希沃“看不见”的硬件工程师，信息化教学设备研发的“隐秘战事”
溯源
从2009年希沃第一台交互智能平板走进教室开始,12年来希沃的设备累计走进了全国超200万间教室。起初,希沃为教室打造交互智能平板,后来交互智能录播、云班牌等教育硬件设备不断推陈出新,为教学管理提供服务。
200万间教室是一份厚重的责任,希沃的教育硬件需要同时对老师、学生、家长负责,硬件研发工作者需要对当下教育需求有更深刻的洞察。屏幕视觉舒适模型和屏幕手写舒适度的研究是希沃硬件研发工作者交出的两份答卷,这两项研发直接指向师生信息化教学的体验。
“授课的依旧是老师,听讲的是学生,希沃教育硬件能做到的是让老师用得习惯、让学生看得舒服。”
“人是最关键的。”
梁达奇告诉前来参观实验室的记者。
围绕“人”的教育硬件研发工作在希沃悄然拉开。习惯了粉笔黑板教学的老师想要仿真的屏幕手写体验,还在长身体的学生需要更舒适的屏幕观感,长达十二年的时间里,老师和学生对教育硬件的要求都十分简单。“用得习惯”“看得舒服”的要求像潮水淌来的沙粒一样涌向研发人员的脚跟,在这场浪潮里,对师生视觉舒适的研究,催生了防眩光喷涂AG玻璃专利技术、教学专用背光技术;对老师屏幕手写体验的研究,引发了一场关于屏幕手写仿真笔迹的追问。
播种
梁达奇回忆,早期希沃教育硬件的屏幕设备研发并没有屏幕舒适模型这个概念。那时候研发工作者关注的是硬件本身存在哪些影响学生观看的问题,例如屏幕眩光、水雾等等,防眩光喷涂AG玻璃专利技术和防水雾技术便是这样来的。
研发视角的转变是同时发生的。他们发现优化单项技术的参数可以解决硬件本身的问题,但对师生观看体验的提升远远不够。例如防眩光技术可以通过提高AG防眩光玻璃的雾度来解决反光带来的视觉不舒适问题,但AG防眩光玻璃的雾度越高时,屏幕的清晰度也会变低,学生同样看得不够舒服。此外,学生与教学屏幕之间的角度、所处环境的光学条件也会影响视觉舒适感。
那是一瞬间的灵感。“在实验室里关注屏幕的参数是不够的,研发工作者要走到教室里,跟整个教室进行面对面的‘沟通’。”梁达奇认为前沿技术的应用和硬件设备使用的环境密不可分,教学屏幕需要根据教室环境来研发。
不久后,希沃屏幕显示技术实验室成立。实验室的研发工作者做的第一件事情是:观察阳光。他们在全国各地多所学校采集教室光照、屏幕距离、学生观看角度等数据,模拟不同光照情况时、不同位置的学生看向屏幕的场景,计算让学生看得清楚、看得舒服的屏幕参数调整的方向和范围。
摸索方向需要好奇心和想象力。梁达奇印象中有些新奇的议题:清晨8点的阳光与下午3点的阳光对坐在教室不同位置的学生来说,屏幕图像的清晰度和色彩一样吗?坐在教室正中间的学生和坐在教室窗边的学生看到的屏幕清晰度一样吗?视觉感受一样吗?
这是一段漫长而艰辛的求解过程。希沃将防眩光、亮度、对比度、色彩均匀度等都纳入教学屏幕研发中,得益于这项研究,希沃研发出了教学屏幕专用的背光技术,这项技术专为教学场景服务,考量了教学中影响视觉舒适的多种情况,能让师生都有舒适的视觉感受。
2019年,希沃教育显示设备与视觉健康的规范设立,希沃希望借此推动国内教育硬件设备建立视觉舒适检测的规范和流程。
追问
2014年,一位老师给希沃留言,觉得希沃交互智能平板的手写体验没有黑板真实。大多数老师都经历过黑板粉笔教学的年代,如今教室里多了一台交互智能平板,他们心里难免会生出一杆秤,反复对比两者之间的使用感。
老师们经常用“不够真实”来形容在交互智能平板上板书的感觉,认为在屏幕上手写的感觉没有粉笔来得习惯。但要使一块屏幕有仿粉笔手写的舒适效果并不容易,希沃研发工作者认为这指向两个核心问题:一是屏幕如何才能根据不同老师手写的力度、角度习惯显示仿真的笔迹效果,二是手写笔在屏幕上书写是产生的声音是否舒适、手感是否适当顺滑。
要让屏幕显示的笔迹接近真实的粉笔笔迹,需要CPU根据笔尖与屏幕接触面的力度、范围显示更精确的图像,例如当接触面大时屏幕显示的笔迹也会更粗,就像用粗粉笔写字的字迹更粗一样;例如习惯用很轻的力写字的老师也能看到即时的屏幕笔迹显示,有舒适的手写体验。
希沃对老师平时板书的力度分布做了一次深度调查,利用装有压感检测装置的笔在屏幕上来回书写,测试不同人手写的力度和角度,进而根据人体习惯调整屏幕触控的精度和笔迹显示的效果。如果老师们留心,就可以发现希沃的屏幕书写效果已经相当仿真,在笔迹显示上十分逼近粉笔板书效果。
流畅又舒适的手写感是希沃研发的另一个课题,过软的手写笔书写不够流畅,过硬的手写笔书写摩擦声不够悦耳。希沃触控技术研发工作者测试了数千次不同笔尖材料书写的手感和摩擦声,做出了让人觉得书写顺滑又舒适的手写笔。
目前希沃新款电容手写笔就是这样做出来的,研发工作者不惜以万分力气寻找0.01的优化效果,数以万次0.01的优化最终便是滴水穿石般的成效。
希望
梁达奇是希沃技术开发中心的总监,同时也是一位父亲。他所在的技术部门员工大部分已经为人父母,对他们而言,做教育产品不仅仅是一份工作,更是一份关乎下一代成长的责任。
责任感驱使他们不断地迭代显示技术,力求让教室里每一个学生都能看到同样的信息,都能看得舒服。责任感同时也驱策他们思考,在信息化时代,孩子的教学环境会发生什么样的变化?孩子和老师是一个什么样的关系?教育硬件产品可以帮助解决什么问题?
思考这些问题是有依据的。当梁达奇还是个孩子时,他对老师的记忆是“有距离感”,老师平时上课需要花很多时间板书、画图,甚至一堂课下来因为板书太多了,老师需要花时间擦黑板才能继续讲课,因此多数时候老师留给他的是一道背影。
当他成为一名教育硬件设备工程师,他希望设备的交互能更灵敏、操作能更简单,老师可以在交互设备上轻松展示知识点、一键清除板书、高效书写,老师有更多的时间转过身来关注他的学生。
很多时候老师们不一定知道这块屏幕是怎么做的,也不一定知道做这块屏幕的人在背后做了多少次尝试,但如果老师和学生们都觉得这个设备一次比一次好操作、看得舒服、写得流畅,那就证明梁达奇和他的研发团队的努力没有白费。
梁达奇说,希望教育硬件设备,能像阳光雨露滋养万物一样服务每一位师生,让老师和学生们都能以平时习惯的方式、舒适地上课。
在教育信息化2.0时代,在希沃屏幕显示技术实验室里,这是梁达奇和他的团队一次有“野心”的宣言,他们的目标直指信息化教学体验这个隐秘的“后方战场”,试图让教育硬件成为润物细无声的微风细雨,并决定为此奋耕不辍。