@@ 艾米悠閒翻譯池 @@

擴增實境晶片的高速低耗電量頭戴式顯示器

Feb. 18, 2014 http://phys.org/news/2014-02-low-powered-high-speed-head-mounted-augment-reality.html 

譯者：艾米

K-眼鏡雛型。KAIST提供。

走在路上找地方吃東西再也不是麻煩的事，頭戴式顯示器(head-mounted display (HMD))上市之後可以變的很簡單。韓國科學和技術先進組織(KAIST)的研究學者發展出K-眼鏡，使用者戴著不需要手拿的頭戴式顯示器(HMD)，可以一邊看餐廳選單一邊找地方。使用者走到餐廳前看著餐廳招牌時，眼前就跳出餐廳今日菜單和餐點立體圖。這個眼鏡甚至可以顯示餐廳內還有幾個位子。K-眼鏡這些都做得到，因為裡面有內建擴增實境(augmented reality (AR))處理器。

擴增實境跟虛擬實境不同，虛擬實境是以電腦模擬環境取代真實世界，而擴增實境採用電腦數位數據模擬使用者的真實世界。利用電腦感應器輸入聲音、影像、圖像或GPS數據，讓使用者看到即時又可互動的真實世界。擴增是即時的，就像字面上的意義一樣，可以馬上加入周遭環境的資訊，例如走過餐廳時即會增加餐廳招牌上的菜單。這跟飛機顯示的既定流程不同，是不相關的訊息。

因為要產生擴增實境(AR)效果，最常使用在隨著地點不同有不同資訊或電腦版本服務情況。隨著地點不同有不同資訊服務啟動移動感應器，辨識使用者周遭環境。而電腦版本服務則是根據表情、圖形、光學字元識別或物體和移動追蹤，來識別圖像和物體。目前很多頭戴式顯示器(HMD)利用掃描物品背面的標籤或條碼，達到擴增實境目的。擴增實境(AR)系統由掃描入的編號或標籤識別物品，然後再與虛擬實境結合。但是擴增實境(AR)機制很難使用於沒有條碼、QR碼或標籤的物品或地方，尤其是在戶外無法識別的環境。

K-眼鏡擴增實境(AR)客製化晶片平面圖。KAIST提供。

為了解決這個問題，KAIST電子工程教授Hoi-Jun Yoo和他的團隊發展出世界第一個模擬人類的擴增實境(AR)晶片。教授利用複製人腦的視覺感知模型(Visual Attention Model (VAM))來處理虛擬資訊。視覺感知模型(VAM)會下意識地或自動地觀察人眼所及環境的最明顯和相關資訊，除非是特定需要的資訊否則可以減少不需要的資訊處理，使處理器複雜擴增實境(AR)機制的計算速度增快很多。

範例中K-眼鏡識別車內目標物後，左上方顯示車輛立體模型，右上方則呈現其他訊息。KAIST提供。

擴增實境(AR)處理器內含資料處理網路，與人腦中央神經系統類似。人腦接收到視覺資訊時，連接在一起的不同組神經元同時在各個區塊執行決定流程；神經元中一組工作會傳遞給下一組執行下一回流程，持續到決定神經元辨識資料字元為止。一樣的方式，人工神經網路允許平行資料處理，減緩資料壅塞並顯著降低能源消耗。

KAIST的擴增實境(AR)處理器利用65 nm(奈米)製程在250 MHz和778 miliWatts的1.2V電源供應下，以面積32 mm²傳送1.22 TOPS(每秒萬億次運算)高峰效能。超低電能消耗處理器在30fps/720p攝影機即時操作下顯示高效能的1.57 TOPS/W能源消耗率，比起其他設備的能源消耗改善76%。市面上的頭戴式顯示器(HMD) (如專案眼鏡(Project Glass))的電池只能維持兩小時，效能很差。Yoo教授說，“我們的處理器可以長時操作，絲毫不減損K-眼鏡的高效能表現。使用者幾乎可以整天使用，是一個理想的移動式裝備或可戴式電腦。”

他另外評論：“頭戴式顯示器(HMD)將會成為下一個移動式設備，甚至可以取代智慧型手機。市場銷售成長很快，移動式裝置使用者最終都會投入每日使用光學透明頭戴式顯示器(HMD)的潮流。擴增實境(AP)讓我們的生活更豐富與深入。從教育、商業、娛樂到藝術、文化各方面都能更強而有力的呈現現實。”

The KAIST team presented a research paper at the International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) held on February 9-13, 2014 in San Francisco, CA, which is entitled "1.22TOPS and 1.52mW/MHz Augmented Reality Multi-Core Processor with Neural Network NoC for HMD Applications."

Provided by The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)