usdt接口平台(www.trc20.vip):NVIDIA和史丹佛做出了超轻薄VR眼镜!厚度仅2.5公厘,重60公克

usdt接口平台www.trc20.vip)是使用TRC-20协议的Usdt第三方支付平台,Usdt收款平台、Usdt自动充提平台。免费提供入金通道、Usdt钱包支付接口、Usdt自动充值接口、Usdt寄售回收。菜宝Usdt钱包一键生成Usdt钱包、一键调用API接口、一键出售Usdt。

ADVERTISEMENT

我们什么时候才能摆脱笨重的 VR 头戴显示器呢? 

自从去年马克·祖克伯格宣布将全力开发「元宇宙」之后,VR、AR 等技术就在世界范围内掀起了新一轮的热潮。 

这些技术为电脑图形应用等领域提供了前所未有的使用者体验。然而,时至今日,VR 头戴显示器的笨重依然是一个绕不开的问题,同时也阻碍了 VR 进入大众的日常生活。 

这一问题源于 VR 显示光学的放大原理,即透过透镜将小型微显示器的图像放大。这种设计要求微显示器和镜片之间有一段相对较大的距离,因此当前的 VR 头戴显示器普遍比较笨重,佩戴起来很不舒服。

为了缩短微显示器和镜片之间的距离,研究者们想了很多种方法,包括借助「Pancake」透镜或波导来折叠光路等。比如在基于 Pancake 技术方案的 VR 眼镜中,图像源发射光线进入半反半透的镜片之后,光线在镜片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返,最终从反射式偏振片射出,因此能有效地缩小产品体积。

传统菲涅尔透镜与新式 Pancake 透镜的对比。

最近两年,我们已经可以看到一些基于 Pancake 透镜的 VR 眼镜原型。但是,这些眼镜通常还需要在微显示器和镜片之间留出一些距离,而且要嘛只能为每只眼睛呈现 2D 图像(可能导致视觉不适),要嘛解析度非常有限。

在最近的一篇 SIGGRAPH 2022 论文中,来自NVIDIA和史丹佛大学的研究者展示了一种新的基于 Pancake 透镜的 VR 眼镜——Holographic Glasses(全像眼镜)。它的厚度只有 2.5 公厘,重 60 公克,可以向佩戴者的每只眼睛展示 2D 或 3D 图像。

研究者表示,他们的 Holographic Glasses 基于最近的一类想法——使用人工智慧技术来提高图像品质,并加速电脑产生的全像图(computer-generated holograms,CGH)的计算速度。 

技术细节 

这个眼镜主要由三部分组成:一个虚拟全像显示组件、一个几何相位透镜(GP lens)和一个基于瞳孔复制的波导系统。

首先来看虚拟全像显示组件。在多数情况下,phase-only SLM(空间光调变器)会在设备前创建一个全像图。但其实,它也可以在设备后创建,这样一来,所有的组件都靠得更近了,系统体积大大缩小。

接下来是基于瞳孔复制的波导系统。研究者使用该系统代替分束器来进一步减小系统形状因数。相干光源耦合到波导中,并为 SLM 提供相干照明。他们使用市场上可以买到的用于流入光源的波导,这些光源会导致某些波长的光照不均匀,但这可以透过不同的分级设计最小化。

最后,研究者用几何相位透镜(GP lens)代替接目镜。几何相位透镜非常轻,但它仅在特定的输入光束偏振下作为正透镜工作,由于大多数 SLM 也在线性偏振输入光下工作,他们在 SLM 和几何相位透镜之间安装了一个波板。

透过将这些零件组装在一起,研究者做出了 Holographic Glasses。

Holographic Glasses 的显示特性在很大程度上取决于 SLM 和接目镜。SLM 尺寸越大,视场(FOV,定义了在水平、垂直和对角线方向上的可视范围)越大;SLM 像素间距越小,eye box(近眼显示光学模组与眼球之间的一块锥形区域,也是显示内容最清晰的区域)越大。

Holographic Glasses 还有两个不同于传统 VR 眼镜的特性。 

第一个特性是高衍射级(HDOs)。优秀像素的周期性结构产生了重复的高衍射级,并且由于接目镜的作用,它们沿着瞳孔平面收敛。如果高衍射级的间隔小于瞳孔直径,那么用 HOGD 演算法进行相位计算时就必须考虑高衍射级。

,

皇冠投注网址www.hg108.vip)是皇冠体育官网线上直营平台。皇冠投注网址面向亚太地区招募代理,开放皇冠信用网代理申请、皇冠现金网代理会员开户等业务。皇冠投注网址可下载皇冠官方APP,皇冠APP包括皇冠体育最新代理登录线路、皇冠体育最新会员登录线路。

,

瞳孔掩蔽项 M_p 将 HOGD 演算法扩展为「瞳孔 HOGD(Pupil-HOGD)」演算法。它使相位模式得到最佳化,同时考虑瞳孔滤波。

模拟结果表明,与双相位幅度编码(DPAC)随机梯度下降和传统的 HOGD 演算法相比,瞳孔 HOGD 演算法在所有瞳孔大小下的图像品质最好。

第二个特性是动态 eye box。

由于波导被设计用来再现具有一定范围的暂态光角的光场,所以整个 SLM 照明的方向可以由输入光束的方向控制。有了额外的栅极追踪器,系统可以跟随注视,并通过简单地改变输入光束的方向来围绕视点移动。

 

研究者实现了两种形态的原型机:桌上型和可穿戴式。二者之间的唯一区别是可穿戴式使用了波导。

下图显示了桌上型原型机捕捉到的结果。放大后的细节显示,HOGD 演算法呈现出了更高的图像品质和更高的对比度。

下面还有一个例子,红色箭头戴显示器示的是由于 GP 透镜缺失导致的 SLM 杂散光造成的伪影。

下图是用桌上型原型机捕获的多平面 3D 结果。结果显示,在不同的平面上对焦图像是正确的,可以诱发使用者的适应反射。

下图是可穿戴式原型机生成的结果:图像品质、对比度均较差,这主要是由于波导与实现的相干光源之间不匹配,可以透过不同的分级设计来改善。

局限性 

从当前的技术介绍来看,这款 VR 眼镜还有一些局限。 

第一个局限是 FOV。虽然这款眼镜的 FOV 有望超过当前这一代的 VR 头戴显示器,但现在我们能看到的这版只有 22.8°。 

「这款 Holographic Glasses 的 FOV 比当前市场上可以买到的 VR/AR 头戴显示器都要小。但是,FOV 主要受 SLM 尺寸和 GP 透镜焦距的限制,二者都可以透过不同的组件加以改善。」研究者表示。 

另一个局限是,这款眼镜可能需要非常精确地测量使用者的瞳孔。如果没有经过精巧的设计,这是很难实现的。不过,研究人员指出,使用红外凝视追踪器可以做到这一点,但你需要能够不断追踪佩戴者的瞳孔大小,因为在使用眼镜时,它们会经常调整以适应不同的光线条件。 

即便如此,这款 VR 眼镜还是有很多令人印象深刻的地方,不知道哪家公司会率先将其商业化。 

更多细节请参见论文原文。

论文连结:Holographic Glasses for Virtual Reality 

资料来源:

  • Holographic Glasses for Virtual Reality 
  • Researchers find way to shrink a VR headset down to normal glasses size

添加回复:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。