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小扎秀了四臺不賣的VR頭顯 我才明白真的元宇宙離我們還太遠_HDR

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Time:1900/1/1 0:00:00

扎克伯格肯定超級希望元宇宙 (metaverse) 趕快實現。不然,他也不會把公司的名字改成“元” (Meta)。

也許是出于這種等不及的心態,Meta 的元宇宙研發實驗室 Meta Reality Labs ,讓他體驗了該實驗室正在開發中的四款 VR 頭顯原型機。昨天,扎克伯格在Facebook 賬號上發布了體驗視頻。

沒錯,關鍵詞是“原型機”,是不賣的產品:臃腫、工業、電線到處亂飛,散熱風扇裸置,甚至有的部件是用膠帶粘起來的;可真是賽博朋克風滿滿。

(圖片來源:Meta)

據扎克伯格的介紹,這幾臺原型機分別用于研究和解決各自的問題/痛點,具有不同的優化方向。他 表示:“我們的目標是把所有這 些技術,都塞到一個設備里,并且這臺設備還要比現在市面上的任何 VR 頭顯都要更輕更薄。 ” 他還說, 這樣的目標,在未來幾年內就能實現。

然而根據硅星人的了解,這些 VR 頭顯原型機,有些在技術水平上甚至沒有達到競爭對手已經在售的產品;更何況想要把這些技術都做到一臺頭顯當中,而且要比 Meta Quest 2 更小的尺寸,至少從這些原型機目前的狀態來看,簡直不要更難了。

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甚至可以說,扎克伯格這次想給我們看未來的 VR 頭顯技術有多厲害,看完視頻我卻只感覺到真正的VR/元宇宙,離我們有多遠。

視頻發布后,Meta 的股票更是在今天持續下跌……

接近人眼可接受最大限度的清晰度

“首先,我們需要實現完美的視網膜分辨率,也即每1度角60像素,”扎克伯格表示。

在 VR 領域,分辨率的進步已經不再用“幾乘幾”這種傳統的方法來標示了。由于顯示器距離人眼非常近,“角分辨率”成為了新的標準。

而光學專家和顯示技術方面人士普遍認為,每1度角60像素 (60ppd) ,也即視界里平行和垂直1°的小方格里,一共有60x60=3600個像素的時候,就可以稱之為“視網膜分辨率” (retinal resolution) 了。因為高于這個分辨率的話,人眼就無法再接受更多的信息,不會感覺更清楚了,所以這個分辨率也成為“眼限分辨率” (eye-limiting resolution)。

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為了實現視網膜分辨率,Meta Reality Labs 在目前已經在售的 Quest 2 頭顯的基礎上,開發了一款名為“Butterscotch”(奶油硬糖)的原型機:

據 Meta 透露,Butterscotch 的分辨率約為了 55ppd,已經非常接近每1度角60像素的“視網膜分辨率”水平了。

遺憾的是,想要做到如此高密度的分辨率,這臺原型機只能犧牲了可視角度 (field of view) 。Butterscotch 的可視角度只有人眼正中心的60°左右,是 Quest 2 的一半左右,不過仍然比微軟 Hololens 的54°強。

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如果你之前因為分辨率太低,用久了頭暈而討厭使用 VR 頭顯,那么 Meta 在分辨率上的努力應該能讓你重新拾回一點信心。

直接對比來看,Butterscotch 的顯示清晰度已經遠超早年的 Oculus Rift和當前在售機型 Quest 2:

在 VR 頭顯領域,Meta 并不是唯一正在沖擊視網膜分辨率的廠家。高端頭顯品牌 Varjo 推出的 VR-3 型號頭顯已經超過了70ppd,甚至略微超過了行業認為的視網膜分辨率標準,而且可視角度達到了115°,比 Quest 2 的 110°還要稍微大一點。

很明顯,Meta 要追趕的距離還長著呢。

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(圖片來源:Varjo)

人眼追蹤和可變景深

之前在使用 VR 頭顯的時候,另一個會讓我們感到不適應的點,就在于顯示屏的對焦效果。

在用電腦或看電視的時候,屏幕距離我們的位置是固定的,眼睛對焦到屏幕距離上就可以了。然而當我們試圖在 VR 頭顯的3D環境里觀察或遠或近的物體時,眼睛會自然地調整對焦距離,這就造成了一種視覺上的不適。

Meta Reality Labs 正在開發的第二款原型機 Half Dome,正在試圖解決這個問題。

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Half Dome 是一款搭載了可變焦距/景深 (varifocal) 光學/數碼融合成像技術的 VR 頭顯原型機。通過眼球追蹤技術,頭顯能夠以接近實時的超低延遲水平,追蹤佩戴者眼球晶體的變化,并快速改變畫面中虛擬的“對焦”效果,如下圖所示:

不過值得提及的是,可變景深光學技術在 Facebook VR 部門已經研究了很多年了,自從最早 Oculus 被收購就在進行了。在2020年 Facebook 曾經表示可變景深技術“基本已經準備好了” (almost ready) 。然而到了2年后的2022年,我們看到仍然是原型機的狀態……

真不知道這項技術什么時候才能真的準備好。

光學畸變

Meta Reality Labs 還希望解決目前在 VR 頭顯上普遍存在的光學畸變問題。簡單來說,VR 頭顯有兩種常見的光學畸變,第一種是位于畫面邊緣,類似于魚眼鏡頭的效果;第二種則是畫面移動畸變,也即隨著佩戴者頭部移動,畫面移動過程中,可能會出現投射偏離、雙眼畫面不同步等情況,導致畫面變形

Meta 沒有太具體介紹這方面的技術細節,不過從一段非常短的視頻中可以看到,他們在解決畫面移動過程中畸變,已經實現了非常不錯的效果。

雙眼畫面的疊加一直能夠完美保持,只有在畫面邊緣切換時的一瞬間會出現略微重影;

其次,即使頭部快速移動畫面投射的改變也不會發生幻燈片式的梯形畸變,能夠看出在實時畸變消除方面有了非常不錯的進步。

HDR

Meta 正在開發中的最大、最重,也最酷的一臺原型機,叫做 Starburst(星暴、光芒四射的亮光)。

據扎克伯格透露,Starburst 是已知的第一臺支持超高亮度和高動態范圍成像 (HDR) 的 VR 頭顯。

然而做到這一切并不容易,Starburst 基本上是靠堆砌硬件才實現的當前效果,包括了更高亮度的光源、支持 HDR 雙眼 VR 內容實時計算的顯卡等。

由于整個系統功率過高,團隊成員甚至直接安裝了兩枚裸露在外的散熱風扇,來給硬件設備散熱;甚至因為系統過重,根本沒法用常規方法戴在頭上,所以只能用兩個把手扶著。

聊到為什么要做HDR,扎克伯格指出“大自然環境下的亮度,通常能達到一般高清電視和高端顯示屏的幾十甚至上百倍。而且真實色彩也比一般的顯示屏更鮮艷。”因此,為了讓 VR 顯示效果更接近真實,HDR 是一定要追逐的一個重要技術方向。

Starburst 的峰值顯示亮度達到了驚人的20000尼特,是 MacBook Pro 的10倍還多。至于 HDR 內容顯示效果,Meta 提供了一段非常短的視頻,效果我們就不描述了,大家眼見為實吧:

就連扎克伯格都承認,“這臺機器非常不現實,我們更多是把它當作未來 HDR 技術研究和學習的試驗田。”

HDR、解決光學畸變、實現可變景深,以及顯著提高分辨率——把所有的這些技術結合起來,正好就是更接近真實的虛擬現實/元宇宙效果。

扎克伯格表示,未來的計劃是把這些所有的技術,盡可能都塞到一臺頭顯里面。更重要的是,這款產品還要比現在市面在售的所有 VR 頭顯都更輕、更薄。

他還透露,未來公司對于頭顯產品的計劃是做兩個產品線,一個平價親民,和 Quest 2 系列一樣;另一個則是像前面所說的這樣,融合所有最先進的技術,面向真正的專業級消費者 (prosumer),在“未來幾年內”有可能推出。

反正從這次幾臺原型機的狀況來看,我們可以明確的一點就是:至少從顯示技術的角度上,如果想要做出這款面向專業級消費者的產品,以及實現真正的虛擬現實和元宇宙,還有太多太多的難關要克服。

但扎克伯格還是抱有很大希望的。他說:“距離能夠在 VR 環境里還原請拿出完美清晰度的場景,這樣的未來距離我們現在已經不遠了。”

暫時只能給小扎一個大大的 “respect”了,也希望他能夠實現宏偉目標,給股市和分析師們一記響亮的耳光。

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