Facebook Reality Labs разработала метод расширения поля зрения голографических дисплеев

0
84

Исследователи Facebook Reality Labs и Калифорнийского университета в Беркли опубликовали работу, в которой демонстрируют метод расширения обзорности голографических дисплеев.

Грейс Куо (Grace Kuo), Лаура Уоллер (Laura Waller), Рен Нг (Ren Ng) и Эндрю Маймон (Andrew Maimone), авторы статьи «High Resolution Étendue Expansion for Holographic Displays» («Расширение границ высокого разрешения для голографических дисплеев»), объясняют, что когда речь идёт о голографических дисплеях, существует внутренняя обратная связь между полем обзора дисплея и его оптическим окном или eye-box, то есть областью, в которой можно увидеть изображение с дисплея. Если вы расширяете оптическое окно, вы получаете меньшее поле зрения. Если вы хотите большее поле зрения, вы получите меньшее оптическое окно. И если оно слишком мало, даже поворот глаза сделает скроет изображение, потому что зрачок покинет оптическое окно.

Большое оптическое окно необходимо не только для того, чтобы изображение было видимым во время движения глаз, но также для компенсации незначительных различий в подгонке гарнитуры от одного сеанса к другому.

Исследователи объясняют, что у традиционного голографического дисплея с горизонтальным полем зрения 120° оптическое окно размером всего 1,05 миллиметра. Этого не хватит для практического применения в очках. С другой стороны, голографический дисплей с 10-миллиметровым окном будет иметь горизонтальное поле зрения всего 12,7°.

Для комфортного изображения при поле зрения 120 градусов и 10-миллиметровом оптическом окне нужен голографический дисплей с разрешением 32 500×32 500. Это не только нецелесообразно: такого дисплея не существует, а если бы он существовал, рендеринг такого количества пикселей для приложений в реальном времени был бы невозможен на современном оборудовании.

Исследователи предлагают решение, которое устраняет прямую зависимость связь между полем зрения и оптическим окном в голографическом дисплее. Метод предлагает использовать рассеивающий элемент, размещённый перед дисплеем. Он рассеивает свет, чтобы расширить его геометрический фактор (также известный как этендю), и позволяет независимо настраивать параметры поля зрения и eye box.

В этом скрывается проблема. Если вы поместите рассеивающий элемент перед дисплеем, как вы будете формировать связное изображение из рассеянного света? Исследователи разработали алгоритм, который предварительно компенсирует рассеивающий элемент, так что рассеянный свет после рассеивания фактически формирует правильное изображение.

Это отчасти похоже на подход для обработки хроматической аберрации, когда цвета разделаются перед искажением так, что искажение линзы в итоге собирает их правильно.

Оранжевая рамка представляет поле зрения обычного голографического дисплея, а полный кадр показывает расширенное поле зрения

Для оттачивания алгоритма исследователи использовали оптическое моделирование, а затем создали рабочий прототип оптической системы. Они полагают, что работа «демонстрирует прогресс в направлении более практичных голографических дисплеев», но, следуя научной этике, признают, что необходимо проделать дополнительную работу для разработки полноцветного дисплея с высоким разрешением, явными точками фокусировки и форм-фактором, который сделает готовое устройство близким по габаритам к обычным очкам.

В конце статьи они определяют ключевые направления дальнейшей работы (миниатюризацию, сокращение времени вычислений и улучшение восприятия изображения) и возможность интеграции проекта с результатами более раннего исследования одного из авторов работы Эндрю Маймона, который в 2017 году провёл интересные изыскания в области форма-фактора и поля зрения очков при очень ограниченном оптическом окне.

Оригинал работы доступен в PDF.

Не пропускайте важнейшие новости о дополненной, смешанной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в TelegramВКTwitter и Facebook!

Далее: Новые волноводы LetinAR увеличивают горизонтальную обзорность до 40 градусов

Поддержи Голографику на Patreon!