Oculus公司的VR和AR研發(fā)部門今天宣布推出一種新的顯示技術，并稱之為“焦面顯示”。該顯示技術旨在改善當今VR頭顯面對的視軸調(diào)焦沖突問題。Oculus稱這項工作是“具有開創(chuàng)性意義的”。

　　Oculus研發(fā)部門發(fā)表了一篇論文，并將在今年7月的SIGGRAPH會議上介紹焦面顯示的研究。 Oculus發(fā)布的視頻(視頻標題即為本文標題)簡要說明了這一顯示技術的所實現(xiàn)的功能。隨附的一篇博客文章則提供了更多的細節(jié)。

　　焦面顯示模擬了我們的眼睛自然地聚焦在不同距離的對象的方式，而不是試圖添加越來越多的焦點領域以達到相同的視深。這種新方法改變了使用空間光調(diào)制器(SLM)以將頭顯的焦點繞過3D對象令光線進入顯示器的方式，增加了深度并擴大了同時所能呈現(xiàn)的空間數(shù)量。

　　所有這些都有助于改善VR圖像的清晰度和提供更自然的觀看體驗。

　　通過將領先的硬件工程學、科學和醫(yī)學成像、計算機視覺研究和 的算法結(jié)合以推動下一代VR的發(fā)展，該項目采用高度跨學科的方法，這是一種據(jù)我們所知從未嘗試過的方法。這一技術甚至可以讓佩戴矯正鏡片的人摘下眼鏡舒適地使用VR。

　　研究人員正在采用一種空間光調(diào)制器，其似乎能夠選擇性地彎曲光線以改變其對于選定區(qū)域圖像的焦點。

　　由Oculus研發(fā)部門的科學家Nathan Matsuda、Alexander Fix和Douglas Lanman撰寫的研究論文總結(jié)如下：

　　焦面顯示延續(xù)了變焦和多焦點的概念，進一步將虛擬圖像自定義為嘲內(nèi)容。我們已經(jīng)證明，得益于密切相關的自適應成像應用數(shù)十年的研究，新興的相位調(diào)制SLM已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)這一理念。

　　我們展示了具有概念驗證原型的高分辨率焦點堆疊復制品，并提出了解決聯(lián)合焦點面和彩色圖像分解問題的完整優(yōu)化框架。通過統(tǒng)一基于目標的焦散、視網(wǎng)膜掃描顯示和其他焦點調(diào)節(jié)支持的HMD等概念，我們希望啟發(fā)其他研究人員利用可能解決HMD中的視軸調(diào)焦沖突的新興顯示技術。

　　管不是視軸調(diào)焦沖突問題的完美解決方案，Oculus正在將這一顯示技術作為現(xiàn)有的VR顯示技術到和具有理想的性能來處理視軸調(diào)焦沖突的顯示技術“中間環(huán)節(jié)”。

　　Oculus在他們的博客文章中寫道：“雖然我們距離得到最終面向消費者的產(chǎn)品還有很長一段路要走，但這項新興技術為未來的研究開辟了一個令人興奮和有價值的新方向。我們將一直致力于發(fā)布有利于VR / AR行業(yè)整體發(fā)展的研究成果�！�

　　所謂的“變焦”顯示器現(xiàn)在是一個熱門的研究課題，因為它們使VR頭顯發(fā)出的光線更接近我們在現(xiàn)實世界中看到的光線，讓我們的眼睛更自然、更舒適地聚焦在虛擬嘲中。同樣的技術也可以用來消除在使用VR頭顯時對眼鏡的需求。

　　焦面顯示方法確實需要眼球追蹤技術，這本身并不是一個已經(jīng)解決了的問題。研究人員也很快承認，該技術難以在廣泛的視場角下實現(xiàn);上文中可以看到他們評估了不同技術的特點，這些技術已被用來實現(xiàn)變焦顯示。

　　在現(xiàn)實世界中，要將聚焦在近處的物體上，眼睛的晶狀體會將來自該物體的光線聚焦到視網(wǎng)膜上，從而讓人可以清楚地看到該物體。對于距離較遠的物體，光線以不同的角度行進入眼睛，晶狀體也需要折射光線以確保其聚焦到視網(wǎng)膜上。

　　這就是為什么，如果我們閉上一只眼睛，并將焦點放在距人臉幾英寸的手指上時，手指后面的世界是模糊的。相反，如果聚焦于手指后面的世界，手指會變得模糊。這個過程叫做焦點調(diào)節(jié)(accommodation)。

　　然后是輻軸調(diào)節(jié)，這是當兩只眼睛向內(nèi)旋轉(zhuǎn)以將每個眼睛的單獨視圖“收斂”成一個重疊的圖像時形成的。對于非常遙遠的物體，兩只眼睛幾乎是平行的，因為它們之間的距離與距離物體的距離相比是如此之小(這意味著每只眼睛看到物體幾乎相同的部分)。

　　對于非常近的物體，眼睛必須向內(nèi)旋轉(zhuǎn)以收斂圖像。在上面的手指問題也說明了這一原理，在面前幾英寸的地方舉起手指，這一次用雙眼看著它。你會注意到這一次手指后面的物體是重影的。然后，當看向手指后面的物體時，會看到手指的重影。

　　我們可以使用 的儀器通過視軸或調(diào)節(jié)來確切了解一個人所看到的某個物體的距離。但實際上，輻軸調(diào)節(jié)和焦點調(diào)節(jié)會自動地同時進行。

　　而且他們不只是同時發(fā)生;在輻軸調(diào)節(jié)和焦點調(diào)節(jié)之間存在直接的相關性，因此對于任何給定的輻軸體調(diào)節(jié)程度，都有一個直接對應的焦點調(diào)節(jié)水平(反之亦然)。在我們還是嬰兒時，我們的大腦和眼睛已經(jīng)形成肌肉記憶，無論何時看向何物，這兩件事情都會不需要任何思考地同時發(fā)生。

　　但是說到當今大部分的AR和VR頭顯，由于光學設計的固有局限性，輻軸調(diào)節(jié)和焦點調(diào)節(jié)還不能同步。

　　在基本款的AR或VR頭顯中有一個顯示器(可以說在距離使用者的眼睛3英寸遠的位置)，它生成了虛擬影像，而一個鏡頭將來自顯示器的光線聚焦到你的眼睛上(就像人眼的晶狀體通常會將來自外界的光線聚焦到視網(wǎng)膜上)。

　　但是，由于顯示屏距離使用者的眼睛的距離是靜止不變的，來自該顯示屏上顯示的所有對象的光線都來自相同的距離。所以即使是五英里遠的虛擬山峰和五英寸遠的桌子上的咖啡杯，兩個物體的光線都以相同的角度進入眼睛(這意味著焦點調(diào)節(jié)——晶狀體的彎曲程度——從來沒有變化)。

　　這與頭顯中的輻軸調(diào)節(jié)發(fā)生了沖突，輻軸調(diào)節(jié)是可以變動的，因為我們可以向每個眼睛顯示不同的圖像。今天的AR和VR頭顯能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺，本質(zhì)上就是通過分別調(diào)整每只眼睛看到的圖像，使我們的眼睛需要收斂于不同深度的物體。

　　但是現(xiàn)在可以制造出的最可行的(也可以說是最舒適的)顯示屏將消除視軸調(diào)焦問題，讓兩者同步工作，就像我們在現(xiàn)實世界所習慣的那樣。這無疑對未來VR/AR頭盔的發(fā)展有重大意義。

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