位于赫爾辛基的初創(chuàng)公司Varjo曾展示過AR透視組件和“人眼分辨率”VR頭顯，并參展了于5月召開的增強現(xiàn)實國際展（AWE），而AR硬件/軟件企業(yè)Rave的首席科學家Karl Guttag參加了這次大會，并于日前分享了他的經(jīng)歷。以下是映維網(wǎng)的具體整理：

    1. 介紹

    我早就應該分享2018年5月底在增強現(xiàn)實國際展（AWE）的經(jīng)歷。在2017年撰寫了兩篇文章后，我很想看看Varjo的技術。Varjo在最近的新聞中宣布完成了3100萬美元的B輪融資，而他們非常好人，邀請我前往套房體驗一些演示內容，并允許我自由拍攝照片。

    我希望知道的事情是：1.實際效果如何；2.他們是否已經(jīng)解決 眼動追蹤 和注視點顯示圖像運動（我在2017年的文章中曾表示質疑）。答案是：1.當你目視前方時，效果非常優(yōu)秀，但如果朝四周看，你會看到邊界；2.“不完全如此”。

    盡管未能體驗Varjo的眼動追蹤和顯示運動演示令人感到失望，但我確實欣賞他們的透視AR演示，在一定程度上可以說相當驚艷。這家公司表示，他們剛好在國際展之前準備好了這個AR演示內容。雖然有點原始，但它仍然有效地說明了Varjo的概念設計。

    2. 注視點顯示器

    注視點顯示技術主要依賴于人類視覺僅在眼睛中心具有高分辨率。這個概念將以高分辨集中渲染眼睛注視位置的圖像，而在其他位置則以低分辨率填充。Varjo將用于VR頭顯的大型平板顯示器，以及用于“注視點”顯示器的小型 OLED 微顯示屏相結合，并利用分束鏡將兩個圖像組合在一起。

    理論上，分束器應該不斷移動，令來自OLED微顯示器的圖像追蹤眼睛。盡管理論上很容易實現(xiàn)，但在實踐中卻很難解決，而且是Varjo沒有公開演示的部分。當我在大會期間詢問為什么不進行演示時，Varjo有點莫名其妙地談到了實驗室原型存在噪音的原因，而人們對靜態(tài)（固定反射鏡和眼動追蹤）版本非常興奮，所以他們決定專注于這一點。

    3. 靜態(tài)的注視點顯示器

    這次演示從他們的靜態(tài)注視點顯示器開始，其包括一個搭載靜態(tài)光束組合器和微顯示器的VR頭顯版本。如果你直視前方，它確實“有效”，而且圖像質量與Varjo于2017年公布的通過實際光學系統(tǒng)拍攝的圖片一致。

    Varjo演示了一系列的圖片，而正如我以往的博文一樣，彩色顯示器往往最難應付一張簡單的黑白測試圖。下面就是這樣一種測試圖。相機確實傾向于夸大了注視點顯示圖像與平板顯示圖像的過渡，因為當你直視前方時，只有眼睛一部分能看到這個區(qū)域，而且分辨率要低得多。

    我在中心區(qū)域注意到的一個問題是，這里出現(xiàn)了一定的色差。對于注視點顯示器，一個基本問題是外圍圖像（低分辨率）與注視點圖像（高分辨率）都必須通過相同的主透鏡。他們使用的透鏡可能對外圍圖像來說已經(jīng)足夠好，但對于注視點圖像而言畫質太低，因此你可以看到色差。

    幫我審閱與校對本文的羅恩·潘森斯基（Ron Panzensky)評論道，盡管演示內容給他留下了深刻的印象，但他認為高分辨到底分辨率的過渡非常突兀。我在撰寫第二篇關于Varjo的文章時已經(jīng)提到這個問題。另外因為相同的原因，缺乏追蹤意味著眼睛可以移動并注意到追蹤。

    下一張照片是一個更復雜的場景，而我沒有注意到任何問題。圖像的復雜性有助于隱藏任何明顯的缺陷（容易在平坦的白色背景上發(fā)現(xiàn)）。與此同時，你可以看到注視點區(qū)域的高分辨率（以紅點表示）。

    4. 透視AR顯示

    我認為Varjo的透視AR演示尤其有趣。頭顯前端搭載了兩個攝像頭，房間為運動追蹤進行了設置。我相信他們對這個演示仍然采用了在光學方面經(jīng)過修改調整的 Oculus Rift 頭顯。當你戴上頭顯后，你會看到房間中出現(xiàn)了一個3D版本的摩托車，你可以走進它，環(huán)繞它走動，而這輛3D摩托車在房間中的表現(xiàn)十分逼真。跟光學AR不同（如 Magic Leap 和 HoloLens ），虛擬對象看起來十分穩(wěn)定，沒有鬼影。你很難區(qū)分真實與虛擬。

    當你直視前方的時候，你會看到一個看似極高分辨率的圖像，這增加了摩托車就在現(xiàn)場的感覺。但對于摩托車計算機模型的某些特征，它們實際上可以采用更多的多邊形，因為一些曲線似乎變成了線段，如摩托車后視鏡的后面。

    對于上面的裁剪圖和下面的大圖，我用紅點粗略地勾勒了注視點圖像的邊界。通過相機你可以看到其中的過渡，但在正視前方時看不到。

    盡管我從頭部運動到圖像改變之間沒有注意到明顯的延遲，但我在演示過程中沒有非常特意地關注這個問題。我同時沒有關注注視點顯示區(qū)域的真實世界情景，但這將顯然受限于攝像頭的分辨率。

    5. 對光學AR很難的事情通常對透視AR而言都很輕松，反過來也一樣

    我想特別說明的是，與光學AR相比，透視AR存在其優(yōu)點與缺點。對于透視AR而言，光學AR的一些最困難挑戰(zhàn)幾乎可以說是不值一提。

    透視AR在不透明度和硬邊緣遮擋方面具有主要優(yōu)勢，平衡虛擬世界和現(xiàn)實世界之間的亮度也更容易，而且光學元件通常也更簡單。

    但與光學AR相比，透視AR同時存在許多嚴重的缺點。沒有顯示器可以匹配人類視覺系統(tǒng)。輸入和輸出之間總會有一定的延遲?，F(xiàn)實世界的焦點沒有正確改變，導致視覺輻輳調節(jié)沖突。透視AR頭顯將變得更加龐大，并且完全格擋用戶對現(xiàn)實世界的直接視覺感知，從而隔離用戶。

    6. 靜態(tài)注視點顯示器可以帶來99%的視覺沖擊，但可能只有1%算得上是解決方案

    根據(jù)Varjo在AWE 2018大會的說法，他們推遲了優(yōu)化眼動追蹤和顯示器運動，并專注于構建靜態(tài)版本的注視點顯示器。這與他們早前的言論與官網(wǎng)的文字有所沖突：“通過實時追蹤你的眼睛，Bionic Display能夠實現(xiàn)無縫和完全精確的圖像，遠超于當前市場上的任何產(chǎn)品?！?

    當然，“靜態(tài)”（非眼動追蹤）注視點顯示器可以給人留下非常好的第一印象，因為用戶能夠感知到非常高分辨率的圖像。但只局限于用戶直視前方，并且只有很少的眼球運動。如果視場中出現(xiàn)了像文本這樣的細節(jié)，用戶就會知道只有中心位置是清晰可見。

    遺憾的是，只有眼動追蹤才能準確地令一切在光學上協(xié)同運作，包括令所有對象焦點對準，而這是注視點顯示器問題的最困難部分。眼動追蹤存在一系列難以解決的問題，如軟件/算法，移動注視點圖像，以及整體光學元件。

    7. 總結

    有充分的理由相信注視點渲染可能會用于減少VR頭顯的計算負荷。諸如英偉達和 微軟 正在發(fā)表有關采用大型平板顯示器的研究論文。這些顯示器采用傳統(tǒng)的平板顯示器，并簡單地根據(jù)眼動追蹤改變計算。

    小型平板顯示器需要繼續(xù)減小像素尺寸，這反過來又可用于改善角分辨率。第一代VR頭顯（如 Oculus   Rift ）達到每像素約為4.4弧分，而Oculus Quest則是每像素約為3弧分。盡管大多數(shù)設計師的“目標”是每像素約1弧分，但通常來說，每像素約1.5弧對于大多數(shù)實際用例而言已經(jīng)“足夠好”，特別是游戲。

    問題在于，在平板顯示器能支持“足夠好的”角度分辨率之前，在光學移動的注視點區(qū)域顯示變得實用之前，具備移動的眼動追蹤高分辨率區(qū)域的“物理”注視點顯示是否切實可行。

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