Cercetătorii NVIDIA demonstrează ochelari VR holografici subțiri

O echipă de cercetători de la NVIDIA Research și Stanford a publicat o nouă lucrare care demonstrează o pereche de ochelari holografici subțiri de realitate virtuală. Ecranele pot afișa conținut holografic adevărat, rezolvând problema acomodării vergenței. Deși prototipurile de cercetare care au demonstrat principiile aveau un câmp vizual mult mai mic, cercetătorii spun că ar fi ușor să se obțină un câmp vizual de 120° pe 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 de realitate virtuală 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 afișare, cum ar fi câmpul vizual, rama ochilor și relieful ochilor. În plus, cercetătorii explorează diferiți algoritmi pentru a reda în mod optim imaginea pentru cea mai bună calitate vizuală.

Căștile VR disponibile comercial nu s-au îmbunătățit cu mult în dimensiune de-a lungul anilor, în mare parte din cauza unei limitări optice. Majoritatea căștilor VR folosesc un singur ecran și un singur obiectiv. Pentru a focaliza lumina de pe ecran asupra ochiului tău, obiectivul trebuie să fie la o anumită distanță de ecran; mai aproape și imaginea nu va fi focalizată.

Eliminarea acelui decalaj dintre obiectiv și ecran ar debloca factori de formă anterior imposibili pentru căștile VR; De înțeles, au existat o mulțime de cercetare și dezvoltare care explorează cum se poate face acest lucru.

În articolul recent publicat pe NVIDIA-Stanford, Ochelari holografici pentru realitate virtualăechipa arată că au construit un afișaj holografic folosind un modulator spațial de lumină combinat cu un ghid de undă în loc de o lentilă tradițională.

Echipa a construit un model mare de masă, pentru a demonstra metodele de bază și pentru a experimenta cu diferiți algoritmi pentru a reda imaginea pentru o calitate optimă a afișajului și un model compact portabil pentru a demonstra factorul de formă. Imaginile pe care le vedeți cu factorul de formă compact, asemănător cu ochelarii, nu includ componentele electronice pentru a controla afișajul (deoarece dimensiunea acelei părți a sistemului este în afara domeniului de aplicare al investigației).

Poate vă amintiți cu puțin timp în urmă că Meta Reality Labs și-au publicat propria lucrare pe o cască VR compactă de dimensiunea ochelarilor. Deși această muncă implică holograme (pentru a forma lentilele sistemului), nu este un „afișaj holografic”, ceea ce înseamnă că nu rezolvă problema acomodării vergenței, care este comună multor afișaje VR.

Pe de altă parte, cercetătorii de la 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 prezintă ca un avantaj unic al abordării lor. Cu toate acestea, echipa mai scrie că este, de asemenea, posibil să se afișeze imagini plate tipice pe ecran (care, ca și căștile VR contemporane, pot converge pentru o vizualizare stereoscopică).

Imagine prin amabilitatea NVIDIA Research

Nu numai asta, dar proiectul Holographic Glasses oferă o grosime de doar 2,5 mm pentru întregul ecran, semnificativ mai subțire decât grosimea de 9 mm a proiectului Reality Labs (care era deja impresionant de subțire!).

Cu toate acestea, ca în cazul oricărei lucrări bune, echipa Nvidia-Stanford se grăbește să sublinieze limitările muncii lor.

În primul rând, sistemul tău portabil are un câmp vizual mic de 22,8° în diagonală, cu un ochi la fel de mic de 2,3 mm. Ambele sunt prea mici pentru a fi viabile 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 sale experimentale de componente noi care nu sunt optimizate pentru a funcționa împreună. Lărgirea dramatică a câmpului vizual, explică ei, este în mare măsură o chestiune de alegere a componentelor complementare.

„[…] cel [system’s field-of-view] a fost limitată în principal de mărimea disponibilității [spatial light modulator] și distanța focală a lentilei GP, ambele putând fi îmbunătățite cu diferite componente. De exemplu, distanța focală poate fi înjumătățită fără a crește semnificativ grosimea totală prin stivuirea a două lentile GP identice și un polarizator circular. [Moon et al. 2020]. Cu un SLM de 2 inchi și un obiectiv GP cu 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 poate fi vizualizată imaginea redată), este prea mic pentru utilizare practică. Cu toate acestea, cercetătorii scriu că au experimentat o modalitate simplă de a-l extinde.

Odată cu adăugarea urmăririi ochilor, acestea arată că cușca oculară ar putea fi extinsă dinamic cu până la 8 mm prin schimbarea unghiului de lumină trimis către 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 eliberare a ochilor și a modului în care ochelarii se așează pe cap, de la purtător la purtător.

Dar există variabile în sistem care pot fi ajustate pentru a modifica factorii cheie de afișare, cum ar fi cutia de ochi. Prin munca lor, cercetătorii au stabilit relația dintre aceste variabile, oferind o imagine clară asupra compromisurilor care ar trebui făcute pentru a obține rezultate diferite.

Imagine prin amabilitatea NVIDIA Research

După cum arată, dimensiunea cadrului ochiului 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 reliefului ochiului și unghiului convergent, în raport cu un relief ocular mai mic de 20 mm (pe care cercetătorii îl consideră a fi limita superioară a unui factor de formă adevărat „ochelari”).

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

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

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

Add Comment