初創公司CREAL3D展示其最新技術光場顯示器

VR/AR

2019

01/17

15:02

roadtovr

評論

CREAL3D是一家總部位于瑞士的初創公司，由歐洲核子研究中心（CERN）前工程師共同創立，他們為大型強子對撞機（lhc）的ATLAS項目做出了貢獻。并創造了一種不同于當今市場上AR或VR頭顯的光場顯示器。

在上周的CES上，我們看到并寫到了很多很酷的東西。但在一些不太顯眼的地方，我們發現了一些非常引人注目的前沿項目，它們可能不在今年即將推出的頭顯中，但肯定為下一代AR和VR描繪了一幅充滿希望的畫面。

其中一個項目根本不在CES的AR/VR部分。它隱藏在一個意想不到的地方——一個半英里之外，在會議的另一個完全不同的地方，在一個小桌子上的兩個毫無特色的盒子里，瑞士初創公司代表著“瑞士館”的一部分參加CES。

在那里，我遇到了托馬斯Sluka和TomašKubeš，CREAL3D前歐洲核子研究中心科學家和創始人。他們指著其中一個盒子，每個盒子都有一個目鏡。我走上前去，向里面看了看，在一次快速的測試之后，我立刻被打動了——不是我看到了什么，而是我是如何看到的。但我要花一分鐘來解釋原因。

CREAL3D正在構建一個光場光場顯示器。光場對于AR和VR來說非常重要，因為它們真實地反映了光在現實世界中是如何存在的，以及我們是如何感知它的。不幸的是，它們很難捕獲或生成，甚至更難顯示。

如今市場上的每一款AR和VR頭顯都使用了一些技巧，試圖讓我們的眼睛解讀我們所看到的東西，仿佛它就在我們面前。大多數頭顯使用的是基本的立體鏡，僅此而已。3D效果給人一種深度的感覺，否則就是以固定焦距投射到平面上的場景。

這種頭顯支持發散（兩只眼睛的運動，將兩個圖像深度融合成一個圖像），但不支持調節（每只眼睛的動態焦點）。這意味著，當你的眼睛不斷地改變它們的光芒時，適應卻停留在一個地方。正常情況下，這兩種眼睛功能是無意識地同步工作的，因此，當它們不同步時，就會產生所謂的“聚散 - 調節沖突”。

簡單地說，今天市場上幾乎所有的頭顯都在展示我們如何看待現實世界的不完美表象。

在更高級的頭顯上，“可變焦距”技術可以根據你看的地方（通過眼球追蹤）動態改變焦距。例如，Magic Leap支持兩個焦距，并根據需要在它們之間進行跳轉。Oculus的半圓頂原型機也有同樣的功能，而且據我們目前所知，它似乎支持多種連續焦距。即便如此，這些變焦方法仍然存在一些固有的問題，因為它們實際上并沒有顯示光場。

所以，回到我通過CREAL3D鏡頭所做的快速測試：我看到一只小青蛙在離我眼睛很近的樹枝上，它的后面是一棵樹。看了青蛙之后，我把注意力集中在那棵樹上，當青蛙變得模糊的時候，那棵樹就成了焦點。然后我又看了看青蛙，看到樹上開著一朵美麗的、自然的花。

上面是CREAL3D光場顯示的原始鏡頭，你可以看到相機聚焦在圖像的不同部分。

為什么這令人印象深刻？我知道他們沒有使用眼動跟蹤，所以我知道我看到的不是一個典型的變焦系統。我透過一個單一的鏡頭，所以我知道我所看到的不僅僅是收斂。這是工作中的適應（每只眼睛的動態焦點）。

用一只眼睛（而且不需要眼球追蹤）就能很好地適應兩個物體之間的距離，唯一的解釋是我看到的是一個真正的光場，或者至少是一個非常接近的光場。

我看到的那個美麗的模糊區域不是我眼睛的焦點，它一次只能聚焦一個平面。現在你可以看到同樣的事情：閉上一只眼睛，把手指舉到離眼睛幾英寸的地方，然后集中注意力。現在把注意力集中在你手指后面很遠的地方，看著你的手指變得模糊。

這是因為來自你手指的光線和來自更遠物體的光線以不同的角度進入你的眼睛。

用顯示器做個小實驗，確實讓我明白了這一點。把我的智能手機舉到鏡頭前，我可以輕拍青蛙，我的相機就會把它對準焦點。我也可以輕拍樹，當青蛙變得模糊的時候，焦點就會轉移到樹上。就我的智能手機攝像頭而言，這些都是在“真正”焦距下的“真實”物體。

光場是顯示虛擬或增強圖像的理想方式，這是一種很長的說法（抱歉，光場可能會讓人感到困惑），因為它們本質上支持人類自然視覺的所有“特征”。CREAL3D的顯示功能似乎也差不多。

但是，這些是放在桌子上的大盒子。這項技術甚至能裝進頭顯里嗎？它是如何工作的呢？創始人Sluka和Kubeš不愿意提供詳細的方法，但是我學到盡可能多的關于系統的能力（和限制）。

在這一點上，“如何”是最不清楚的。Sluka只會告訴我他們用的是投影儀，以某種方式調節光線，圖像不是全息圖，也不是微透鏡陣列。該公司認為這是一種新穎的方法，他們的合成光場比他們所知的任何其他方法都更接近模擬光場。

Sluka告訴我，這個系統支持“數百個從零到無窮大的深度平面”，具有對數分布（離眼睛更近的平面密度更高，離眼睛更遠的密度更低）。他說，也有可能在眼睛后面實現一個深度平面，這意味著該系統可以校正處方眼鏡。

兩人還告訴我，他們相信這項技術可以很容易地縮小到適用于AR和VR頭顯，CES上展示的笨重設備只是概念的證明。該公司預計，他們的光場顯示器將在今年為VR頭盔做好準備，并在2021年之前縮小到眼鏡大小的AR頭盔。

在CES上，CREAL3D展示了單眼和雙目（如圖）版本的光場顯示。

至于局限性，顯示目前只支持每種顏色（籃板），200年的水平和增加視野和eyebox將是一個挑戰，因為需要擴大范圍的光場，雖然團隊期望他們能達到100度的視野VR頭顯和一個60 - 90度的視野，基于“增大化現實”技術的頭顯。我懷疑在高幀率下實時生成合成光場也將是一個計算挑戰，盡管Sluka沒有詳細介紹渲染過程。