欧洲这家顶级VR研发机构开发出超级显示器

由前欧洲核子研究组织工程师共同创办的CREAL3D是一家位于瑞士的初创公司,而他们研发的沉浸式光场显示器完全不同于当今市场上AR或VR头显中的产品。

 

在上周的CES大会期间,映维网已经报道了一系列酷炫的技术与设备。但在不显眼的展台里,我们发现了相当吸引人的前沿项目。尽管可能不会出现在今年的头显产品中,但它们绝对为下一代的AR和VR描绘了一幅前景光明的画面。

 

其中这样一个项目根本没有出现在AR/VR展区,而是在2.5千米之外的一个令人意想不到的地方。在“瑞士馆”里面,这种有望驱动下一代沉浸式设备的技术隐藏在一张小桌子上两个不起眼的盒子中。

站在旁边的是前欧洲核子研究组织科学家,曾参与过大型强子对撞机的ATLAS项目,CREAL3D的联合创始人Tomas Sluka和Tomáš Kubeš。前文所述的两个盒子都包含一个目镜。经过快速的测试后,它马上给人留下了深刻的印象。不是指看到的内容,而是指看的方式。RoadtoVR的Ben Lang日前解释这款特别的光场显示器,以下是映维网的具体整理:

 

CREAL3D正在构建一款光场显示器。在我看来,这是我实际看过的最接近真正光场的体验。光场对AR和VR十分重要,因为它们能够真正地再现光线在现实世界中的存在方式,以及我们进行感知的方式。遗憾的是,它们难以捕捉或生成,也更难以进行显示。

 

当前市场的每一台AR和VR头显都采用一定的技巧来令我们眼睛将看到的画面解读成真实的存在。大多数头显都采用基本的立体视效技术,这种3D效果给出了在固定焦距下投射到平面的场景深度感。

 

这样的头显支持眼睛辐辏(两只眼睛进行聚散运动以将两幅图像融合成具有深度的单幅图像),但不支持眼睛调节(每个眼睛的动态聚焦)。这意味着当双眼正不断地改变辐辏,眼睛调节固定于一个地方。在正常的现实情况下,两个眼睛可以在无意识中同步工作,如果无法同步进行,我们就会遭遇所谓的“视觉辐辏调节冲突”。

 

简单来说,当今市场上几乎所有的头显都无法完美地再现我们感知现实世界的方式。

 

在更先进的头显中,“变焦”功能可以根据注视点动态地移动焦距(利用眼睛跟踪)。例如,Magic Leap支持两种焦距,并根据需要在彼此之间切换。Oculus的Half Dome原型亦是如此,而且据目前所知,这款设备似乎支持各种连续焦距。但即便如此,这种变焦方法仍然会产生一些固有的问题,因为它们实际上并没有显示光场。

 

回到我对CREAL3D透镜的快速测试:我看到里面有一只小青蛙正站在离我眼睛非常近的树枝上,而后面则是一棵树。在看过青蛙之后,我把注意力集中在树上,这时青蛙将变得模糊,而树木则非常清晰。然后我回头再看青蛙,这时树木出现了自然协调的模糊。

 

为什么说这给人留下了非常深刻的印象呢?因为他们根本没有利用眼动追踪,所以我知道这并非是典型的变焦系统。不仅如此,我是通过单块透镜看到前面所述的这一切,所以我知道这并非单纯的眼睛辐辏。这同时包含眼睛调节。

 

无需眼动追踪,并且在单眼情况下就能实现两个对象的合理眼睛调节,唯一的解释是我看到的是真正的光场,至少说非常接近于真正的光场。

 

那种自然且协调的模糊是我眼睛无法聚焦的场景区域,一次只能令一个平面聚焦。你可以进行了一个小实验,并看到类似于我看到的画面:闭上一只眼睛,举起食指并全神贯注;接下来,把视线投向手指后面的物体,这时你会发现食指将变得模糊。

 

这种情况是因为来自手指的光线和来自更远距离物体的光线是以不同的角度进入眼睛。对于CREAL3D的透镜,我看到了同样的事情,而且是出于同样的原因 。除非我看到的是计算机生成图像。

 

但一个小实验就可以推翻前面的假设(亦即看到的是计算机生成图像)。我举着我的智能手机并对准透镜。我轻触小青蛙,而智能手机的摄像头能够把焦点对准它。我同样可以轻触树木,而焦点就会切换到树木,这时青蛙变得模糊。对于智能手机的摄像头而言,这是位于“真实”焦深的“真实”对象。

 

前面关于光场是显示虚拟或增强影像的理想方式的叙述很长(抱歉,光场这个概念容易令人混淆),因为它们原生支持人类自然视觉的所有“功能”。现在看来,CREAL3D的显示器基本做到了这一点。

 

但是,桌面上摆着的是巨大的盒子。这种技术是否能够集成至头显中呢?实际的工作原理又如何呢?公司创始人Sluka和Kubeš不愿意透露太多的信息,但我尽可能地从他们口中探出关于系统功能(和限制)的信息。

 

工作原理最为扑簌迷离。Sluka只是透露道他们正在使用一款能够以某种方式调制光线的投影仪,图像并非全息图,而且它们没有在使用微透镜阵列。CREAL3D相信这是一种创新的解决方案,而且他们的合成光场比其所知的任意产品都要接近于真正的光场。

 

Sluka表示,系统支持“从零到无限的数以百计的深度平面”,并且具有对数分布(更接近眼睛的平面密度更高,反之密度更低)。他指出,他们同时可以在眼睛“后面”实现一个深度平面,亦即意味着系统可以支持眼镜。两人同时指出,他们相信技术可以轻松实现微型化并适配AR和VR头显,而CES上展示的笨重设备只是概念证明。这家公司预计,他们可以在今年为VR头显准备好他们的光场显示器,并在2021年前实现眼镜大小的AR头显。

 

至于限制,显示器目前只支持200RBG,而增加视场和Eyebox会是一个挑战,因为光场的范围同样需要扩大。但是,这支团队预计他们可以为VR头显实现100度的视场,并为AR头显实现60-90度的视场。我认为在高帧率下实时生成合成光场是一个计算挑战,但Sluka没有详细介绍渲染过程。

 

这令人感到非常兴奋,但对CREAL3D来说他们才刚刚开始。这是一家年轻的创业公司,目前有10名成员,而他们在光场显示方法的可行性,性能和可扩展性方面仍需要提供更多的证明。

 

Sluka拥有捷克共和国利贝雷茨技术大学的科学工程博士学位。他说自己是一名多学科工程师,而已发表的论文可以予以证明。CREAL3D团队拥有不少博士人才,其中包括数名来自英特尔取消的Vaunt项目。

 

Sluka表示,他们在2018年筹集了约100万美元的投资,而他们正在融资500万美元,以进一步发展公司及其技术。