最新全息技术 微软最新黑科技:让普通大小眼镜显示全息,HoloLens 都还做不到

2017-10-14 - 全息技术

雷锋网(公众号:雷锋网)按:全息技术一直是个自带话题属性的名词,许多技术在宣传时都想与它搭界,但事实上真的用上全息技术的产品是少之又少,即使微软售价昂贵的 HoloLens 也不是全息家族的一员。想得到真正的全息影像,你需要一个由激光生成的 3D 图像,而想将这套复杂的系统整合进可穿戴设备,可不是件容易事。

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不过,最近微软在该领域取得了重大进展,它们的研究人员开发出了一款真正的近眼全息屏幕,甚至可以装进普通的黑框眼镜。

在这项新技术中,微软用到了镜片和硅基液晶,但光学引擎目前采用的还是外置方案。不过,微软已经很棒了,它们居然能利用自动矫正在如此便携的体积下实现可用的全息图像,而且用户能顺利读取像素级的细节,实在是不简单,要知道传统的数字全息图像总是与噪点、低反差、低分辨率和单色显示为伍。此外,研究人员还实现了 80 度的视场范围。

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同时,微软还通过生成的全息影像解决了不少问题。研发团队在这里用到了眼部追踪渲染(像素级细节的来源)和 GPU 驱动算法,它们是实时(刷新率可达 90-260 Hz)高分辨率全息影像的“流水线”,而视觉矫正、像差矫正和聚焦控制技术则是“质检员”,有了这两个“质检员”,你就不用再佩戴矫正眼镜来补偿散光或其他视力问题了(眼镜一族的福音)。同时,还能实现平滑且自然的影像焦点过渡。

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下面我们来详细讲解这三个“质检员”,它们也是微软原型产品上的亮点功能:

聚焦控制(Focus Control)切换焦点能力应该是近眼显示器的标配功能:它能解决聚焦与视察冲突,让图像焦点能与人眼的焦点在透明屏幕上相匹配。与可变焦距、多交点和光场显示器不同,全息显示器能提供单像素聚焦控制,几乎不会出现离散化现象。

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下图中,微软展示了其原型产品的高分辨率和高画质图像。注意龙的胸口部位,这里是焦点,完全对上了焦,清晰度相当高,而离胸口较远的部位则处于虚焦状态。

视觉矫正(Vision Correction)视觉矫正是第二项标配功能,它能修复用户的视力缺陷。有了这项功能,眼镜一族(无论近视、远视或是散光)就可以摘掉眼镜体验 AR 了。

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下图就展示了全息屏幕纠正散光的能力。在左图中,微软展示了视力良好用户看到的图像,而中间的图则是散光病人戴上圆柱形透镜看到的图(线条稍显模糊)。右图则是经过视觉校正后的图像,右图的清晰度接近左图,全面超越了使用传统矫正方式的中图。

像差矫正(Aberration correction)有了像差矫正,全息屏幕就能实现软件级别的光学矫正。这样一来,光学架构的设计就能走向新路子。在这款原型产品上,微软的研究人员实现了像素级的任意光学矫正。这就像用了一堆独立的复杂镜片对图像中每个点进行了重构。

在下图中,微软展示了离轴光学结构下的视图。在左上图中,全息图并未经过像差矫正,散光现象非常严重,同时还伴随着桶形畸变的出现。右上图则用上了像差矫正,图上的线条重新清晰了起来。下图则是像差矫正作用下高画质的复杂全息影像。

在公布这项新技术时,微软也做了补充说明,研究人员明确表示这款产品的出现并不代表微软要从这里找突破口,更不是微软 AR 产品的路线图,因为这项技术还面临许多限制。除了需要外置光学引擎,这款眼镜暂时只能呈现单视场的图片。同时,立体影像也是一个坎,想实现这样的效果,微软必须扩大眼镜的后透光孔。此外,这款原型产品还没有搭载类似头部追踪和定位等功能,因此离量产还有很远呢。

当然,如果研发人员能突破这些限制,让万事具备,我们就能用上真正的便携版全息眼镜了。到时,无论是医生、设计师还是游戏玩家,都能轻松的沉浸在 AR 世界中了,而现在想拥有神奇的 AR 体验,你的脖子必须足够有力。

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