第2章

HoloLens介绍

HoloLens是微软公司在2015年1月21日与Windows 10同时公布的智能眼镜产品，如图2.1所示。它采用Windows 10系统，拥有先进的传感器、高清晰度3D光学透镜显示器及环绕音效，允许用户在增强现实场景中通过凝视（Gaze Input）、语音输入（Voice Input）及手势（Gesture）与虚拟世界进行交流。

图2.1

微软HoloLens具有各种应用。其中包括：

1）HoloStudio（一个3D建模软件），可以输出成适用于3D打印机的模型，如图2.2所示。

图2.2

2）Skype，如图2.3所示。

图2.3

3）HoloTour，让用户瞬间移动到不同地点，从而获得身临其境的体验。该应用可以让用户看到诸如罗马和马丘比丘这样的高清360度全景展示，可以通过在某个地点随意走动，同时接触虚拟物体，享受一趟虚拟旅程，如图2.4所示。

图2.4

4）Young Conker这款游戏则将虚拟的松鼠带到了现实世界中，如图2.5所示。

图2.5

接下来我们详细介绍HoloLens的特性以及使用。

2.1　Hologram全息图的概念

HoloLens中创建的Hologram（全息图）是一种包含光线和声音的物体，这种物体可以出现在你周围的真实环境中。Hologram与真实物体一样能够对用户的手势、语音等做出响应，并且能够与真实世界的表面产生互动，我们可以借助Hologram在真实世界中创造数字物体。

在渲染的过程中，Hologram向真实的世界中增加了光线，也就是说用户通过HoloLens的全息透镜，不但可以观察到由HoloLens渲染的Hologram，也可以看到真实的世界。HoloLens不能将光线从用户的眼睛中移除，这就意味着Hologram没有办法渲染出黑色的物体，黑色的内容在HoloLens中的效果是透明的，同时这也是我们在后面章节中将Camera背景颜色设置为黑色的原因所在。

可以为每一个Hologram添加音效，而这种音效是从Hologram所处空间的真实位置发出的，HoloLens的这种空间环绕音效是通过两个耳朵上方的扬声器实现的。

图2.6中站在地板上的宠物狗就是一个Hologram，而图中的其他信息都是真实的场景。

图2.6

Hologram在真实世界中有以下两种处理方式：

第1种处理方式是放置。用户可以非常精确地将一个Hologram放置在某个位置，不论从哪个角度去观察它，它都会非常稳定地显示在真实场景中，不会发生抖动或丢失的现象。而且，一旦用户为Hologram添加了空间锚（Spatial Anchor），就可以将Hologram钉在固定的位置，这时用户离开房间一段时间之后再回来，会发现Hologram已经被系统记忆了刚才的位置和操作，Hologram依然保持在原来的位置上，如图2.7所示。

第2种处理方式是跟随。我们可以设置某个Hologram的位置总是位于相对于用户的某个位置，比如一直保持在用户面前一定距离，或者跟随在用户身后。如图2.8所示的Skype，在用户与亲友视频通话的过程中，视频窗口会一直保持在用户视线的前方。

Hologram不仅是一个将光线和声音融合的数字物体，更为激动人心的是它可以与真实的世界进行互动。因为HoloLens知道每一个Hologram在真实场景的位置，所以用户可以通过凝视、手势或语音的方式发出指令。而我们可以在程序中实现Hologram针对每一种指令所产生的回应，就像我们在游戏开发中所做的那样。

图2.7

图2.8

除了可以与用户进行互动之外，Hologram还可以与它所在的真实场景产生互动，因为HoloLens会在程序进入时扫描真实环境的表面，并产生网格信息（也就是3D软件中的Mesh），所以我们可以实现将一个3D的虚拟篮球（Hologram表现为3D篮球）放置在空中让其自由落体，当篮球与真实场景地面的网格发生碰撞时会弹回空中。而在用户看来，是虚拟的篮球与真实的地面发生了碰撞。对于非程序开发者或非专业人士，这无疑是一种神奇的体验。

当然，既然可以实现场景的扫描与建模，我们自然可以将一个虚拟物体放置在真实物体的后面，这会产生真实物体遮挡了虚拟物体的效果，这种遮挡效果是很难在其他智能眼镜中看到的强大功能。

作为HoloLens的开发者，可以尽情发挥想象力，创造出更多的Hologram。本章将会逐步介绍HoloLens开发过程的具体步骤和原理。