微軟全息顯示研究：披露如普通眼鏡大小的AR眼鏡原型

日前，微軟研究團隊介紹了一個關於“用於VR/AR的全息近眼顯示”的研究項目，在這個項目中，微軟將探索如何通過數字全息技術來構建基於虛擬現實和混合現實（或增強現實）的近眼顯示設備。根據VR科技網了解，微軟研究團隊在實驗中通過對激光形成的純相位全息圖進行研究，解決了數字全息圖的一些已知局限性，並展示了全息技術為近眼顯示帶來的一些新功能，包括每像素焦點控製、視覺矯正等突破。

畫麵質量

數字全息圖通常與噪聲，低對比度，低分辨率和單色圖像相關聯。而微軟研究團隊卻是使用現有的硬件設備形成高對比度，高分辨率和全色數字全息圖，從而生成更接近傳統顯示器的畫質。以下圖像是全息近眼顯示設備原型拍攝的照片，視野是水平角度為70度。

計算速度

由於涉及到複雜的計算，因此數字全息圖也常與慢速離線計算相關聯。在這方麵，微軟研究團隊使用類似於眼球跟蹤的全息圖，當用戶正在注視某一特定圖像時，它具有正確的圖像焦點和最佳的圖像質量。結合 GPU 加速算法，可在 GPU（NVIDIA GeForce GTX 980 TI）上帶來 90-260 Hz的實時全息圖渲染。

焦點控製

改變圖像焦點在近眼顯示設備上是可以實現的，在透視的顯示設備中它允許圖像焦點匹配眼睛焦點，從而增加沉浸感。與可變焦點、多焦點和光場顯示不同，全息顯示能夠提供每像素焦點控製，幾乎沒有離散化，從而實現平滑和自然的焦點提示。下圖是全息顯示原型設備在每像素焦點控製下，可帶來高分辨率和高畫質的全息圖。值得注意的是，下圖（龍的胸部）處於對焦狀態，而較近的區域（例如頭部）較遠的區域（例如主體和尾部）則不在焦點範圍內。而右側兩列的圖像顯示（龍身體的各個區域），分別進入和離開焦點區域的效果。

視力校正

可根據不同用戶的視力程度進行校正是近眼顯示設備的一個重要指標。微軟研究團隊指出全息顯示設備能夠具備強大的視力校正能力，適用人群可涵蓋近視和遠視，甚至在更高階的視力問題，如散光。而下圖展示了全息顯示設備原型校正散光的能力，左圖是正常視力用戶顯示的圖像，而中圖是散光用戶顯示的圖像（主要是水平線條比垂直方向的會更模糊），右圖是散光用戶經過校正後顯示的圖像。

像差校正

全息顯示設備還能提供像差校正，是一種在軟件中對光學器件的光學校正過程進行編碼的能力，而這種能力可以使用更簡單的光學器件來實現新的光學架構。全息圖可以在每個像素的基礎上進行任意的光學校正，在下圖（左上角）的是沒有應用像差校正的全息圖，我們可以看到圖像存在嚴重的散光，使得圖像未能在合適的水平和垂直線上對焦。而下圖（右上角）展示的則是經過像差校正的全息圖。我們可以看到，在整個視野中的線條是十分銳利不模糊的。而下圖（底部）的圖像展示的是應用像差校正後更為複雜、多色的全息圖。

形狀因素

近眼顯示器要考慮的關鍵因素是外形，重量足夠輕、舒適度足夠、能全天候使用的顯示設備才能吸引更多的受眾。下圖是微軟展示的一個如同普通太陽眼鏡大小的原型設備，該眼鏡具有80度的水平視野。不過該顯示設備是單視鏡，其他驅動的電子元件是外部的。因此要構建一個立體全息顯示設備仍然是很大的挑戰。

值得注意的是，微軟研究人員表示，這個研究項目隻是涉及全息顯示設備的基礎研究，並不代表任何微軟的產品路線圖。

VR科技網 「 www.vrsat.com 」公眾號「 VR_SAT