环球快消息!从Meta 4款原型机和概念机上看到的元宇宙未来

2022-06-28 06:01:28   来源:商业新知网

作为未来元宇宙的入口,VR/AR终端正在经历飞速发展。

6月20日,在腾讯证实成立XR部门的同一天,Meta在“Inside the lab”活动中对其24款正在研究中的VR头显进行了曝光,并对当中的4款进行了详细展示,分别是:

三款VR原型机:Butterscotch、Starburst、Holocake 2

以及一款概念产品:Mirror Lake


(资料图片)

不止是内部曝光,Meta还邀请了Youtube博主Adam Savage"s Tested进入实验室参观,曝光了长期只闻其声不见其影的“Half Dome”项目。

Reality Lab Research的陈列墙VR原型多达24款

(图源:Meta)

本次展示的VR头显主要围绕Meta在光学系统上的研究成果,主要包括分辨率、亮度、可变焦等。

原型设备通常用于解决某一个单一的问题,因此所展示的几款VR原型几乎代表了Meta几项重要光学参数当前所能实现的最高值。

产品原型一:Butterscotch,分辨率接近视网膜

Meta展出的第一款VR原型设备为Butterscotch,Butterscotch使用了Quest的框架,其最大特点是提供视网膜级别的分辨率。(视网膜分辨率基准线为60PPD,电视和手机早已超过这个标准)。

图源:Meta

下图可以看到,这款头显可以在视力表中读取20/20视力线。

不同头显分辨率比较,图源:Meta

Reality Labs首席科学家Michael Abrash表示, “这是我们最新的视网膜分辨率原型,它在VR中接近视网膜分辨率,达到了55PPD,是Quest 2的2.5倍。”

为了解决分辨率与头显视场角的问题,Abrash表示“Butterscotch团队所做的就是将这款头显视野缩小到 Quest 2的一半左右,并开发了一种新的混合镜头,(这样)可以完全解决更高分辨率的问题。”

因此Butterscotch的视场角被控制在了60度以下,比常规头显要小。

Butterscotch头显能达到如此高的分辨率,是通过先进的显示面板及定制设计的镜头实现。镜头里面使用了两个高精度玻璃透镜以及一个特殊镜头,与普通透镜相比,该透镜可以对光线进行分散。两者相结合,可以为用户创建非常清晰的图像。

图源:Youtube

扎克伯克表示,设计这款头显的目的在于,“当你不断提高分辨率时,知道边际效益递减点在哪。”同时,他表示Quest 2的PPD大约是20,如果每一代都进步10%(或者15%、20%),未来几年会有很大改善。

产品原型二:Starburst,HDR VR头显,最高亮度可达20000尼特

Starburst外型十分笨重,顶部有风扇和一对侧把手,是Reality Labs的HDR VR头显原型。

Starburst,图源:Meta

HDR将是对于头显的一个重要补充,因为其有助于增加图像的真实感和深度。但要做到这一点,VR头显需要实现更高的亮度,Meta的峰值亮度目标值为10000尼特(亮度单位),目前电视都无法达到这个数值(三星65Q9系列在HDR中亮度可达到2000尼特),而Quest 2最大亮度仅有100尼特。

Starburst,图源:推特

在Starburst原型中,LCD面板后面装有一盏高亮度的灯,有助于Starburst达到令人印象深刻的20000尼特,这可能是目前首款实现3D HDR VR的显示器之一。

扎克伯格指出,Starburst第一代产品并不等同于最终量产的产品,实验室使用它来做测试和进一步研究,这样就可以了解(高亮度)这种体验。

产品原型三:Holocake 2,全息版Pancake

光学镜头的厚度正不断减小,Quest使用菲涅尔透镜,Half Dome 2、Cambria使用Pancake,Holocake则是使用Pancake的进化版,全息的Holographic Pancake。

菲涅尔透镜、Pancake、Holocake(图源:Youtube)

扎克伯格将这款产品描述为“我们制造的最薄、最轻的VR头戴设备”。(这款头显正是今年5月Meta成员在推特曝光的图片当中所佩戴的头显。)

图源:Youtube

图源:Meta

以往VR头显看起来都比较厚重,这是因为在光学设计中,显示屏需要与镜头保持一定距离,这样才能让眼睛正确聚焦到图像上。为了实现纤薄的效果, Meta开发了两项新技术:平面全息透镜和偏振反射。

Holocake 2(图源:Meta)

谈及全息镜头时,扎克伯格解释道:“全息图(Holographs)是对光照到某物时发生的情况的一种记录。因此,就像全息图比物体本身更平坦一样,全息光学器件也比它们建模的透镜更平坦,但它们以几乎相同的方式影响入射光。所以这是一个非常巧妙的技巧。”

至于偏振反射,这种光学折叠的方法提高了显示面板和镜头之间的空间利用率。这两种技术都需要使用到专用激光器作为光源而非LED。目前面临的问题是,需要找到一款尺寸和价格都符合消费级VR头显的激光器十分困难。

Abrash指出:“我们需要做大量的工程来实现符合我们规格的消费者可用的激光器——安全、低成本、高效,并且可以安装在纤薄的VR头显中。截至今天,团队仍在寻找合适的激光器。”

不同镜头比较,图源:Meta

从图片来看,Holocake 2完成度较高,像一款未来要推出的设备,并且也能运行PC VR游戏。但从扎克伯格与博主的对话中得知,这款原型未来在未来几代产品中都不会发售。

产品原型四:Half Dome,140度FOV,可变焦(未来5、6年或会面市)

构建于2018年的Half Dome在传闻中已经更新至第3代,但直至今日才见到了真正意义上的实物。

Half Dome最大的亮点在于可变焦,曾有猜测认为Cambria很可能正是Half Dome,但这样的猜测将会落空。

扎克伯格称Half Dome是改进版的Rift,延用了Rift的屏幕 ,但与Rift不同的是,镜片并未处于某个固定位置,而是可以进行真实的移动,与相机的自动对焦工作原理相类似,也就是 可变焦。

可变焦头显Half Dome One(图源:Youtube)

Half Dome主要通过光学堆栈,将不同镜头进行组合实现聚焦的远近调节,拥有动态的聚焦范围。Meta团队表示,他们正在努力减少机械物理移动的组件,尽可能改为更多的由电驱动,相比之下,移动镜头的速度也会比物理的机械移动更为快速。

可变焦头显Half Dome One内部图(图源:Youtube)

前文提到,有猜测认为Cambria可能会搭载可变焦,但显然可变焦的难度被低估了。Meta团队表示可变焦距离作为产品发售还有很多工作要做。

扎克伯格对可变焦的价值与重要性予以了充分肯定,但他表示, 接下来的5、6年的时间或许会有合适的搭载这项技术的产品面市。

同时,扎克伯补充表示考虑到技术难度,并不能给出确切时间,可见5、6年时间已算乐观。 这也意味着Cambria不可能是Half Dome,也意味着不会具备可变焦功能。

Half Dome的特点并不仅仅在于可变焦,据Meta团队介绍,其FOV高达140度。

达到这样视场角的方式是,通过将纵向的屏幕转向横向。虽然失去了一点垂直视角,但能获得更大的水平视线。

除此之外,在设计上将其与大尺寸的菲涅尔透镜相匹配,再叠加一个用于变焦的眼部跟踪系统(经典的老式红外LED )。

图源:Youtube

虽说Half Dome延用了Rift的屏幕(Half Dome 1代使用菲涅尔透镜,但第2代已开始使用Pancake),但在外形上有明显不同之处。

除了头显前部位置布满了黑色的圆形,头显下方更是布满了小突起,这是眼球追踪摄像头所在的地方,转角地方有一个小的反射器将图像反射回来,为用户提供变焦系统。

图源:Youtube

Meta团队对原理进行了简单的解释:“由眼动追踪器告知电机移动屏幕的位置,屏幕再告知SDK聚焦已经变了,对失真进行更新。”

图源:Youtube

陀螺君还在观看博主体验Half Dome时察觉到,他所使用的手柄与Quest系列手柄不同,不仅仅是由黑变为白色,操作板调到了环状设计的外部,反了过来。

图源:Youtube

这会是下一代VR手柄吗?之前也有Quest系列新一代手柄图曝光,似乎是直接取消了环状设计。

回到Half Dome,Half Dome 3延用了2代的Pancake镜头,并且试图通过电驱动的方式实现动态调节焦距。

为了去除所有机械噪音、振动噪音等,Half Dome 3还在底部添加了一种特殊的透镜:几何相位透镜。

几何相位透镜(图源:Youtube)

概念产品:Mirror Lake

除了这4款实打实的原型产品,Meta还公布一款由Reality Labs的显示系统研究团队提出的概念产品:Mirror Lake。

Mirror Lake(图源:Meta)

Mirror Lake拥有类似于滑雪护目镜的外形,结合了变焦、眼球追踪以及其他Reality Labs一直在努力研究的技术。

结语

这次曝光的几款头显的研究方向围绕着 显示系统,扎克伯格表示,除此之外,也有团队专注于图形管道、传感器、眼动追踪等方向。 同时,他也提到软件的作用非常关键,比如用于做光学畸变矫正等等。

* 对Meta原型机感兴趣的朋友可通过下方Youtube链接观看完整视频内容

关键词: 菲涅尔透镜 显示系统

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