示器的選擇與驅動也是 AR 眼鏡的重要組成部分。

Kotalík 選擇了兩塊微型 SPI 顯示屏作為成像模組,並使用了一個開源的 fbcp-ili9341 驅動專案,使 Raspberry Pi 能夠在這對小螢幕上實現 60 fps 的低延遲實時影象傳輸。為了節省空間,他還在眼鏡框架的設計上採取了一些獨特佈局,將大部分顯示元件都移至眼鏡兩側:這一設計提升了整體美觀性,可更加自如地在日常生活中使用這款 AR 眼鏡。

通過幾輪迭代最佳化,Kotalík 還改進了光學元件的設計。他發現雙鏡片設計雖然在理論上能提供更好的成像效果,但在實際中會帶來更多誤差。最終,他決定將光學元件簡化為單鏡片設計。儘管增加了鏡片到顯示器之間的距離,但可以有效提高影象清晰度,提升使用者體驗。

Kotalík 不僅關注硬體上的改進,他在軟體系統的構建上同樣傾注了大量精力。

”軟體必須是開放的、可訪問的。“基於這個目標,Kotalík 為這副眼鏡設計了一個開放式後端系統,讓 Raspberry Pi 可以整合任何感測器,並以空間方式執行網路應用程式。Kotalík 介紹道,這種方式會使得應用程式的構建變得超級簡單:只需編寫一個 /css/js 網頁,將其放在指定的資料夾中,就能在 AR 眼鏡上執行。

Kotalík 表示,這款 AR 眼鏡目前能夠“播放影片、顯示影象、透過藍芽耳機播放音樂,還可以顯示文字”——對於一個 DIY 的樹莓派專案來說,已經相當出色了。

與消費級產品仍有差距

儘管 Zero 專案取得了顯著進展,但 Kotalík 也意識到它仍有許多需要改進的地方。

他坦白道,當前這個 AR 眼鏡原型在影象清晰度、效能、和便攜性方面,與消費級產品仍有差距,但他相信,隨著硬體與軟體的不斷迭代,這一專案在未來有可能實現商用化。

在 Kotalík 看來,他認為 AR 裝置的未來不應該僅僅侷限於“坐在家中享受 XR 體驗”,而是應當走出實驗室,深入日常生活。他希望自己的作品能夠成為一款更實用、更輕便的行動式裝置,而不是像一些公司推出的、需要高昂成本的裝置——與 Meta 等科技巨頭展示的沉重 AI 驅動裝置相比,Kotalík 更傾向於打造一款功能輕便的個人工具。

基於此,Kotalík 錄製了一段關於他佩戴 Zero 眼鏡的最終效果:

從影片中來看,整個 AR 效果看起來很朦朧,不過作為第一次迭代的原型來說,Kotalík 已較為滿意。不僅如此,這副眼鏡基本與他的整體裝扮融為一體,在大街上遇到可能都不會注意到這副與眾不同的 AR 眼鏡。

對於這副 AR 眼鏡的下一步計劃,Kotalík 希望未來該系統能夠承載豐富的 AR 應用場景。他指出,由於目前使用的是 Raspberry Pi Zero,效能受限,暫時無法流暢執行 YouTube 和 X 等網站,因此計劃在下一個版本中升級為更強大的 Raspberry Pi Compute Module 4,從而支援如 Spotify、X 和 YouTube 等更高負荷的應用。

在 Kotalík 的設想中,使用者可以透過這款眼鏡實現諸如導航、播放影片、讀取購物清單、掃描二維碼,甚至實時字幕翻譯等多種功能。他還計劃在未來的版本中加入攝像頭、GPS 和 SIM 卡插槽,從而使裝置具備更多智慧裝置的功能,並最終演化為一款真正便攜、與生活密切結合的智慧裝置。

在開發者社群中引發熱烈反響

儘管 Zero 暫時還無法與市面上價格高昂的消費級 AR 裝置相媲美,但這個專案依舊在開發者社群中引發了熱烈反響:“幹得漂亮,瑞斯拜”,“這也太神奇了”,“真的很酷,如果你需要軟體幫助可以告訴我!”

在稱讚其卓越的 DIY 能力之餘,部分開發者還向 Kotalík 提出了一些建議:

“這專案真是太神奇了,你考慮過用 SLA 列印透鏡嗎?它們可能會更清晰、更省力,此外也可以考慮提供設計並向列印局訂購。我很喜歡能指向螢幕上的東西以突出它們的眼鏡。”

“太棒了,很期待看到你的最終成果!你是否考慮過將空間追蹤功能用於錨定內容?前置攝像頭有計劃配備這種功能嗎?”

“我好期待,什麼時候能推出帶近視度數的眼鏡版本呢?”

那麼,你對於 Kotalík 做的這副 AR 眼鏡又有何看法呢?

https://x.com/mi_kotalik/status/1847318629680922817

https://www.xda-developers.com/ar-glasses-raspberry-pi/

https://www.reddit.com/r/raspberry_pi/comments/1gi9b6r/ive_built_a_selfcontained_pair_of_ar_goggles/

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