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(shí)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(jìn)行了曝光，并對當(dāng)中的4款進(jìn)行了詳細(xì)展示，分別是：

三款VR原型機(jī)：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(jìn)入實(shí)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(dá)24款

（圖源：Meta）

本次展示的VR頭顯主要圍繞Meta在光學(xué)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(xué)參數(shù)當(dāng)前所能實(shí)現(xiàn)的最高值。

• 產(chǎn)品原型一：Butterscotch，分辨率接近視網(wǎng)膜

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(diǎn)是提供視網(wǎng)膜級別的分辨率，視網(wǎng)膜分辨率基準(zhǔn)線為60PPD（電視和手機(jī)早已超過這個標(biāo)準(zhǔn)）。

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(xué)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(dá)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(tuán)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(dá)到如此高的分辨率，是通過先進(jìn)的顯示面板及定制設(shè)計的鏡頭實(shí)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(jìn)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(dāng)你不斷提高分辨率時，知道邊際效益遞減點(diǎn)在哪。”同時，他表示Quest 2的PPD大約是20，如果每一代都進(jìn)步10%（或者15%、20%），未來幾年會有很大改善。

• 產(chǎn)品原型二：Starburst，HDR VR頭顯，最高亮度可達(dá)20000尼特

Starburst外型十分笨重， 頂部有風(fēng)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(bǔ)充，因為它有助于增加圖像的真實(shí)感和深度。要做到這一點(diǎn)，VR頭顯需要實(shí)現(xiàn)更高的亮度，Meta的峰值亮度目標(biāo)值為10000尼特（亮度單位），目前電視都無法達(dá)到這個數(shù)值（三星65Q9系列在HDR中亮度可達(dá)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(dá)到令人印象深刻的20000尼特，這可能是目前首款實(shí)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(shí)驗室使用它來做測試和進(jìn)一步研究，這樣就可以了解（高亮度）這種體驗是什么感覺。

• 產(chǎn)品原型三：Holocake 2，全息版Pancake

光學(xué)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(jìn)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(dāng)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(xué)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(shí)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(xué)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(xué)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(fèi)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(shí)現(xiàn)符合我們規(guī)格的消費(fèi)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(tuán)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(yùn)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。

• 產(chǎn)品原型四：Half Dome，140度FOV，可變焦（未來5、6年或會面市）

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?shí)物，直至今日。

Half Dome最大的亮點(diǎn)在于可變焦，也曾有猜測認(rèn)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(jìn)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(jìn)行真實(shí)的移動，與相機(jī)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(xué)堆棧，將不同鏡頭進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)聚焦的遠(yuǎn)近調(diào)節(jié)，擁有動態(tài)的聚焦范圍。Meta團(tuán)隊表示，他們正在努力減少機(jī)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(jī)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(rèn)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(bǔ)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(diǎn)并不僅在于可變焦，據(jù)Meta團(tuán)隊介紹，其FOV高達(dá)140度。

達(dá)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(diǎn)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(tuán)隊對原理進(jìn)行了簡單的解釋：“由眼動追蹤器告知電機(jī)移動屏幕的位置，屏幕再告知SDK聚焦已經(jīng)變了，對失真進(jìn)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(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)焦距。

為了去除所有機(jī)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）

• 概念產(chǎn)品：Mirror Lake

除了這四款實(shí)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(hù)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)。

 結(jié)語 

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(tuán)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(xué)畸變矯正等等。

（對Meta原型機(jī)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/