眼球的涂鸦

陈婧

病房里播放的是“超级玛丽”的音乐，“超级玛丽”依然欢快地跳跃着去击打金币。一位病人正舒服地躺在床上玩着这款经典的游戏，懒散的玩家到处都有。但最让人吃惊的是眼前这个玩家不用游戏手柄，也不用鼠标，而是戴着一副眼镜操控着屏幕上的小人。他全身正在运动的地方，只有眼球——不幸的是，他全身能够运动的地方，也只有眼球。

这是一位肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）患者，这是一种罕见的遗传性疾病，也被称作“渐冻人症”。病人整个发病周期往往只有短短的数年时间，随着呼吸肌肉的逐渐萎缩而逐渐走向生命的终结。如果要举出一个代表人物，大概就是当代最杰出的物理学家史蒂芬·霍金。在外界看来，一旦得了这种疾病，只能终身瘫坐在轮椅或是床上，可以“运动”的只有他们的内心和精神世界。

托尼·关(Tony Kwan) 就是一位ALS症的病号，而以前他是风靡洛杉矶街头的著名涂鸦艺术家，别名Tempt One，现在的他与艺术创作或许永久绝缘了。但让他重拾希望的是来自美国纽约的三名艺术家詹姆斯·鲍德里(James Powderly)、扎荷·利伯曼(Zach Lieberman)和伊文·罗斯(Evan Roth)，他们合作用低成本的方案，尝试让他用眼睛写字和涂色，重新在屏幕上创作涂鸦作品。而且，这些作品被激光投影到洛杉矶街头的建筑上，托尼的艺术生命复活了。

这副神奇的让托尼重新恢复艺术创作的眼镜，被命名为眼球打字机(Eyewriter)。只要用眼球就可以控制它写作、画画，而且Eyewriter团队小小地控制了硬件的制作成本，并将软件做成了开源软件，其他人可以使用它。随着1.0版本的完成，现在正进行的升级版本开始朝向和涂鸦无关的功能，用户可以用它来做其他事情，诸如浏览网页，用眼球进行文学创作，那些肉体沉重如“潜水钟”，但内心渴望像“蝴蝶”般自由飞翔的人，已经起飞了。这项充满着爱的艺术发明，获得了奥地利电子艺术大奖(Prix Ars Electronica)、Brit Insurance Design Awards设计大奖和FutureEverything创新大奖。

这项发明除了为个人表达提供了一种全新的操作模式，同样对人类视觉极限的传统观念提出挑战，也极有可能促进视觉控制系统的诞生，尤其是专门针对飞行员、驾驶员和外科医生等的视觉控制系统。谈到他和朋友们“创作”的这件独特的作品，鲍德里有着美国人常有的幽默，也有着从骨子里透出的不服输的劲头——“既然你觉得它是不可能的，何不把它变成一种可能？”

记者：你们怎么会想到为托尼去发明这台“眼球打字机”？

鲍德里：我曾经在美国国家航空航天局担任项目高级工程师，目的是把探路车送到火星，但我发现自己越来越不太适合这份工作，后来就放弃了，从那里辞职，和利伯曼一起组建了Eyebeam公司，从事与视觉相关的艺术创作。我们第一个成名的作品是用激光在高楼大厦的表面创作五彩的涂鸦，看起来就和真的涂鸦一模一样，这一下子在观众和媒体中产生了轰动。各地都邀请我们去进行表演，演示我们的作品。当我们在洛杉矶展示激光涂鸦艺术的时候，我们遇到了传奇性的涂鸦艺术家托尼，并成为了好朋友。但自从2003年托尼被诊断患有ALS症之后，他逐渐失去了运动能力，直到现在这样，只剩下眼球可以活动。我们最希望的就是让托尼重新创作他的涂鸦。

记者：能否简单给我们解释下眼球打字机到底是什么？

鲍德里：我们用一台摄像头指向使用者的眼睛，使用者会根据屏幕上的指示调整自己的视线，并调整亮度和对比度这样的参数，准备开始创作。当使用者专注于一个特别的位置，软件会记下这一点，这样使用者可以拉出线条，写出单个字母。然后，使用者用单个字母组成单词，做出3D效果、做出阴影、变换颜色、填入背景。最后可以保存你画的图，把它们上传到服务器。

记者：这个项目对你们来说，最大的挑战是什么？

鲍德里：在正常情况下，眼球的本能移动几乎不可能满足书写出工整字母或者画出漂亮作品的要求。虽然我们可以控制眼球以复杂的路径来运动、灵活地捕捉物体影像，但平滑的控制几乎是不可能的。眼球活动极不规律，总有飘忽不定的位移，这使得用视线来绘画和书写非常困难。因此，通过眼球捕捉影像、文字，并将其投射到特定介质上的技术一直以来都是一个难题，当前用到眼球运动的设备，只允许用户选择显示在屏幕上的东西，但不能自由画出字符。

记者：你们的解决方案是什么？

鲍德里：当中最关键的可能是我用C++语言和openFrameworks框架编写的一个大型但简便的输入界面。经过三次修改，这个界面变得更符合眼球输入的习惯，并且能够满足托尼创作时的需要。另外一项工作是把苹果MacOS系统与平视显示系统的鼠标，用程序把两者联通起来，通过电脑将它们映射到屏幕上，当眼球盯住显示器的某个位置时，就可以模拟出鼠标进行点击的动作。

记者：那视线的追踪和捕捉以及让视线平滑的移动，你们又是如何做到的呢？

鲍德里：眼球的捕捉主要是通过瞳仁进入摄像头的位置进行比对的，然后利用序列定标的方法，在计算机显示器或者投影仪上，描绘出对应的瞳仁移动的轨迹。在这个过程中，我们使用的是GSL代码，借助了科学计算函数库（GNU Scientific Library）。不过值得一提的是，当你使用红外光照亮眼球之后，通过加了滤光片的红外感知摄像头来观察它，虹膜会完全变成白色，而瞳孔则呈现高对比的黑色圆点。这使眼球追踪更简单。为了弄出一些红外照明，我们用弹簧夹、IR LED灯和2节电池座制作了一个IR LED 回路，使瞳孔更加清晰、可辨别。只要通过调整对比度和亮度，就能获得眼部活动的最佳图像。序列定标，就是通过软件显示一系列点组成的轨迹，戴着眼镜的人需要做的就是盯住那些显示在屏幕上的点，就可以知道眼球相对于屏幕的定位了。

记者：这样眼球就可以开始“拿起画笔”绘画了么？

鲍德里：有很多像Mytobji眼球绘画软件的开发商，他们通过时间控制的界面，调用按钮用于绘画。在我们的系统中，绑定了这样的眼球绘画软件，利用类似的原理，让使用者只要凝视一段时间，就可以选择给整个图形添加阴影部分，把某个色块涂成黄色，把它填入背景，最后通过数据卷标进行HFP或者HTTP的上传。

记者：听说你们制作这个“眼球打字机”的成本非常低廉，只有50美元？

鲍德里：我们用了下面的配件和材料来制作无焊接的“眼球打字机”，一副摄像头支架，一副便宜的眼镜，一卷铝线和3个弹簧夹，2个IR LED灯，1个PS3不变焦摄像头，红外滤光片，一卷线胶绳和电池座就可以了。如果去购买一副已经制成的眼球追踪器，花费可能在1万到1.5万美元。但是，我们的成本差不多只有50美元，而且是我们自己动手做出来的，第一项材料中的那副眼镜来自加州海滩上买的太阳眼镜。

记者：“眼球打字机”已经被很多人看到了光明的商业前景，你们对它的未来是如何规划的？

鲍德里：我们在做的事情不是希望去挣钱，而是发自内心的呐喊。当我们深爱的人因为ALS症或者中风等种种原因瘫痪在床上，失去了行动能力，他们迫切需要这样一个工具去与其他人进行交流。我们获得FutureEverything创新大奖的时候，也曾经获得一笔奖金，我们可以像其他创业企业那样用于市场投入，最后高价卖出，大赚一笔，但我们的目的就是帮助瘫痪的病人与其他人交流，创造自己的艺术作品。尽管现在托尼还只是唯一的使用者，但在将来我们会创造一个网络，让更多的开发者参与进来，发现更多有意思的功能，最终改善残疾人的生活。