Big tech chce nas podekscytować nadejściem metawszechświat, ale dzisiaj wirtualna rzeczywistość sprzęt jest daleka od spełnienia ich ambitnych celów. Jednym z największych wyzwań jest budowanie lepszych wyświetlaczy o znacznie większej liczbie pikseli na cal, ale eksperci mówią nowe materiały i projekty są w drodze.
Dolina Krzemowa obstawia miliardy dolarów, że iInternet niedługo zostanie poddany jego największa zmiana od czasu pojawienia się smartfona. Wkrótce myślenie idzie, większość ludzi będzie miała dostęp do web za pomocą przenośnych zestawów słuchawkowych, które przenoszą nas do wirtualne światy zamiast dotykać ekranu dotykowego.
Dziś jednak rzeczywistość wirtualna i rozszerzona jest wciąż dość szczątkowe. Chociaż firmy takie jak Meta, Microsoft, Google i Magic Leap już sprzedają zestawy słuchawkowe do wirtualnej i rzeczywistości rozszerzonej, do tej pory znalazły ograniczone przypadki użycia, a oferowane przez nie wrażenia nadal znacznie odbiegają od standardów wysokiej rozdzielczości, których oczekujemy z cyfrowej rozrywki.
Jednym z największych ograniczeń jest obecna technologia wyświetlania. W goglach VR ekrany znajdują się zaledwie kilka centymetrów przed naszymi oczami, więc muszą upakować ogromną liczbę pikseli na bardzo małej przestrzeni, aby zbliżyć się do rozdzielczości, której można oczekiwać od najnowszego telewizora 4K.
To niemożliwe z dzisiejszymi wyświetlaczami, ale w persperspektywiczny opublikowany zeszły tydzień in nauka, naukowcy z Samsunga i Uniwersytetu Stanforda mówią że nowe technologie mogą wkrótce zbliżyć nas do teoretycznej granicy gęstości pikseli, wprowadzając nowe, potężne zestawy VR.
Wysiłki na rzecz zwiększenia wydajności wyświetlaczy komplikuje fakt, że bezpośrednio konkuruje to z innym ważnym celem: zrobienie są mniejsze, tańsze i bardziej energooszczędne. Dzisiejsze urządzenia są nieporęczne i nieporęczne, co ogranicza czas ich noszenia i kontekst, w jakim mogą być używane.
Głównym powodem, dla którego zestawy słuchawkowe są dziś tak duże, jest szereg elementów optycznych, które zawierają, oraz potrzeba zachowania wystarczającej przestrzeni między nimi a wyświetlaczami, aby odpowiednio skupić światło. Podczas gdy nowe kompaktowe konstrukcje obiektywów i zastosowanie metapowierzchnie— filmy nanostrukturalne o wyjątkowych właściwościach optycznych — pozwoliły na pewną miniaturyzację w tej dziedzinie, twierdzą autorzy, prawdopodobnie osiąga ona swoje granice.
Nowatorskie projekty, takie jak soczewki holograficzne i „soczewki naleśnikowe”, które polegają na odbijaniu światła między różnymi kawałkami plastiku lub szkła, mogą pomóc zmniejszyć odległość między obiektywem a wyświetlaczem o współczynnik od dwóch do trzech. Ale każda z tych interakcji zmniejsza jasność obrazu, co musi być skompensowane przez mocniejsze i wydajniejsze wyświetlacze.
Lepsze wyświetlacze są również potrzebne do rozwiązania innego ważnego ograniczenia dzisiejszych urządzeń: rozdzielczości. UlTelewizory tra-HD mogą osiągnąć gęstość pikseli około 200 pikseli na stopień (PPD) w odległości około 10 stóp, znacznie przekraczając około 60 PPD, które ludzkie oko może rozróżnić. Ale ponieważ wyświetlacze VR są co najwyżej cal lub dwa od oczu widza, mogą osiągnąć tylko około 15 PPD.
Aby dopasować granice rozdzielczości ludzkiego oka, VR autorzy twierdzą, że wyświetlacze muszą zmieścić się między 7,000 a 10,000 460 pikseli w każdym calu wyświetlacza. Dla kontekstu, najnowsze ekrany smartfonów zarządzają tylko około XNUMX pikselami na cal.
Jednak pomimo wielkości tej luki, istnieją już wyraźne ścieżki do jej zniwelowania. Obecnie większość gogli VR używa oddzielnych czerwonych, zielonych i niebieskich organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED), które ze względu na proces produkcyjny są trudne do uzyskania. Ale alternatywne podejście, które dodaje kolorowe filtry do białych diod OLED, może umożliwić osiągnięcie 60 PPD.
Poleganie na filtrowaniu wiąże się z własnymi wyzwaniami, ponieważ zmniejsza wydajność źródła światła, co skutkuje niższą jasnością lub wyższym zużyciem energii. Ale eksperymentalny projekt OLED znany jako „meta-OLED” może się dostać aobejdź ten kompromis, łącząc źródło światła z lustrami z nanowzórami, które wykorzystują zjawisko rezonansu do emitowania światła tylko z określonej częstotliwości.
Meta-OLEDS może potencjalnie osiągnąć gęstość pikseli przekraczającą 10,000 XNUMX PPD, zbliżając się do fizycznych limitów określonych przez długość fali światła. Mogłyby być również bardziej wydajne i mieć lepszą definicję kolorów w porównaniu z poprzednimi generacjami. Jednak pomimo dużego zainteresowania ze strony firm zajmujących się technologiami wyświetlania, technologia ta wciąż powstaje i prawdopodobnie jest jeszcze daleka od komercjalizacji.
Według autorów najbardziej prawdopodobną krótkoterminową innowacją w dziedzinie wyświetlaczy jest ta, która wykorzystuje dziwactwo ludzkiej biologii. Oko jest w stanie odróżnić tylko 60 PPD w centralnym obszarze siatkówki zwanym dołkiem, ze znacznie mniejszą czułością ona peryferiach.
Jeśli ruchy oczu mogą być dokładnie śledzone, wystarczy wyrenderować najwyższą rozdzielczość w określonej części ekranu, na którą patrzy użytkownik. Podczas gdy wymagane ulepszenia w śledzeniu wzroku i głowy zwiększają złożoność projektów, autorzy twierdzą, że jest to prawdopodobnie innowacja, która będzie wydarzy się najwcześniej.
Należy pamiętać, że istnieje wiele problemy inne niż tylko lepsze wyświetlacze, które trzeba będzie rozwiązać, jeśli VR ma stać się powszechnie komercjalizowana. W szczególności zasilanie tych zestawów słuchawkowych wiąże się ze skomplikowanymi wyzwaniami związanymi z pojemnością baterii i zdolnością do rozpraszania ciepła z pokładowej elektroniki.
Ponadto technologie wyświetlania omawiane przez naukowców dotyczą przede wszystkim VR, a nie AR, których zestawy słuchawkowe prawdopodobnie będą opierać się na zupełnie innej technologii optycznej, która nie zasłania widoku rzeczywistego świata przez użytkownika. Tak czy inaczej, wydaje się, że chociaż bardziej wciągające wirtualne doświadczenia są prawdopodobnie jeszcze trochę odległe, mapa drogowa, która nas tam prowadzi, jest na miejscu.
Kredytowych Image: Harry'ego Quana / Unsplash
