浅析“人眼分辨率”VR头显Varjo的技术实现和挑战


Qualcomm & Pico XR创新应用大赛获奖作品

文章相关引用及参考:roadtovr

结合传统显示器(宽视场)和微型显示器(高像素密度)

映维网 2018年01月26日)对VR行业来说,Varjo可以说是一位“新人”,但这家公司显然受到了市场了关注,因为他们迅速完成了1500万美元的融资,并且承诺打造“人眼分辨率”的VR头显。但这是如何实现的呢?对此,一张全新的图解说明了Varjo头显背后的关键技术。

今天的VR头显主要有两种显示器选择。第一种是可以在智能手机上找到的传统显示器。传统显示器的问题是像素不够小,用户仍然能够知觉。第二种是微型显示器,这能够实现非常优秀的像素密度,但显示器本身不够大,无法为VR头显带来足够宽的视场。

因此,直到传统显示器能够大幅缩小像素,或者微型显示器可以轻松变大之前,实现“人眼分辨率”对我们来说仍将是可望而不可及,亦即在高度沉浸感的VR头显中实现肉眼无法知觉的微小像素。

但是,Varjo希望能够提供一种结合传统显示器(宽视场)和微型显示器(高像素密度)这两者优点的产品,从而提供一款人眼分辨率的VR头显(至少在一小部分视场中实现)。

1. 组合显示

Varjo官网一张最新的图解说明他们头显背后的概念:

从右到左你可以看到:用户的眼睛,一个传统透镜,一个运动折射光学元件(上图),一个微型显示器(下图),以及一个传统显示器。

如你所见,折射光学元件可以把反射的微型显示图像移动至传统显示器的相应部分。借助精确的眼动追踪,反射的高分辨率图像将始终定位在用户的注视点中心,同时较低分辨率的传统显示器将会填充眼睛看不到的边缘视图。这与注视点渲染非常相似,但对于Varjo的技术,它几乎就像是把像素本身移动至所需的位置,而不是在特定区域渲染更高的质量。

Varjo的示例图像说明了传统显示器和微型显示器之间的图像质量差异:

2. 移动光学元件

当然,一个重要的问题是:如何能够快速移动折射光学元件以可靠地匹配眼睛运动,并且同时在足够小的空间内实现这一切,从而使其能够适用于合适大小的VR头显呢?

对于前者,答案可能存在于公司的关键专利“Display Apparatus and Method of Displaying Using Focus and Context Displays”。这份专利描述了可能涉及到各种活动部件的“致动器”。其他线索则或许存在于Varjo的一份关于“微型机电一体化专家”的招聘启事中。

你将负责为我们的混合现实设备设计致动器和电机控制组件…你将参与前沿电机技术的开发,并且设计创新的致动器力学以利用定制设计光学,电机和电子产品的力量,从而在微型机电一体化领域取得新突破。

职责

  • 创建电机位置控制算法。
  • 设计位置编码器系统。
  • 设定电机组件的性能指标和要求。

3. 技术

这份将传统显示器称为“情境显示器”,将微型显示器称为“聚焦显示器”的专利实际上涵盖了通过各种方法来结合微型显示器图像和传统显示器图像的一系列可能技术,包括波导,额外棱镜,以及其他完全不同的显示技术(如投影)。

4. 挑战

另一个重要的问题是:光学元件的组合过程将会对反射的微型显示器图像和传统显示器图像造成何种伪影呢?

这个专利也涉及到这个问题(这明确说明了他们需要克服伪影);它提出了许多可以帮助消除失真的技术,包括掩盖直接位于被反射显示器后面的传统显示器区域,调暗两个显示器区域的接缝以尝试创建更均匀的过渡,甚至是智能地将过渡接缝适配到渲染场景的部分,像拼图那样连接它们以尽量使接缝不那么明显。

Varjo已经提出了一系列有趣的方法来实现他们的“仿生显示器”。当然,细节决定成败。映维网期待能够亲身体验他们最新的原型,并且感受具体的实际效果。

原文链接https://yivian.com/news/40884.html
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