Technology in your face! Smartglasses im Überblick

Heutzutage trägt man Technologie hauptsächlich im Rucksack, in der Hosentasche oder am Handgelenk. Das Ganze gibt’s aber auch fürs Gesicht und auch dort entwickelt sich die verfügbare Hardware stetig weiter. Lasst uns also einen Blick auf die aktuelle Smartglass Landschaft werfen.

Prinzipiell gibt es zwei verschiedene Arten von Smartglasses, nämlich Modelle mit Mono-Display und Modelle mit Stereo-Display. Bei ersteren werden die dargestellten Inhalte nur für das rechte oder linke Auge dargestellt. Dazu wird meistens mit Hilfe eines kleinen Projektors ein Display ins Blickfeld des betroffenen Auges gebracht. Die wahrgenommene Größe dieses eingeblendeten Displays ändert sich nicht bei Ändern der Blickrichtung.

Ein Smartglass mit Stereo-Display blendet die dargestellten Inhalte hingegen für beide Augen ein und erlaubt dadurch die Umsetzung von sogenannten see-through AR Anwendungen, d.h. Inhalte können mit korrektem Raumbezug dargestellt werden (und erscheinen leicht transparent, wie Hologramme). Wenn man den Blick weiter in die Ferne richtet, erscheint auch gleichzeitig das dargestellte Display größer.

Den Darstellungsunterschied der beiden Varianten kann man in den untenstehenden Bildern erkennen, am Beispiel einer AR-App.

Darstellung Mono-Smartglasses vs. Darstellung Stereo-Smartglasses

Wie man sieht, werden bei einem Smartglass mit Mono-Display das Kamerabild und die darin augmentierten Inhalte in einem kleinen schwebenden Fenster dargestellt. In dem Fall ist die Darstellung des Kamerabilds auf jeden Fall nötig, da der Bezug zur echten Welt ansonsten nicht nachvollziehbar wäre. Bei Stereo-Displays kann das Kamerabild durch einen schwarzen Hintergrund ersetzt werden (der am Smartglass aufgrund des durchsichtigen Displays transparent erscheint) und die augmentierten Inhalte können an die korrekte Position vor dem Benutzer gelegt werden.

Wenn man sich das so ansieht, erkennt man schnell welche Smartglass-Variante wofür am besten geeignet ist. Mono-Smartglasses sind gut geeignet für Anwendungen, deren Ziel es ist, dem Benutzer hilfreiche Informationen einzublenden und gleichzeitig das Blickfeld nicht durchgehend zu stören. Ein Beispiel dafür wäre eine App, die einem Lagermitarbeiter eine Regalnummer und die Anzahl an daraus zu holenden Artikeln anzeigt. Der Vorteil hiervon wäre, dass dieser Lagermitarbeiter diese Information immer im Blick hat und gleichzeitig beide Hände für die Arbeit frei hat.

Stereo-Smartglasses sind hingegen für immersive AR-Anwendungen geeignet, bei denen der Hauptfokus darauf liegt, die Inhalte direkt in die reale Welt zu projizieren. Im Industriebereich kann das zum Beispiel ein virtuelles Paneel sein, welches direkt an einer Maschine eingeblendet wird, um davon schnell und einfach wichtige Kennzahlen oder Statusmeldungen abzulesen. Großer Vorteil hiervon ist, dass erstens kein physikalisches Paneel installiert werden muss und dass zweitens die am Panel dargestellte Information viel einfacher angepasst werden kann.

Werfen wir aber als nächstes einen Blick auf aktuelle Hardware für die beiden angesprochenen Kategorien.

Smartglasses mit Mono-Darstellung

Vuzix M300/M300XL

Das Nachfolge-Modell der M100 löst einige der Probleme seines Vorgängermodells. Als erstes sehen wir uns aber mal die Specs an:

Das Display der Vuzix M300 bietet ein FOV (field of view) von 20°, was auf den ersten Blick nicht nach viel klingt. Durch die „Schwebedisplay“-Darstellung wirkt das aber gleich wie ein 5 Zoll Smartphone Display, das aus einer Entfernung von ca. 35cm betrachtet wird. Das Display kann außerdem entweder rechts oder links an der Brillenhalterung montiert werden.
Im Inneren arbeitet ein Dual-Core Intel Atom Chip zusammen mit 2GB RAM und 64GB Flash-Speicher. Wie auf den meisten der Brillen in unserer Liste, läuft auch auf dieser eine Version von Android, in diesem Fall Android 6 Marshmallow. Interagiert wird mit der Brille entweder über die eingebaute Spracherkennung oder über das Touchpad an der Seite der Haupteinheit. Die Kopfbewegung kann ebenfalls über eingebaute Sensoren getracked werden. Für Dinge wie das Scannen von QR-Codes, Imagetracking oder einfache Bild-/Videoaufnahmen bietet die M300 auf der Vorderseite eine 10 Megapixel/1080p Kamera mit Autofokus und Bildstabilisierung.

Standard-Verbindungsoptionen wie MicroUSB, Wifi oder Bluetooth werden von der Brille ebenfalls unterstützt. Eines der anfangs erwähnten Probleme ihrer Vorgänger ist, wie bei vielen solcher Brillen, die Akkulaufzeit. Vuzix hat dieses Problem bei der M300 clever gelöst. Kleine 860 mAh Akkus können während des Betriebs einfach ausgetauscht werden. Ein integrierter 160 mAh Akku sorgt für die zwischenzeitliche Stromversorgung während des Tauschens. Außerdem kann die Brille mit einigen Erweiterungen von Vuzix ausgestattet werden, unter denen sich auch ein zusätzlicher 9000 mAh Akku finden lässt.

Die XL Variante der Smartglasses kommt zusätzlich noch mit einigen Hardwareverbesserungen wie bessere Wifi-Anbindung und einer schnelleren 16 Megapixel Kamera.

Vuzix Blade

Das neueste Modell von Vuzix hat nicht nur aufgrund seines Designs bereits einiges an Aufmerksamkeit erregt. Wie man am Bild sieht, kommt die Vuzix Blade schon gefährlich nahe an die Optik einer normalen Brille heran. Obwohl es auf den ersten Blick so aussieht als würde es sich hier um ein Stereo-Display handeln, werden alle Inhalte auf der Blade nur auf dem rechten Glas angezeigt. Die Technologie, die das Ganze möglich macht, nennt sich Waveguide. Hardware-technisch bietet die Vuzix Blade einen Quad Core ARM Prozessor, eine 8-Megapixel/720p Kamera, erweiterbaren Speicher über einen MicroSD-Steckplatz sowie Bluetooth und Wifi. Auch diese Brille wird mit Android betrieben – hier kommt Android 5 Lollipop zum Einsatz.

Ein herausstechendes Merkmal der Brille ist die Spracherkennung, da hier direkt Amazons Alexa integriert wurde. Das macht es natürlich automatisch möglich, die Brille nach dem Wetter zu fragen oder sich von der künstlichen Dame mäßig unterhaltsame Witze erzählen zu lassen. Sinnvollerer Weise bedeutet das aber, dass hier alle von Alexa unterstützten Skills verwendet werden können, was in der Zeit der aufstrebenden Chatbot-Lösungen als Pluspunkt gesehen werden kann.

Die Interaktion neben der Spracheingabe kann aber auch hier über ein Touchpad an der Seite der Brille erfolgen. Die Brille kann über die für iOS und Android Smartphones verfügbare Begleit-App verwaltet werden, über die Apps und Einstellungen angepasst werden können.

Google Glass Enterprise Edition

Die aktuelle Version des Google Glass ist sehr stark unter dem allgemeinen Radar unterwegs und mittlerweile ein Projekt der ungemein ambitionierten “Moonshot Factory” mit dem geheimnisvollen Namen X (ehemals Google X). Verfügbar ist dieses Modell zurzeit nur über die auf der Website zu findende Liste an Glass-Partnerfirmen und auch eine genaue Liste an Hardware-Spezifikationen ist schwer ausfindig zu machen. Im Vergleich zur Explorer Edition, der ersten Version des Google Glass (deren Benutzer aufgrund mangelnder sozialer Akzeptanz von Smartglasses liebevoll als „Glassholes“ bezeichnet wurden), soll die Enterprise Edition aber bessere Performance, bessere Akkulaufzeit sowie eine hochauflösendere 8-Megapixel Kamera bieten.

Was allerdings bereits existiert ist eine beachtliche Liste an Kunden, der „Glass-Partner“, die unter anderem Firmen wie VW, Opel oder auch Samsung beinhaltet.

Smartglasses mit Stereo-Darstellung

Epson Moverio BT-350

Die Moverio BT-350 ist unsere erste Stereo-Brille in der Liste. Die Brille wurde über die Jahre von der BT-100 über die BT-200 immer schlanker und leichter und ist nun bei einem Gewicht von 119 g angelangt. Die technischen Spezifikationen beinhalten einen Quad-Core Intel Atom Prozessor mit 1.44 GHz zusammen mit 2 GB RAM und 16 GB internem Speicher, der aber über den eingebauten MicroSD Slot erweitert werden kann. Auch diese Brille wird wieder mit Android 5.1 betrieben.

Ganz kabellos ist die Brille nicht, da die ganze Rechenleistung in die angeschlossene Steuereinheit eingebaut ist, was sich natürlich positiv auf das Gewicht der Brille auswirkt. Die Steuereinheit verfügt über ein Touchpad, Standard-Android Navigationsbuttons und eine Richtungstaste mit Auswahlbutton und ist damit auch das Haupt-Inputgerät.

Sowohl in der Brille als auch in der Steuereinheit sind ein Gyroskop und ein Beschleunigungssensor eingebaut. Kompass, GPS und Lichtsensor sind ebenfalls im Gerät vorhanden sowie Wifi und Bluetooth Verbindungsfähigkeit. Wie bei den bisherigen Brillen verfügt auch die Moverio BT-350 über eine Kamera an der Vorderseite des Headsets, hier mit einer 5 MP Auflösung. Eines der Hauptprobleme von Smartglasses, nämlich die Verwendbarkeit für Brillenträger, wird hier mit einsetzbaren optischen Gläsern oder einer austauschbaren, größeren Nasenklemme gelöst.

Über den Moverio Apps Market können neue Apps auf die Brille geladen werden. Wenn man durch die dort verfügbare Liste scrollt, findet man unter anderem eine App von DJI, die einen mittlerweile stärker beworbenen Use-Case für die BT-350 umsetzt. Mit dieser App können Drohnenpiloten nämlich den Live-Kamera Stream ihrer Drohne direkt auf die Brille übertragen. Das transparente Display macht es dabei natürlich gleichzeitig möglich, die Drohne vom Boden aus im Auge zu behalten.

Epson Moverio Pro BT-2000

Der Helm im Bild lässt schon auf das geplante Einsatzgebiet für die BT-2000 schließen. Im Gegensatz zur BT-350 liegt hier der Fokus stärker auf dem kommerziellen Einsatz. Mit IP54 Zertifizierung ist das Modell gegen Staub und Spritzwasser geschützt und kann durch die stabile Bauweise auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Die Steuereinheit der Brille ist mit einem Dual-Code-Prozessor sowie 1 GB RAM und 8GB Speicher ausgestattet und kommt ebenfalls mit Android.

Die vier farbigen Buttons des Bedienelements sind programmierbar und können somit für beliebige Funktionen in einer Anwendung eingesetzt werden. Epson bringt hier auch die Erkennung von vordefinierten Sprachbefehlen mit, die es Entwicklern erlaubt, ihre Anwendungen für den komplett freihändigen Einsatz auszulegen. Das Headset verfügt über eine Stereo-Kamera, über die eine Tiefenerkennung möglich wird. Ebenfalls im Kopfteil enthalten ist die sogenannte Epson IMU, bei der es sich um einen sehr genauen Lagesenor handelt. In Kombination mit der eingebauten Bluetooth 4.0 Konnektivität und der damit verbundenen möglichen Interaktion mit Bluetooth-Beacons erlaubt das die Umsetzung von genauer Positionsbestimmung im Indoor-Bereich.

Microsoft Hololens

Die zurzeit allgemein bekannteste Stereo-AR-Brille ist wahrscheinlich die Microsoft Hololens. Das spacige Headset wird von einer speziellen Version von Windows 10 betrieben. Speziell deshalb, da das komplette Benutzerinterface aus vor dem Benutzer schwebenden Elementen besteht, die über die anfangs gewöhnungsbedürftige Gestensteuerung bedient werden können. Wenn man das eingebaute Gesten-Tutorial jedoch einmal durchlaufen hat, “Bloom-gesture”-t und “Air-Tap”-t man sich aber rasch durch die Hologramm-Panels, auch wenn man durch die Kung-Fu-artige Gestikulierung dabei schräge Blicke der Kollegen ernten kann. Über die unterstützte Spracherkennung lässt sich die Steuerung auch durch gesprochene Befehle in Apps integrieren (das ändert aber auch nichts an den Blicken…).

Was die Hololens auszeichnet, ist ihre Spatial-Tracking Funktionalität, die über die Kameras an der Vorderseite möglich ist. Damit kann der betrachtete Raum gescanned und wiedererkannt werden und das wiederrum erlaubt eine sehr genaue Positionierung der dargestellten Hologramme. Über sogenannte Spatial Anchors kann diese Positionierung auch persistent gemacht werden, sodass nach einem erneuten Start des Geräts oder einer verwendeten App alle relevanten Inhalte wieder an ihrer letzten Raumposition auftauchen.
Dass das Headset zur Zeit eine für AR Anwendungen sehr relevante Plattform ist, beweist auch der kürzlich abgeschlossene Deal von Microsoft mit der US Army, die bis zu 100.000 spezielle Geräte für ihre Soldaten einsetzen will und sich dieses Investment 480 Millionen $ kosten lassen will.

Magic Leap One

Die Magic Leap One wurde bis zu ihrer offiziellen Veröffentlichung streng unter Verschluss gehalten. Seit einiger Zeit kann die Brille jetzt um 2295$ als Creator Edition erworben werden. Dafür bekommt man das als Lightwear bezeichnete Headset, die Recheneinheit aka Lightpack und den 6DOF-Controller. In der Recheneinheit befindet sich ein Nvidia Tegra X2 Chip mit einer Nvidia Pascal GPU, zusammen mit 8GB RAM und 128 GB Speicherplatz.

Ein Aspekt der die Magic Leap auf jeden Fall von allen anderen Brillen absetzt ist der Controller, der in 6-Freiheitsgraden (3 Positionsachsen, 3 Rotationsachsen) getracked werden kann. Damit wird die Interaktion mit den virtuell dargestellten Szenarien um einiges flexibler und intuitiver. Am Controller befinden sich auch ein Touchpad und ein 8-Bit Trigger, also ähnliche Inputs wie an den Controllern der HTC Vive. Das glupschäugige Headset ist mit jeder Menge Kameras ausgestattet, was der Brille ein etwas spinnenartiges Aussehen verleiht. Mit all diesen Kameras wird wie bei der Hololens das Raumtracking umgesetzt sowie das Tracking des Controllers.

Mit einem FOV von 50° ist die Magic Leap One eines der Mixed-Reality Headset mit dem größten dargestellten Bildausschnitt. Wie bei allen anderen Headsets löst das aber leider auch nicht das Problem, dass Inhalte bei näherer Distanz abgeschnitten werden.
Im Vergleich zur Konkurrenz bietet die Magic Leap Eyetracking Funktionalität, was besonders bei der Interaktion mit Benutzeroberflächen sehr hilfreich eingesetzt werden kann. Auch Gestenerkennung wird unterstützt und 8 vordefinierte Handgesten können von der Brille erkannt werden.

DAQRI Smartglass

DAQRIs Brille kommt ebenfalls in einer zweiteiligen Ausführung, was sich positiv auf das Gewicht des Headsets und die Akkulaufzeit auswirkt. Aufgrund der ANSI/ISEA Z87.1 Zertifizierung gilt das Smartglass sogar als Sicherheitsbrille, was den industriellen Anwendungsfokus hervorhebt. Der kleine, an den Gürtel schnallbare Rechner ist mit einem Intel Core m7 Prozessor mit 3.1 GHz ausgestattet. Das 6DOF Tracking des Headsets wird über einen eigenen Prozessor abgewickelt. Das Ganze wird von einer Linux Distribution betrieben und bietet dadurch im Vergleich zu anderen eine viel offenere und flexiblere Plattform an. Das Kopfteil filmt mit einer 1080 Farb-Kamera, einer Kamera für Tiefenerkennung und einer zusätzlichen Kamera für AR Tracking.

Wie man am Bild erkennen kann, gibt es beim DAQRI Smartglass kein zusätzliches Inputgerät. Die Interaktion mit dargestellten Szenen oder der Benutzeroberfläche erfolgt ausschließlich über das sogenannte „Gaze and Dwell“ Prinzip, d.h. ein Punkt im Zentrum des Blickfeldes wird dazu verwendet, das gewünschte Element anzuvisieren und dieses durch kurzes Verweilen auf dem Element auszuwählen. DAQRI hat hier sehr viel Hirn in das UX Design gesteckt, was diese Interaktionsmethode sehr intuitiv macht. Die Flexibilität der Plattform macht es aber auch möglich, einfach ein kleines Bluetooth Keyboard mit Touchpad zu verbinden und damit Texteingaben und Benutzeroberflächen-Inputs durchzuführen.

Auch bezüglich der verfügbaren Software setzt sich die DAQRI Brille von der Konkurrenz ab.
Mit Worksense will DAQRI eine Art Office für AR anbieten, d.h. Standard Use-Cases im industriellen Bereich sollen über ein bereits vorinstalliertes Set an Apps abgedeckt werden können. Die Use Cases beinhalten die einfache Integration und Darstellung von BIM Daten, 3D Scanning, Annotieren der echten Welt mit direkter Anbindung an Live-Daten (z.B. Maschinenstatus) oder Fernwartung über Videochat und 3D-Annotationshilfen.

Schlusswort

Wie man sieht, tut sich im Bereich der Smartglasses immer noch viel. Bis diese Geräte aber im alltäglichen Leben von Privatpersonen getragen werden, wird noch einige Zeit vergehen. Im kommerziellen Bereich bieten die Brillen jedoch eine mittlerweile relevantere Plattform für Hands-free Use-Cases und AR Anwendungen. Auch die stetige Weiterentwicklung in dem Bereich und die Aussage von Magic Leap CEO Rony Abovitz (“Our whole thing with Magic Leap One is, we want people to realize this is what computing should look like — not [laptops], not TVs, not phones.”) lässt darauf schließen, dass die Smartglasses auch in Zukunft noch existieren werden.

David

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David is a passionate Android developer and user, but mostly prefers to keep out of the flamewars going on between the Android and iOS fans at the office. When he’s not busy because somebody’s asked him whether he can’t still spare some time for - insert project here -, he unwinds by playing basketball or voice-controlling the lights in his apartment.