Cercetătorii NVIDIA prezintă ochelari subțiri holografici VR

O echipă de cercetători de la NVIDIA Research și Stanford a publicat o nouă lucrare care demonstrează o pereche de ochelari VR holografici subțiri. Ecranele pot afișa conținut holografic adevărat, rezolvând problema vergenței-acomodare. Deși prototipurile de cercetare care demonstrează principiile au un câmp vizual mult mai mic, cercetătorii spun că ar fi simplu 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 VR aproape de ochi care poate fi folosit pentru a afișa imagini plate sau holograme într-un factor de formă compact. Articolul explorează, de asemenea, variabilele de sistem interconectate care influențează factorii cheie de afișare, cum ar fi câmpul vizual, eyebox și eye relief. În plus, cercetătorii explorează diferiți algoritmi pentru randarea optimă a imaginii pentru cea mai bună calitate vizuală.

Căștile VR disponibile în comerț nu s-au îmbunătățit prea mult de-a lungul anilor, în mare parte din cauza unei constrângeri optice. Majoritatea căștilor VR folosesc un singur ecran și un singur obiectiv. Pentru a focaliza lumina de pe ecran în ochi, lentila trebuie să fie la o anumită distanță de ecran; mai aproape și imaginea va fi neclară.

Eliminarea acestui decalaj dintre lentilă și ecran ar debloca factori de formă anterior imposibili pentru căștile VR; este de înțeles că au existat multe cercetări și dezvoltare pentru a explora cum se poate face acest lucru.

În articolul recent publicat de 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 mare de bancă – pentru a demonstra metode de bază și pentru a experimenta diferiți algoritmi de redare a imaginii pentru o calitate optimă a afișajului – cât și un model portabil compact pentru a demonstra factorul de formă. Imaginile pe care le vedeți cu factorul de formă compact, asemănător ochelarilor nu includ componentele electronice pentru a conduce afișajul (deoarece dimensiunea acelei părți a sistemului nu este la îndemâna cercetării).

Vă amintiți cu puțin timp în urmă că Meta Reality Labs și-a lansat propria lucrare pe o cască VR compactă de dimensiunea ochelarilor. Deși această lucrare implică holograme (pentru a forma lentilele sistemului), nu este un „afișaj holografic”, ceea ce înseamnă că nu rezolvă problema vergenței-acomodare care este comună în multe ecrane VR.

Pe de altă parte, cercetătorii de la Nvidia-Stanford scriu că sistemul lor de ochelari holografici este de fapt un afișaj holografic (prin utilizarea 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 vizionarea 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 incredibil de subțire!).

Ca în orice articol 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 de ochi la fel de mică de 2,3 mm. Ambele sunt mult 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 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] a fost limitată în principal de dimensiunea spațiului disponibil [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 obiectiv SLM de 2” și un obiectiv GP cu lungime focală de 15 mm, am putea obține un câmp vizual monocular de până la 120°”

În ceea ce privește eyebox-ul de 2,3 mm (volumul în care poate fi văzută imaginea redată), este mult prea mic pentru o utilizare practică. Cu toate acestea, cercetătorii scriu că au experimentat o modalitate simplă de a-l extinde.

Cu adăugarea urmăririi ochilor, acestea arată că eyebox-ul poate fi mărit dinamic cu 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 în distanța de eliberare a ochilor și a modului în care ochelarii stau pe cap de la utilizator la utilizator.

Dar, există variabile în sistem care pot fi ajustate pentru a schimba factorii cheie de afișare, cum ar fi eyebox. Prin munca lor, cercetătorii au stabilit relația dintre aceste variabile, oferind o perspectivă clară asupra compromisurilor care trebuie făcute pentru a obține 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, limitele reliefului ochiului și unghiului de convergență, în raport cu relieful 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 comercial de design”, 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