作為未來元宇宙的入口,VR/AR終端正在經(jīng)歷飛速發(fā)展。
6月20日,在騰訊證實成立XR部門的同一天,Meta在“Inside the lab”活動中對其24款正在研究中的VR頭顯進行了曝光,并對當中的4款進行了詳細展示,分別是:
三款VR原型機:Butterscotch、Starburst、Holocake 2
以及一款概念產(chǎn)品:Mirror Lake
不止是內(nèi)部曝光,Meta還邀請了Youtube博主Adam Savage's Tested進入實驗室參觀,曝光了長期只聞其聲不見其影的“Half Dome”項目。
Reality Lab Research的陳列墻VR原型多達24款
(圖源:Meta)
本次展示的VR頭顯主要圍繞Meta在光學系統(tǒng)上的研究成果,主要包括分辨率、亮度、可變焦等。
原型設(shè)備通常用于解決某一個單一的問題,因此所展示的幾款VR原型幾乎代表了Meta幾項重要光學參數(shù)當前所能實現(xiàn)的最高值。
Meta展出的第一款VR原型設(shè)備為Butterscotch,Butterscotch使用了Quest的框架,其最大特點是提供視網(wǎng)膜級別的分辨率,視網(wǎng)膜分辨率基準線為60PPD(電視和手機早已超過這個標準)。
圖源:Meta
下圖可以看到,這款頭顯可以在視力表中讀取20/20視力線。
不同頭顯分辨率比較,圖源:Meta
Reality Labs首席科學家Michael Abrash表示,“這是我們最新的視網(wǎng)膜分辨率原型,它在VR中接近視網(wǎng)膜分辨率,達到了55PPD,是Quest 2的2.5倍。”
為了解決分辨率與頭顯視場角的問題,Abrash表示“Butterscotch團隊所做的就是將這款頭顯視野縮小到 Quest 2的一半左右,并開發(fā)了一種新的混合鏡頭,(這樣)可以完全解決更高分辨率的問題。”
因此Butterscotch的視場角被控制在了60度以下,比常規(guī)頭顯要小。
Butterscotch頭顯能達到如此高的分辨率,是通過先進的顯示面板及定制設(shè)計的鏡頭實現(xiàn)。鏡頭里面使用了兩個高精度玻璃透鏡以及一個特殊鏡頭,與普通透鏡相比,該透鏡可以對光線進行分散。兩者相結(jié)合,可以為用戶創(chuàng)建非常清晰的圖像。
圖源:Youtube
扎克伯克表示,設(shè)計這款頭顯的目的在于,“當你不斷提高分辨率時,知道邊際效益遞減點在哪。”同時,他表示Quest 2的PPD大約是20,如果每一代都進步10%(或者15%、20%),未來幾年會有很大改善。
Starburst外型十分笨重, 頂部有風扇和一對側(cè)把手,是Reality Labs的HDR VR頭顯原型。
Starburst,圖源:Meta
HDR將是對于頭顯的一個重要補充,因為它有助于增加圖像的真實感和深度。要做到這一點,VR頭顯需要實現(xiàn)更高的亮度,Meta的峰值亮度目標值為10000尼特(亮度單位),目前電視都無法達到這個數(shù)值(三星65Q9系列在HDR中亮度可達到2000尼特),而Quest 2最大亮度僅有100尼特。
Starburst,圖源:推特
在Starburst原型中,LCD面板后面裝有一盞高亮度的燈,有助于Starburst達到令人印象深刻的20000尼特,這可能是目前首款實現(xiàn)3D HDR VR的顯示器之一。
扎克伯格指出,Starburst第一代產(chǎn)品并不等同于最終量產(chǎn)的產(chǎn)品,實驗室使用它來做測試和進一步研究,這樣就可以了解(高亮度)這種體驗是什么感覺。
光學鏡頭的厚度正不斷減小,Quest使用菲涅爾透鏡,Half Dome 2、Cambria使用PancakeHolocake則是使用Pancake的進化版,全息的Holographic Pancake。
菲涅爾透鏡、Pancake、Holocake(圖源:Youtube)
扎克伯格將這款產(chǎn)品描述為“我們制造的最薄、最輕的VR頭戴設(shè)備”。(這款頭顯正是今年5月Meta成員在推特曝光的圖片當中所佩戴的頭顯。)
圖源:Youtube
圖源:Meta
以往VR頭顯看起來都比較厚重,這是因為在光學設(shè)計中,顯示屏需要與鏡頭保持一定距離,這樣才能讓你的眼睛正確聚焦到圖像上。為了實現(xiàn)纖薄的效果,Meta開發(fā)了兩項新技術(shù):平面全息透鏡和偏振反射。
Holocake 2(圖源:Meta)
談及全息鏡頭時,扎克伯格解釋道:“全息圖(Holographs)是對光照到某物時發(fā)生的情況的一種記錄。因此,就像全息圖比物體本身更平坦一樣,全息光學器件也比它們建模的透鏡更平坦,但它們以幾乎相同的方式影響入射光。所以這是一個非常巧妙的技巧。”
至于偏振反射,這種光學折疊的方法提高了顯示面板和鏡頭之間的空間利用率。這兩種技術(shù)都需要使用到專用激光器作為光源而非LED。目前面臨的問題是,需要找到一款尺寸和價格都符合消費級VR頭顯的激光器十分困難。
Abrash指出:“我們需要做大量的工程來實現(xiàn)符合我們規(guī)格的消費者可用的激光器——安全、低成本、高效,并且可以安裝在纖薄的VR頭顯中。截至今天,團隊仍在尋找合適的激光器。”
不同鏡頭比較,圖源:Meta
從圖片來看,Holocake 2完成度較高,像一款未來要推出的設(shè)備,并且也能運行PC VR游戲。但從扎克伯格與博主的對話中得知,這款原型未來在未來幾代產(chǎn)品中都不會發(fā)售。
構(gòu)建于2018年的Half Dome在傳聞中已經(jīng)更新至第3代,但至今,我們?nèi)晕匆姷綄嵨铮敝两袢铡?/p>
Half Dome最大的亮點在于可變焦,也曾有猜測認為Cambria很可能正是Half Dome,但這樣的猜測將會落空。
扎克伯格稱Half Dome是改進版的Rift,延用了Rift的屏幕,但與Rift不同的是,鏡片并未處于某個固定位置,而是可以進行真實的移動,與相機的自動對焦工作原理相類似,也是可變焦。
可變焦頭顯Half Dome One(圖源:Youtube)
Half Dome主要通過光學堆棧,將不同鏡頭進行組合實現(xiàn)聚焦的遠近調(diào)節(jié),擁有動態(tài)的聚焦范圍。Meta團隊表示,他們正在努力減少機械物理移動的組件,盡可能改為更多的由電驅(qū)動,也這會比物理的機械移動鏡頭更快速。
可變焦頭顯Half Dome One內(nèi)部圖(圖源:Youtube)
Meta表示可變焦距離作為產(chǎn)品發(fā)售,還有很多工作要做。前文提到,有猜測認為Cambria可能會搭載可變焦,但顯然可變焦的難度被低估了。
扎克伯格對可變焦的價值與重要性予以了充分肯定,但他表示,或許會在接下來的5、6的時間會有合適的搭載這項技術(shù)的產(chǎn)品面市。
同時,扎克伯補充表示考慮到技術(shù)難度,并不能給出確切時間,可見5、6年時間已算樂觀。這也意味著Cambria不可能是Half Dome,也意味著不會具備可變焦功能。
Half Dome的特點并不僅在于可變焦,據(jù)Meta團隊介紹,其FOV高達140度。
達到這樣視場角的方式是,通過將縱向的屏幕轉(zhuǎn)向橫向,雖然失去了一點垂直視角,但能獲得了更大的水平視線。并將其與大尺寸的菲涅爾透鏡相匹配,再疊加一個用于變焦的眼部跟蹤系統(tǒng)(經(jīng)典的老式紅外LED)。
圖源:Youtube
雖說Half Dome延用了Rift的屏幕(Half Dome 1代使用菲涅爾透鏡,但第2代已開始使用Pancake),但在外形上有明顯不同之處。
除了頭顯前部位置布滿了黑色的圓形,頭顯下方更是布滿了小突起,這是眼球追蹤攝像頭所在的地方,轉(zhuǎn)角地方有一個小的反射器將圖像反射回來,為用戶提供變焦系統(tǒng)。
圖源:Youtube
Meta團隊對原理進行了簡單的解釋:“由眼動追蹤器告知電機移動屏幕的位置,屏幕再告知SDK聚焦已經(jīng)變了,對失真進行更新。”
圖源:Youtube
同時在觀看博主體驗Half Dome時,陀螺君察覺到,他所使用的手柄與Quest系列手柄不同,不僅僅是由黑變?yōu)榘咨?,而且操作板調(diào)到了環(huán)狀設(shè)計的外部,反了過來。
圖源:Youtube
這會是下一代VR手柄嗎?之前也有Quest系列新一代手柄圖曝光,似乎是直接取消了環(huán)狀設(shè)計。
回到Half Dome,Half Dome 3延用了2代的Pancake鏡頭,并且試圖通過電驅(qū)動的方式實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)焦距。
為了去除所有機械噪音、振動噪音等,還在底部添加了一種特殊的透鏡:幾何相位透鏡。
幾何相位透鏡(圖源:Youtube)
除了這四款實打?qū)嵉脑彤a(chǎn)品,Meta還公布一款由Reality Labs的顯示系統(tǒng)研究提出的概念產(chǎn)品:Mirror Lake并非一款產(chǎn)品原型。
Mirror Lake(圖源:Meta)
Mirror Lake擁有類似于滑雪護目鏡的外形,結(jié)合了變焦、眼球追蹤以及其他Reality Labs一直在努力研究的技術(shù)。
這次曝光的幾款頭顯的研究方向圍繞著顯示系統(tǒng),扎克伯格表示,除此之外,有團隊專注于圖形管道、傳感器、眼動追蹤等方面。同時,他也提到軟件的作用也非常關(guān)鍵,比如用于做光學畸變矯正等等。
(對Meta原型機感興趣的朋友可通過下方Y(jié)outube鏈接觀看完整視頻內(nèi)容)
參考鏈接:
https://www.youtube.com/watch?v=x6AOwDttBsc
https://www.roadtovr.com/meta-vr-headset-prototypes-visual-fidelity-indistinguishable-from-reality/
https://www.gmw3.com/2022/06/meta-showcases-future-of-vr-with-3-new-prototypes/
投稿/爆料:tougao@youxituoluo.com
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