Microsoft HoloLens

**Microsoft HoloLens** on Microsoft Corporationi arendatavad ja toodetavad hübriidreaalsusega nutiprillid.

HoloLens on esimene sellelaadne seade, mis töötab Windows Holographicu platvormil ning on seotud Windows 10 operatsioonisüsteemiga. 2016. aasta aprilli seisuga on seade kättesaadav ainult Ameerika Ühendriikides ja Kanadas üksnes tarkvaraarendajatele hinnaga 3000 USA dollarit (~2650 eurot).

## Hologramm
Hologrammi puhul on tegemist objektiga (täpsemalt kujutisega), mis üldpildis ei erine reaalses maailmas esinevatest objektidest. Erinevalt ainest (mateeriast) koosnevatest esemetest on hologramm loodud valgusest ja viimase efektiivsest manipuleerimisest. Kuna hologrammi aluseks on valgus, puuduvad sellistel tehislikel kujutistel paljud füüsikalised omadused, millega iga päev kokku puutume ning harjunud oleme. Näiteks ei saa hologramme puudutada ega lükata ning neil puudub mass.
## Disain
HoloLens kaalub märkimisväärselt vähem moodsast sülearvutist, kuid on mitu korda suurema arvutusjõudlusega. Seadme disainimisel on arvestatud eri peasuuruste ja -kujudega ning seda saavad kasutada ka prille kandvad inimesed. Tänu arenenud optilisele projektsioonisüsteemile kuvatakse läätsedele realistlikke mitmemõõtmelisi madala latentsusajaga täisvärvilisi kujutisi, mille tulemusena segunevad digitaalsed vormid füüsilise maailmaga.

Ülekaalukas osa praegu turul olevatest virtuaalreaalsuse süsteemidest (nt Oculus Rift) isoleerivad kasutaja ümbritsevast keskkonnast, kuid HoloLensi läbipaistvad läätsed ning visiir ei takista kasutaja suhtlemist reaalsete objektidega. Füüsiline maailm on HoloLensi poolt genereeritavatele hologrammidele ainult taustsüsteemiks. Microsofti enda sõnul on tähtis kogemus, ning loodetakse, et pikema kasutamise korral ei ole fookuses enam seade, vaid selle integreeritud tulemus reaalse maailmaga.

Käesoleva (2016) aasta juulis võtab Microsoft HoloLens vastu maineka Red Doti auhinna (*Red Dot Award)* parima tootedisaini kategoorias (*Product Design*). Red Doti komisjoni poolt jagatud auhindu loetakse tootedisaini maailmas üheks kõrgeimaks kvaliteedimärgiks. Võistluse kriteeriumite hulka kuulub hinnatava toote innovaatilisus, kvaliteet, funktsionaalsus ning ökoloogiline jalajälg. Sellise auhinna saamine näitab, et Microsofti visioon hübriidreaalsusest on üle maailma disainerite seas palju jutuainet tekitanud ning saanud sooja vastuvõtu osaliseks.

## Riistvara
### Optika
* Läbipaistvad holograafilised läätsed (lainejuhid)
* 2 × kõrglahutusega 16:9 valgusmootorit
HoloLensi kõige silmatorkavamaks elemendiks on suur toonitud visiir, mille taga asetsevad holograafilised läätsed. Mõlemad läätsed koosnevad kolmekihilisest klaasist (primaarvärvid – punane, roheline ja sinine). Klaas on kaetud imeväikeste laineliste soontega, mille eesmärgiks on valgust difrakteerida (laine paindumine tõkke taha). Läätsede kohal asuvad valgusmootorid projekteerivad mitmekihilisele klaasile, kus valgus põrkab eri kihtide vahel miljoneid kordi, kust omakorda suunatakse see edasi inimese silma. Üheskoos erinevate sensoritega petetakse inimese nägemistaju ning peaaju tõlgendab HoloLensi edastatud informatsiooni reaalse kujutisena füüsilises maailmas. Selle peene tehnoloogia taga ei ole tegelikkuses tegemist mitte millegi muu kui illusiooniga.

Seadme suurimaks kitsaskohaks on üsnagi väike vaateväli: 30° horisontaalselt ja 17,5° vertikaalselt, mis vastab 16:9 kuvasuhtega ekraanile. Praktilisest vaatenurgast tähendab see, et hologrammid on nähtavad ainult otse nende poole vaadates, mis võib teatud tingimustes olla kasutajale ebamugav ja üsnagi ootamatu, kuna objektid lõigatakse mingil hetkel lihtsalt kaadrist välja. Sellegipoolest tuleb mainida, et tegemist on alles esimese generatsiooniga ning tulevikus võib kindlasti eeldada ja oodata holograafilise vaatevälja suurenemist.

### Sensorid
* 1 × Inertsiaalandur (*IMU – Intertial Measurement Unit*) 
* 4 × keskkonnateadlikku kaamerat
* 1 × kaugustundlik kaamera (*Depth Camera*)
* 1 × 2 MP kaamera
* 4 × mikrofoni
* 1 × ümbritseva valguse sensor (*Ambient Light Sensor*)

HoloLens koosneb mitmesugustest sensoritest, mis koguvad reaalajas informatsiooni ümbritseva keskkonna, kasutaja liikumise ja tegevuste kohta. Põhiline süsteem orientatsiooni jälgimiseks ning mõõtmiseks on inertsiaalandur (*IMU*), mis koosneb güroskoobist, magnetomeetrist ja kiirendusandurist. Lisaks sellele on HoloLensis veel ümbritseva valgus sensor (*ambient light sensor*), neli keskkonnateadlikku kaamerat (*environment understanding cameras*) ning kaugustundlik kaamera (*depth camera*). Kõikidelt sensoritelt saadud informatsioon läheb edasi töötlemiseks protsessoritele ning selle alusel kaardistab HoloLens ümbritseva keskkonna, kus kasutaja paikneb ning mille alusel suudab seade hologrammid füüsilisse ruumi kuvada. HoloLensis on samuti üks kahemegapiksline kõrglahutusega kaamera videote ning fotode tegemiseks, mis suudab jäädvustada ka kõik kasutajale nähtavad hologrammid. Seadmesse on paigutatud ka neli mikrofoni, mis võimaldavad efektiivselt vastu võtta kasutajapoolseid häälkäske.

### Protsessor
* Intel IA-32
* Microsoft HPU – Holographic Processing Unit
Microsoft HoloLensis asuvad nii keskprotsessor (*CPU – Central Processing Unit)* kui ka graafikaprotsessor (*GPU – Graphical Processing Unit).* Kuna sensorite poolt edastatav andmete voog on väga suur (~terabaitides) vajas HoloLens veel kolmandat eriotstarbelist andmetöötlejat, mis suudaks sellises mahus informatsiooni reaalajas töödelda. Microsoft töötaski välja uue ning maailmas ainulaadse holograafilise keskprotsessori (*HPU – Holographic Processing Unit*), mille eesmärgiks on töödelda sensoritelt saadud andmeid, andmevoogu lihtsustada, suunata edasi keskprotsessorile ning graafikaprotsessorile ja teha arusaadavamaks (kasutuskõlblikuks) arendajatele.

### Heli
HoloLens suudab luua ruumilist heli (*spatial sound*). Seadme kasutaja jaoks tähendab see, et kui hologramm ei ole vaateväljas, võib siiski kuulda sellest pärinevaid helisid (nt kui virtuaalne kujutis asub kasutaja selja taga). Kasutades erinevaid teaduslikke mudeleid ning mõistes inimese kõrva ehitust ja toimemehhanisme, suudab HoloLens sünteesida binauraalseid helisid, tänu millele suudabki kasutaja tajuda, millisest suunast ja kui kaugelt mingisugune heli pärineb. Heli edastamiseks on HoloLensil külgedele paigutatud kaks väikest kõlarit. Erinevalt kõrvaklappidest ei takista kõlarid kasutajal tajumast füüsilisest maailmast pärinevaid helisid ega eemalda kasutajat reaalsusest.

### Muud
Microsofti spetsifikatsiooni kohaselt suudavad HoloLensi akud aktiivsel kasutamisel vastu pidada 2–3 tundi, ooterežiimis kuni kaks nädalat ning seade on kasutatav ka laadimisel. Lisaks puuduvad seadmel ventilaatorid ning jahutamine toimub passiivselt. Andmete salvestamiseks on HoloLensis 64 GB välkmälu, 2 GB operatiivmälu keskprotsessorile ning eraldi 1 GB holograafilisele protsessorile. Ühenduvuse vaatenurgast on seadmel olemas Wi-Fi 802.11ac, Micro-USB 2.0 pesa, 3,5&nbsp;mm ühenduspesa kõrvaklappidele ja Bluetooth 4.1.

## Kasutajaliides
Kasutajad saavad HoloLensiga suhelda kolmel viisil: 
# käežestidega – ümbrust jälgivad kaamerad on programmeeritud neid ära tundma; 
# puldi ehk klikkeriga, mis on tootega kaasas;  
# häälkäskudega.

HoloLens suudab žesti raamistikus (*gesture frame*), mis on veidi suurem kuvatava pildi raamistikust, jälgida korraga kasutaja mõlemat kätt ning ootab kasutajapoolset valmisolekuasendit. Selleks tuleb käsi ette välja sirutada, tõsta nimetissõrm üles ning süsteem saab aru, et kasutaja on valmis hologrammidega suhtlema – kõiki teisi käeasendeid ignoreeritakse. Sellist suhtlusviisi on hakatud nimetama õhuklikiks (*air-tap gesture*), mille puhul on tegemist peenema, moodsama ja loogilise edasihüppega arvutihiire nupuvajutusest. Lisavõimalusena, nagu eespool juba mainitud, saab kasutada klikkerit või häälkäsku "Select" (e. k. "Vali"). Tuleb märkida, et rakendused ei ole piiratud individuaalsete õhuklikkidega – neid saab omavahel kombineerida ja luua väga keerukaid kombinatsioone. Lisaks sellele on olemas spetsiaalne süsteemižest nimetusega *bloom* (õhetus, õitsema), mille abil saab kasutaja avada operatsioonisüsteemi avamenüü. Žesti aktiveerimiseks peab kasutaja panema käe rusikasse ja suunama peopesa üles ning seejärel selle avama. Sama tulemuse saab ka siis, kui kutsuda välja Windowsi tehisabiline Cortana häälkäsuga "Hey Cortana, Go Home" ("Hei, Cortana! Mine koju.").

## Rakendused
### Raalprojekteerimine
HoloLensist võib lähitulevikus saada tähtis komponent raalprojekteerimises, mida kasutatakse uute toodete konstrueerimiseks ja disainimiseks. HoloLens võimaldab parandada koostööd kogu tootearenduse protsessis, lubades inseneridel ja disaineritel koos reaalajas itereerida. Prototüüpide loomine muutub kiiremaks, paraneb koostöövõime ning suudetakse teha enesekindlamaid otsuseid.

### Kommunikatsioon
HoloLensil on potentsiaal viia inimestevaheline kommunikatsioon uuele tasemele (või pigem muuta see ruumilisemaks), kus kasutajad saavad interaktiivselt ja reaalajas jagada faile, informatsiooni ja kogemusi, kasutades selleks tööriistu ja võimalusi, mida HoloLens pakub. Ühe näitena võiks tuua kaugjuhised, kus kasutaja saab HoloLensi abil ühendust võtta mingisuguse eriala spetsialistiga, kes aitab tal läbi hologrammide probleemile lahenduse leida (*step-by-step*). Kindlasti aitaks see samuti kaasa raalprojekteerimises, kus insenerid ja disainerid saavad kiiresti ja vähese vaevaga visualiseerida oma ideid ning leida üheskoos parimad lahendused.

### Meelelahutus
Interaktiivsed arvutimängud ja igasugune muu meelelahutus võivad HoloLensi abil saada korralikku edasitõuke. Erinevalt virtuaalreaalsusest tuuakse (ja luuakse) tehislik maailm otse kasutajat ümbritsevasse keskkonda, kus tal on võimalus suhelda objektidega, samas kaotamata sidet reaalse maailmaga. Seni on sellelaadsed demonstratsioonid olnud üsnagi elementaarsed ja lihtsad, kuid sellest on piisanud, et publikus suurt huvi ja kõneainet tekitada.

### Haridus ja teadus
HoloLensil (ja üleüldse virtuaalreaalsusel) on väga suur potentsiaal tuua nii haridussüsteemis kui ka teaduses kaasa suur revolutsioon. Üks häid näiteid on Case Westerni projekt, kus koos programmeerijatega luuakse väga detailne hologramm inimese kehaehitusest ja närvisüsteemist, mida tulevased arstiteaduse üliõpilased saaksid õpingutes kasutada ning uurida inimkeha anatoomiat peensusteni igast vaatenurgast. NASA ja Microsoft on jõud ühendanud ning töötavad tarkvara OnSight kallal, mis lubab teadlastel töötada virtuaalselt loodud Marsi pinnal, mis on ehitatud tuginedes Curiosity kulgurilt saadud fotodele ja andmetele.

## Viited