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Meta元宇宙VR研发成果首度大公开,扎 [复制链接]

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在Meta公司RealityLabs部门实验室中,有一面原型展示墙,陈列了实验室设立七年来所开发的数十款VR眼镜原型,有的轻巧如太阳眼镜,但更多是笨重,大小不一的设备。这是去年改名为Meta的脸书,最重要的元宇宙研发基地,Meta创办人暨首席执行官扎克伯格强调,我们的目标是打造出通过视觉图灵测试的次世代VR体验,这是目前还不存在的未来技术。这是第一次,Meta详细披露了打造真实感VR眼镜的四大挑战和最新进展。

扎克伯格去年将脸书改名为Meta,来宣示全力进军元宇宙的企图心。VR眼镜是Meta实现元宇宙大梦的关键设备,年就发布了所并购子公司Oculus的首款虚拟现实头盔Rift,而Oculus团队后来也成了Meta的VR研发部门,也就是RealityLabs。

今年2月,Meta公布去年第四季财报时,也首度公布了RealityLabs部门的营收情况,虽然该季Meta的RealityLabs营收高达8.8亿美元,但最后还是亏损了33亿美元,而且逐季扩大中。最近更传出RealityLabs部门将重整,要终止或延后部分项目,专注在核心产品开发。这些负面消息也引发外界对Meta元宇宙布局的疑虑。最近,Meta首度公开了RealityLabs部门历年的研发成果,来消弭外界对发展不顺的质疑。

Meta元宇宙的战略目标

Meta元宇宙的战略目标是,打造出媲美真实世界的虚拟世界,扎克伯格指出,如果有一天VR眼镜可以媲美人类视觉的效果,可以实现“存在感”,让你感觉好像跟另一个人实际待在同一个地方的感觉,可以帮助人们更好的交互,这是非常重要的事。不管是,你远方家庭成员,或是项目协作的对象,你喜欢的艺术家,都可以让他们跟你有同在一个物理空间存在的感觉。

为何要打造媲美真实的3D感受,Meta旗下RealityLabs首席研究员MichaelAbrash指出,真实的3D可以让我们体验,今天在虚拟世界体验不到的感觉,尤其是与其他人的交互体验,“必须改变感受系统,来趋近真实的情况,才能提供真正的临场感。”他更比喻,这样的VR眼镜更可以创造出协同合作的可能性,能做到项当年打字机或计算机带来的产业变革一样。

不只如此,“一旦可以打造出真实感的VR显示器,就可以创造新一代的视觉体验。”扎克伯格补充,文化会适应科技所带来的深度和丰富性,当新一代科技出现,就会带来新的艺术和表现形式,每一个人都希望被了解,这个真实感VR显示器,会成为一种强大的工具,可以用一种近似现实的方法来表达自己。

不过,扎克伯格也坦言,要让VR世界跟现实物理世界非常相似,是一件非常困难,但很有趣的问题,“这涉及我们在物理世界如何发现事情,包括眼睛如何处理信号,以及大脑如何解读的挑战。”尤其,人类视觉是高度集成的结果,不能只是看到一个高度真实的图像,还需要很多其他的视觉线索,才会有一种很真实的感觉,“这是与只看计算机屏幕或电视屏幕,截然不同的感受。”

不只是这些视觉线索的不同,除了提供3D立体图片之外,观看传统屏幕时的对焦是固定距离,但真实世界,眼睛移动过程中,会针对不同的物体对焦。另外,显示器也必须提供更广大的视野,提供比传统屏幕高非常多的分辨率,甚至,显示屏幕必须能够模模拟实世界的亮度和动态范围,比现在的高清电视还要高10倍,显示画面还能够快速延迟反映的眼球的动作,当用户转头时,可以很快校正画面的失真。这些功能都需要电力支持,尤其要支持GPU的运算,也要避免芯片发热带来的不舒适感。最后,所有这些组件都要安装到一个大小适合的设备中。

“只有一个部分没有做好,实境感觉就会消失,这种实境破坏感,比2D平面更明显。”扎克伯格坦言,这就是真实感VR眼镜的严峻挑战,需要软件、芯片技术、传感器等各种技术的合作。

参考图灵测试,提出视觉图灵测试来验证VR眼镜体验

为了用来判定VR眼镜的效果,MichaelAbrash指出,Meta内部提出了“视觉图灵测试”的观念,“我们的目标就是希望通过视觉图灵测试。”Meta参考了图灵测试的做法,以“能不能分辨不出来这是人或计算机”来判定计算机是不是达到像人一样的程度,视觉图灵测验就是,人类看到的VR世界,能不能跟真实世界一样,分辨不出两者的差别。而且这个测试要以人类主观的感受来测试,而不是技术的衡量标准。不过,扎克伯格坦言,目前没有任何VR设备能够通过这个测试。

真实VR眼镜的第一个挑战是超高分辨率

很多人提到VR眼镜的品质,就会提到分辨率,扎克伯格表示,分辨率是最重要议题,但VR眼镜的分辨率问题跟传统的分辨率挑战不太一样。在VR眼镜中的视野,其实比现在最宽的屏幕还要更大,他预估,要达到1.0视力效果,就得在整个视野都都达到超过8K的分辨率,

Meta自己设置的目标是,要达到视网膜分辨率效果的VR眼镜,换句话说,每一度视野要提供到60个像素的分辨率,若是眼睛全视野都达到这个分辨率,就得比现有显示器还要多好几倍的分辨率才够。

不过,“人类视觉不需要所有像素都存在,所看到的完整视野中,不需要每一样东西都对焦,只需要对焦的物体有高分辨率,而视野边缘的分辨率可以稍低,但是,现在,任何一款显示器都没有办法做到这件事。”扎克伯格说。

脸书曾有一款原型产品,称为Butterscotch,可以提供超高分辨率,来达到1.0视力的文本识别效果,这是年时的Rift眼镜或是当前的Quest2眼镜就都达不到的效果,可以看清楚视力检测表上1.0的文本。

Butterscotch是RealityLabs实验室定制的原型,不是实际的产品,但是可以达到视网膜分辨率,是现在Quest2虚拟现实眼镜的2.5倍分辨率,但这款原型眼镜的解法是,通过牺牲视野来达到更高的分辨率,通过混合镜片,将视野的宽度缩小到Quest2视野宽度的一半,才得到比较高的分辨率,可以看到非常细节。

扎克伯格自己也曾测试过这款视网膜分辨率的VR眼镜,他说:“可以看到非常锐利的图像,体验很好,但没办法卖,因为设备的重量很重,而且图像过于锐利,戴久了也会不舒服。”

通过这个原型的实测,一方面可以看到超高分辨率VR眼镜的模样,也让Meta的RealityLabs团队意识到,真实的图片需要达到这样的分辨率,扎克伯格指出,显示器科技会一代一代进步,几年后就会达到。

不过,新时代视觉体验的挑战不只是分辨率而已,甚至还有一些平面显示设备不会出现的挑战。例如,VR眼镜独特的挑战是VR所用的镜片是曲线镜,会造成图片变形,就得靠软件来校正,但是,这个变形还会随着眼睛移动而改变,长时间佩戴看到失真图片,会造成不舒服、疲劳的感觉。另一个挑战是对焦的挑战,眼睛会想要对焦物体,但是,显示器是以固定距离来投影,就得解决不同距离的聚焦问题。

动态对焦是第二个挑战

年开始销售第一款VR头盔OculusRift的时候,当时,Meta就发现到对焦距离的挑战。因为当时是第一次在VR眼镜的视野中出现了手,就遇到了移动过程的对焦挑战。因为手会在VR世界中挥动,就会出现对焦距离不固定的问题。

现实世界的眼球,会不断改变形状来应对我们看的距离和成像,但是,当前的VR光学系统采用的是固定不能弯曲的实体透镜,焦点固定在约5~6英尺的位置,方便用户看到比较远的地方。在真实世界中,人类的眼睛可以捕捉到不同深度和位置的各种微妙线索,但在

VR眼镜中,若眼睛试图聚焦观看近处或远方的物体,却无法做到时,就会觉得有点模糊也会让眼睛疲劳,这是3D眼镜跟2D显示器的差别,用户观看2D显示器时,不需要真的观看到很近或很远的物体。

为了解决这个问题,Meta的解法是动态移动镜片,来改变景深,就像是相机自动对焦的感觉。后来,Meta用了1个月的时间,做出了第一款变焦的VR眼镜原型,可以提供正确的焦深,尤其是看近的对象,会更清楚。

Meta在年打造出的第一款变焦VR眼镜原型,装上马达来改变显示器镜头位置,非常笨重,但从此确定了变焦是可以更接近真实的未来技术目标。

这个VR眼镜原型装上了马达,来调整显示器的镜头位置,虽然这是一款非常笨重的眼镜,不是可以上市的产品,但却让研究团队大受激励,让他们体验到未来可以达到什么样程度的现实程度,所以戴过这款原型的人都同意,可以让比较近的物体看起来很锐利,隔年,

Meta进一步打造了一款可以

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