VR光場技術,這次好像是真的

去年CES的時候,青亭網曾報道過一家展示真正光場顯示技術的公司:CREAL3D。據悉,該公司由CERN(歐洲核子研究委員會)前工程師Tomas Sluka和Tomas Kubes創辦,其技術有別於光波導等其他光學,利用投影技術去調節光線,以實現在數百個深度之間實現動態切換,效果足夠自然。

CES亮相AR/VR光場技術,這次好像是真的

從當時現場曝光的圖來看,CREAL3D的方案體積很大,還需要依賴裝在盒子裡的處理器,很難想象它該如何應用於AR/VR頭顯。而今年,剛獲得430萬瑞士法郎A輪融資並更名為CREAL後的他們再次來到CES,並展示了針對AR/VR頭顯進行大幅優化,體積大幅縮減的方案。

什麼是光場技術?

光場的概念首次由Alexander Gershun在論文中提出,指的是光在每一個方向通過每一個點的光亮,利用光場技術,可以讓VR/AR頭顯模擬出人眼感知光線和聚焦的方式,對人眼注視點所在的區域進行動態聚焦,以呈現出更自然的觀感。

光場顯示技術用於AR/VR的優勢在於,它能夠更逼真的表現出真實環境中光線的活動,以及人眼感知的方式,但光場一直以來都很難去捕捉或者生成,甚至顯示。

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CREAL光場技術的變焦效果

目前市面上的AR/VR頭顯大多使用基礎的3D顯示技術,也就是在固定焦點的平面上模擬深度,營造立體的視覺感官。但這樣做的結果是隻支持視覺輻輳(通過雙目視差形成深度感知),卻不支持視覺調節(每隻眼睛的動態焦點),儘管你的雙目視察一直在改變,但是焦點卻固定在一個平面,而不能像在觀看真實世界那樣讓輻輳和調節實現同步,這也是為什麼會產生視覺輻輳調節衝突。

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Magic Leap其實就曾號稱其AR頭顯採用光場光子芯片,畫面支持在不同焦距間的切換,但實際上其光學方案基於光波導,目前只支持兩個焦點平面。

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為了解決這一問題,還有一些VR/AR頭顯會採用變焦距的方式,根據人眼注視點來動態改變焦距。比如Oculus的Half Dom VR原型機,利用機械式的變焦系統,根據注視點去移動頭顯內的顯示屏,以此來模仿人眼變焦的過程。

而CREAL採用完全不同的方案,是基於視覺輻輳調節原理,通過調節光線來實現焦距的動態調節。其號稱支持從零到無限遠的數百個深度,以及對數分佈(距眼鏡越近像素密度越大,越遠密度約越小),它還能彌補近視眼看不清的問題。

CREAL的AR/VR之路

從照片上來看,CREAL顯示與投影模組(成為光學引擎)的體積的確比之前大幅縮減,已經接近適合頭顯的大小,但同時也帶來適眼距、FOV、分辨率大幅降低的缺點。目前,CREAL面臨的困難在於,還是依賴盒子大小的處理單元,說明普通AR眼鏡集成的處理器,或者手機不一定能驅動這樣的光場顯示模組。

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縮小處理器單元的體積將是CREAL接下來的目標,其透露,目前已經大幅縮減主板體積,未來可能會採用ASIC芯片,縮減成適合AR頭顯大小的體積。此外,還計劃通過向餘光部位投射額外的非光場圖像,來提升FOV。

CREAL提升FOV的方式有點類似於Varjo所採用的分屏注視點渲染方案,不同的是CREAL不需要額外的顯示屏,而是用一個光學引擎就能完成。也就是說,結合人眼識別技術,在人眼注視點區域投射光場,而注視點外圍採用低保真的非光場顯示。

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除此之外,目前CREAL方案的色彩表達和分辨率效果依然不夠好,因此這些問題未來是否能解決是讓人關心的問題。由於CREAL並沒有公開透露其光場技術更細節的原理,我們也無法推測這項技術在優化之後,是否還將受到其他限制。

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總之,接下來CREAL會將CES上演示的技術集成在頭顯中,首先進入VR,在更遠的未來才有可能進入AR頭顯。CREAL的目標是,將光場技術集成在普通大小的眼鏡腿上,甚至在現場還展示了一款設計模型,不過短時間內還無法實現。

接下來,CREAL並不打算自研頭顯,而是希望以授權的形式,為合作伙伴提供技術。目前,一些合作伙伴已經拿到了開發者套件,不過這項技術真正進入市場可能還需要幾年時間。

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據其官網公佈的路線圖顯示,計劃在2019年推出用於VR頭顯的光場解決方案,2020年推出MR眼鏡光場解決方案,2021年推出面向可穿戴小尺寸智能眼鏡光場投影儀。未來的應用場景方面,CREAL認為可用於醫療(外科手術)、遊戲等場景,並計劃將其光學方案成本降低至500美元以下。


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