Cercetătorii NVIDIA demonstrează ochelari VR holografici subțiri

O echipă de cercetători de la NVIDIA Research și Stanford a lansat o nouă lucrare care arată o pereche subțire de ochelari holografici pentru realitate virtuală. Afișajele pot afișa conținut holografic adevărat, rezolvând problema vergenței-acomodare. Deși prototipurile de cercetare care demonstrează principiile erau mult mai mici în câmpul vizual, cercetătorii spun că ar fi ușor să se obțină un câmp vizual de 120° în diagonală.

Lansat înainte de viitoarea conferință SIGGRAPH 2022 din acest an, o echipă de cercetători de la NVIDIA Research și Stanford a demonstrat un afișaj VR aproape de ochi care poate fi folosit pentru a afișa imagini plate sau holograme într-un factor de formă compact. Lucrarea explorează, de asemenea, variabilele interconectate din sistem care afectează factorii cheie de vizualizare, cum ar fi câmpul vizual, cutia ochilor și relieful ochilor. În plus, cercetătorii explorează mai mulți algoritmi pentru redarea optimă a imaginii pentru cea mai bună calitate vizuală.

Căștile VR disponibile în comerț nu s-au îmbunătățit mult în dimensiune de-a lungul anilor, în principal din cauza unei constrângeri optice. Majoritatea căștilor VR folosesc un singur afișaj și un obiectiv simplu. Pentru a focaliza lumina afișajului în ochi, obiectivul trebuie să fie la o anumită distanță de afișaj; mai aproape și imaginea va fi neclară.

Închiderea acelui decalaj dintre obiectiv și afișaj ar debloca factori de formă anterior imposibili pentru căștile VR; este de înțeles că au existat o mulțime de cercetări și dezvoltare pentru a explora cum se poate face acest lucru.

În lucrarea recent publicată NVIDIA-Stanford, Ochelari holografici pentru realitate virtualăechipa arată că au construit un afișaj holografic folosind un modulator de lumină spațială combinat cu un ghid de undă, mai degrabă decât cu o lentilă tradițională.

Echipa a construit atât un model de banc mare, pentru a demonstra metodele de bază și pentru a experimenta cu diferiți algoritmi pentru redarea imaginii pentru o calitate optimă a afișajului, cât și un model compact purtabil pentru a demonstra factorul de formă. Imaginile pe care le vedeți cu factorul de formă compact ca ochelarii nu includ componentele electronice pentru a conduce afișajul (deoarece dimensiunile acelei părți a sistemului nu sunt cercetate).

Poate vă amintiți cu ceva timp în urmă că Meta Reality Labs și-a publicat munca pe o cască VR compactă cu dimensiunea ochelarilor. În timp ce această lucrare implică holograme (pentru a forma ținte de sistem), nu este o „afișare holografică”, ceea ce înseamnă că nu rezolvă problema de acomodare a vergenței, care este comună în multe afișaje VR.

Pe de altă parte, cercetătorii Nvidia-Stanford scriu că sistemul lor de ochelari holografici este de fapt un afișaj holografic (mulțumită utilizării unui modulator de lumină spațială), pe care îl promovează ca un avantaj unic al abordării lor. Cu toate acestea, echipa mai scrie că imaginile plate tipice pot fi vizualizate și pe afișaj (care, ca și căștile VR contemporane, pot converge pentru vizionarea stereoscopică).

Imagine prin amabilitatea NVIDIA Research

Nu numai atât, dar proiectul de ochelari holografici se mândrește cu o grosime de doar 2,5 mm pentru întregul afișaj, semnificativ mai subțire decât grosimea de 9 mm a proiectului Reality Labs (care era deja incredibil de subțire!).

Cu toate acestea, ca în cazul oricărui document bun, echipa Nvidia-Stanford se grăbește să sublinieze limitările muncii lor.

În primul rând, sistemul lor portabil are un câmp vizual de diagonală minuscul de 22,8 ° cu o cutie pentru ochi la fel de mică de 2,3 mm. Ambele sunt prea mici pentru a fi fezabile pentru o cască VR practică.

Imagine prin amabilitatea NVIDIA Research

Cu toate acestea, cercetătorii scriu că câmpul vizual limitat se datorează în mare parte combinației lor experimentale de componente noi care nu sunt optimizate pentru a funcționa împreună. Lărgirea drastică a câmpului vizual, explică ei, este în mare măsură o chestiune de alegere a componentelor complementare.

“[…] cel [system’s field-of-view] era limitat în principal de mărimea disponibilității [spatial light modulator] și distanța focală a obiectivului GP, ambele putând fi îmbunătățite cu diferite componente. De exemplu, distanța focală poate fi tăiată la jumătate fără a crește semnificativ grosimea totală prin stivuirea a două lentile GP identice și un polarizator circular [Moon et al. 2020]. Cu un obiectiv SLM de 2 inchi și un obiectiv GP cu o distanță focală de 15 mm, am putea obține un FOV monocular de până la 120 °”.

În ceea ce privește eye-box-ul de 2,3 mm (volumul în care puteți vedea imaginea redată), este prea mic pentru utilizare practică. Cu toate acestea, cercetătorii scriu că au experimentat o modalitate ușoară de a-l extinde.

Cu adăugarea de urmărire a ochilor, acestea arată că cutia de ochi poate fi extinsă dinamic până la 8 mm prin schimbarea unghiului luminii trimise în ghidul de undă. Desigur, 8 mm este încă o cutie pentru ochi foarte îngustă și poate fi prea mică pentru utilizare practică, din cauza variațiilor de distanță de relief ochi și a modului în care ochelarii se sprijină pe cap, de la un utilizator la altul. .

Dar există variabile în sistem care pot fi ajustate pentru a schimba factori cheie de vizualizare, cum ar fi cutia pentru ochi. Prin munca lor, cercetatorii au stabilit relatia dintre aceste variabile, oferind o privire clara asupra ce compromisuri ar fi necesare pentru a obtine rezultate diferite.

Imagine prin amabilitatea NVIDIA Research

După cum arată, dimensiunea cutiei oculare este direct legată de pasul pixelilor (distanța dintre pixeli) a modulatorului de lumină spațială, în timp ce câmpul de vedere este legat de dimensiunea totală a modulatorului de lumină spațială. Sunt prezentate, de asemenea, limitări ale extracției ochiului și unghiului de convergență, în comparație cu un relief ocular mai mic de 20 mm (pe care cercetătorii îl consideră a fi limita superioară a unui adevărat factor de formă „ochelari”).

O analiză a acestui „spațiu de design comercial”, așa cum îl numesc ei, a fost o parte cheie a documentului.

„Prin designul nostru și prototipurile experimentale, sperăm să stimulăm noi direcții de cercetare și inginerie către afișaje VR ultra-subțiri pentru toată ziua, cu factori de formă comparabili cu ochelarii convenționali”, scriu ei.

Lucrarea este atribuită cercetătorilor Jonghyun Kim, Manu Gopakumar, Suyeon Choi, Yifan Peng, Ward Lopes și Gordon Wetzstein.

Add Comment