Investigadores de NVIDIA demuestran gafas VR holográficas delgadas

Investigadores de NVIDIA demuestran gafas VR holográficas delgadas


Un equipo de investigadores de NVIDIA Research y Stanford ha publicado un nuevo artículo que demuestra gafas de realidad virtual holográficas delgadas. Las pantallas pueden mostrar contenido holográfico verdadero, resolviendo el problema del empaquetado de vergencia. Aunque los prototipos de investigación que demostraban los principios tenían un campo de visión mucho más pequeño, los investigadores afirman que sería fácil lograr un campo de visión de 120° en diagonal.

Lanzado antes de la próxima conferencia SIGGRAPH 2022 de este año, un equipo de investigación de NVIDIA Research y Stanford demostró una pantalla de realidad virtual cercana al ojo que se puede usar para mostrar imágenes planas u hologramas en un factor de forma compacto. El documento también examina las variables interconectadas en el sistema que afectan a los factores de visualización clave, como el campo de visión, el marco ocular y el relieve ocular. Además, los investigadores están investigando diferentes algoritmos para representar de manera óptima la imagen para obtener la mejor calidad visual.

Los auriculares VR disponibles comercialmente no han mejorado mucho en tamaño a lo largo de los años, principalmente debido a limitaciones ópticas. La mayoría de los auriculares VR usan una sola pantalla y una sola lente. Para enfocar la luz de la pantalla en su ojo, la lente debe estar a cierta distancia de la pantalla; Cuanto más te acercas, más borrosa se vuelve la imagen.

Eliminar esta brecha entre la lente y la pantalla desbloquearía factores de forma que antes eran imposibles para los auriculares VR; Comprensiblemente, se ha realizado mucha investigación y desarrollo para investigar cómo se puede lograr esto.

En la publicación recién lanzada de NVIDIA-Stanford Gafas holográficas para realidad virtualel equipo muestra que construyeron una pantalla holográfica utilizando un modulador de luz espacial en combinación con una guía de ondas en lugar de una lente tradicional.

El equipo construyó un gran modelo de sobremesa, para demostrar métodos básicos y experimentar con diferentes algoritmos para renderizar la imagen para una calidad de visualización óptima, y ​​un modelo portátil compacto para demostrar el factor de forma. Las imágenes que ve del factor de forma compacto, similar a unas gafas, no incluyen la electrónica para controlar la pantalla (ya que el tamaño de esa parte del sistema no es una preocupación de investigación).

Puede recordar que hace un tiempo, Meta Reality Labs publicó su propio trabajo en un auricular VR compacto del tamaño de unas gafas. Aunque este trabajo involucra hologramas (para formar las lentes del sistema), no es una «pantalla holográfica», lo que significa que no resuelve el problema de coincidencia de convergencia común a muchas pantallas de realidad virtual.

Por otro lado, los investigadores de Nvidia Stanford escriben que su sistema de gafas holográficas es en realidad una pantalla holográfica (gracias al uso de un modulador de luz espacial), que promocionan como una ventaja única de su enfoque. Sin embargo, el equipo también escribe que también es posible mostrar imágenes planas típicas en la pantalla (que, como los auriculares VR modernos, pueden converger para una vista estereoscópica).

Imagen cortesía de NVIDIA Research

No solo eso, el proyecto Holographic Glasses presenta un grosor de solo 2,5 mm para toda la pantalla, significativamente más delgado que el grosor de 9 mm del proyecto Reality Labs (¡que ya era impresionantemente delgado!).

Sin embargo, como con cualquier buen artículo, el equipo de Nvidia-Stanford se apresura a señalar las limitaciones de su trabajo.

Por un lado, su sistema portátil tiene un pequeño campo de visión diagonal de 22,8° con un ojo igualmente pequeño de 2,3 mm. Ambos son demasiado pequeños para ser adecuados para un práctico auricular VR.

Imagen cortesía de NVIDIA Research

Sin embargo, los investigadores escriben que el campo de visión limitado se debe en gran parte a su combinación experimental de componentes novedosos que no están optimizados para trabajar juntos. La drástica expansión del campo de visión, explican, es en gran medida una cuestión de seleccionar componentes complementarios.

«[…] ese [system’s field-of-view] estaba limitado principalmente por el tamaño de los disponibles [spatial light modulator] y la distancia focal de la lente GP, los cuales podrían mejorarse con diferentes componentes. Por ejemplo, la distancia focal se puede reducir a la mitad sin aumentar significativamente el grosor total apilando dos lentes GP idénticos y un polarizador circular [Moon et al. 2020]. Con un SLM de 2″ y una lente GP de distancia focal de 15 mm, pudimos lograr un campo de visión monocular de hasta 120°».

El cuadro ocular de 2,3 mm (el volumen en el que se ve la imagen renderizada) es demasiado pequeño para un uso práctico. Sin embargo, los investigadores escriben que experimentaron con una forma simple de extenderlo.

Muestran que al agregar seguimiento ocular, la caja ocular podría extenderse dinámicamente hasta 8 mm cambiando el ángulo de la luz enviada a la guía de ondas. Es cierto que 8 mm sigue siendo una caja ocular muy estrecha y puede ser demasiado pequeña para un uso práctico, ya que el alivio ocular y la superposición de las gafas varían de un usuario a otro.

Sin embargo, hay variables en el sistema que se pueden ajustar para cambiar los factores clave de visualización, como: B. la caja de los ojos. A través de su trabajo, los investigadores establecieron la relación entre estas variables y proporcionaron una visión clara de qué compensaciones deberían realizarse para lograr diferentes resultados.

Imagen cortesía de NVIDIA Research

Como muestran, el tamaño del cuadro del ojo está directamente relacionado con el paso de píxeles (distancia entre píxeles) del modulador de luz espacial, mientras que el campo de visión está relacionado con el tamaño general del modulador de luz espacial. También se muestran las limitaciones del relieve ocular y el ángulo de convergencia, en relación con un relieve ocular de menos de 20 mm (que los investigadores creen que es el límite superior de un verdadero factor de forma de «gafa»).

Un análisis de este «espacio comercial de diseño», como lo llaman, fue una parte integral del documento.

«Con nuestro diseño y prototipos experimentales, esperamos inspirar nuevas direcciones de investigación e ingeniería hacia pantallas de realidad virtual portátiles ultradelgadas durante todo el día en factores de forma comparables a las gafas tradicionales», escriben.

El artículo se atribuye a los investigadores Jonghyun Kim, Manu Gopakumar, Suyeon Choi, Yifan Peng, Ward Lopes y Gordon Wetzstein.

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