微軟最新黑科技: 讓普通大小眼鏡顯示全息, HoloLens 都還做不到

按：全息技術一直是個自帶話題屬性的名詞，許多技術在宣傳時都想與它搭界，但事實上真的用上全息技術的產品是少之又少，即使微軟售價昂貴的 HoloLens 也不是全息家族的一員。想得到真正的全息影像，你需要一個由激光生成的 3D 圖像，而想將這套複雜的係統整合進可穿戴設備，可不是件容易事。不過，最近微軟在該領域取得了重大進展，它們的研究人員開發出了一款真正的近眼全息屏幕，甚至可以裝進普通的黑框眼鏡。

在這項新技術中，微軟用到了鏡片和矽基液晶，但光學引擎目前采用的還是外置方案。不過，微軟已經很棒了，它們居然能利用自動矯正在如此便攜的體積下實現可用的全息圖像，而且用戶能順利讀取像素級的細節，實在是不簡單，要知道傳統的數字全息圖像總是與噪點、低反差、低分辨率和單色顯示為伍。此外，研究人員還實現了 80 度的視場範圍。

同時，微軟還通過生成的全息影像解決了不少問題。研發團隊在這裏用到了眼部追蹤渲染（像素級細節的來源）和 GPU 驅動算法，它們是實時（刷新率可達 90-260 Hz）高分辨率全息影像的“流水線”，而視覺矯正、像差矯正和聚焦控製技術則是“質檢員”，有了這兩個“質檢員”，你就不用再佩戴矯正眼鏡來補償散光或其他視力問題了（眼鏡一族的福音）。同時，還能實現平滑且自然的影像焦點過渡。

下麵我們來詳細講解這三個“質檢員”，它們也是微軟原型產品上的亮點功能：

聚焦控製（Focus Control）

切換焦點能力應該是近眼顯示器的標配功能：它能解決聚焦與視察衝突，讓圖像焦點能與人眼的焦點在透明屏幕上相匹配。與可變焦距、多交點和光場顯示器不同，全息顯示器能提供單像素聚焦控製，幾乎不會出現離散化現象。

下圖中，微軟展示了其原型產品的高分辨率和高畫質圖像。注意龍的胸口部位，這裏是焦點，完全對上了焦，清晰度相當高，而離胸口較遠的部位則處於虛焦狀態。

視覺矯正（Vision Correction）

視覺矯正是第二項標配功能，它能修複用戶的視力缺陷。有了這項功能，眼鏡一族（無論近視、遠視或是散光）就可以摘掉眼鏡體驗 AR 了。

下圖就展示了全息屏幕糾正散光的能力。在左圖中，微軟展示了視力良好用戶看到的圖像，而中間的圖則是散光病人戴上圓柱形透鏡看到的圖（線條稍顯模糊）。右圖則是經過視覺校正後的圖像，右圖的清晰度接近左圖，全麵超越了使用傳統矯正方式的中圖。

像差矯正（Aberration correction）

有了像差矯正，全息屏幕就能實現軟件級別的光學矯正。這樣一來，光學架構的設計就能走向新路子。在這款原型產品上，微軟的研究人員實現了像素級的任意光學矯正。這就像用了一堆獨立的複雜鏡片對圖像中每個點進行了重構。

在下圖中，微軟展示了離軸光學結構下的視圖。在左上圖中，全息圖並未經過像差矯正，散光現象非常嚴重，同時還伴隨著桶形畸變的出現。右上圖則用上了像差矯正，圖上的線條重新清晰了起來。下圖則是像差矯正作用下高畫質的複雜全息影像。

在公布這項新技術時，微軟也做了補充說明，研究人員明確表示這款產品的出現並不代表微軟要從這裏找突破口，更不是微軟 AR 產品的路線圖，因為這項技術還麵臨許多限製。除了需要外置光學引擎，這款眼鏡暫時隻能呈現單視場的圖片。同時，立體影像也是一個坎，想實現這樣的效果，微軟必須擴大眼鏡的後透光孔。此外，這款原型產品還沒有搭載類似頭部追蹤和定位等功能，因此離量產還有很遠呢。

當然，如果研發人員能突破這些限製，讓萬事具備，我們就能用上真正的便攜版全息眼鏡了。到時，無論是醫生、設計師還是遊戲玩家，都能輕鬆的沉浸在 AR 世界中了，而現在想擁有神奇的 AR 體驗，你的脖子必須足夠有力。

Via. Engadget、Microsoft Blog