微軟最新黑科技:讓普通大小眼鏡顯示全息

全息技術一直是個自帶話題屬性的名詞,許多技術在宣傳時都想與它搭界,但事實上真的用上全息技術的產(chǎn)品是少之又少,即使微軟售價昂貴的 HoloLens 也不是全息家族的一員。想得到真正的全息影像,你需要一個由激光生成的 3D 圖像,而想將這套復雜的系統(tǒng)整合進可穿戴設備,可不是件容易事。不過,最近微軟在該領域取得了重大進展,它們的研究人員開發(fā)出了一款真正的近眼全息屏幕,甚至可以裝進普通的黑框眼鏡。

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據(jù)雷鋒網(wǎng)了解,在這項新技術中,微軟用到了鏡片和硅基液晶,但光學引擎目前采用的還是外置方案。不過,微軟已經(jīng)很棒了,它們居然能利用自動矯正在如此便攜的體積下實現(xiàn)可用的全息圖像,而且用戶能順利讀取像素級的細節(jié),實在是不簡單,要知道傳統(tǒng)的數(shù)字全息圖像總是與噪點、低反差、低分辨率和單色顯示為伍。此外,研究人員還實現(xiàn)了 80 度的視場范圍。

同時,微軟還通過生成的全息影像解決了不少問題。研發(fā)團隊在這里用到了眼部追蹤渲染(像素級細節(jié)的來源)和 GPU 驅(qū)動算法,它們是實時(刷新率可達 90-260 Hz)高分辨率全息影像的“流水線”,而視覺矯正、像差矯正和聚焦控制技術則是“質(zhì)檢員”,有了這兩個“質(zhì)檢員”,你就不用再佩戴矯正眼鏡來補償散光或其他視力問題了(眼鏡一族的福音)。同時,還能實現(xiàn)平滑且自然的影像焦點過渡。

下面我們來詳細講解這三個“質(zhì)檢員”,它們也是微軟原型產(chǎn)品上的亮點功能:

聚焦控制(Focus Control)

切換焦點能力應該是近眼顯示器的標配功能:它能解決聚焦與視察沖突,讓圖像焦點能與人眼的焦點在透明屏幕上相匹配。與可變焦距、多交點和光場顯示器不同,全息顯示器能提供單像素聚焦控制,幾乎不會出現(xiàn)離散化現(xiàn)象。

下圖中,微軟展示了其原型產(chǎn)品的高分辨率和高畫質(zhì)圖像。注意龍的胸口部位,這里是焦點,完全對上了焦,清晰度相當高,而離胸口較遠的部位則處于虛焦狀態(tài)。

微軟最新黑科技:讓普通大小眼鏡顯示全息,HoloLens 都還做不到

視覺矯正(Vision Correction)

視覺矯正是第二項標配功能,它能修復用戶的視力缺陷。有了這項功能,眼鏡一族(無論近視、遠視或是散光)就可以摘掉眼鏡體驗 AR 了。

下圖就展示了全息屏幕糾正散光的能力。在左圖中,微軟展示了視力良好用戶看到的圖像,而中間的圖則是散光病人戴上圓柱形透鏡看到的圖(線條稍顯模糊)。右圖則是經(jīng)過視覺校正后的圖像,右圖的清晰度接近左圖,全面超越了使用傳統(tǒng)矯正方式的中圖。

微軟最新黑科技:讓普通大小眼鏡顯示全息,HoloLens 都還做不到

像差矯正(Aberration correction)

有了像差矯正,全息屏幕就能實現(xiàn)軟件級別的光學矯正。這樣一來,光學架構的設計就能走向新路子。在這款原型產(chǎn)品上,微軟的研究人員實現(xiàn)了像素級的任意光學矯正。這就像用了一堆獨立的復雜鏡片對圖像中每個點進行了重構。

在下圖中,微軟展示了離軸光學結構下的視圖。在左上圖中,全息圖并未經(jīng)過像差矯正,散光現(xiàn)象非常嚴重,同時還伴隨著桶形畸變的出現(xiàn)。右上圖則用上了像差矯正,圖上的線條重新清晰了起來。下圖則是像差矯正作用下高畫質(zhì)的復雜全息影像。

微軟最新黑科技:讓普通大小眼鏡顯示全息,HoloLens 都還做不到

在公布這項新技術時,微軟也做了補充說明,研究人員明確表示這款產(chǎn)品的出現(xiàn)并不代表微軟要從這里找突破口,更不是微軟 AR 產(chǎn)品的路線圖,因為這項技術還面臨許多限制。除了需要外置光學引擎,這款眼鏡暫時只能呈現(xiàn)單視場的圖片。同時,立體影像也是一個坎,想實現(xiàn)這樣的效果,微軟必須擴大眼鏡的后透光孔。此外,這款原型產(chǎn)品還沒有搭載類似頭部追蹤和定位等功能,因此離量產(chǎn)還有很遠呢。

當然,如果研發(fā)人員能突破這些限制,讓萬事具備,我們就能用上真正的便攜版全息眼鏡了。到時,無論是醫(yī)生、設計師還是游戲玩家,都能輕松的沉浸在 AR 世界中了,而現(xiàn)在想擁有神奇的 AR 體驗,你的脖子必須足夠有力。

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2017-05-23
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