Включение оборудования для метавселенной

О метавселенной много говорят, особенно такие компании, как Facebook и Nvidia, которые представляют свое видение цифрового будущего. Но что именно представляет собой метавселенная, каковы проблемы с оборудованием при ее включении и какие элементы уже существуют? Аналитическая компания IDTechEx недавно довольно подробно изучила прогресс в таких областях, как дисплеи, датчики изображения, оптика, тактильные ощущения, дополненная / виртуальная реальность; мы представляем некоторые из этих обсуждений здесь.

Конечная цель метавселенной состоит в том, чтобы виртуальные миры существовали вместе с реальными, при этом иммерсивные взаимодействия между ними меняют наше восприятие физического присутствия. Программное обеспечение для этого почти готово, но аппаратному обеспечению еще предстоит преодолеть множество препятствий.

Метавселенная обещает кардинальные изменения в том, как общество общается, но без аппаратных технологий она в конечном итоге останется несбыточной мечтой. Мы по-прежнему сможем взаимодействовать с метавселенной через наши телефоны и ноутбуки, но они станут устаревшими устройствами. Чтобы полностью погрузиться в атмосферу, необходима гарнитура виртуальной реальности (VR); для истинной интеграции между созданным и физическим устройством требуются устройства дополненной реальности (AR).

Пробным камнем в индустрии устройств AR / VR является социальная приемлемость, и без достижений в области сенсорных, отображающих и оптических технологий гарнитуры AR и VR не будут достаточно гладкими для достижения этой цели. Несмотря на миллиарды долларов, вложенных в разработку, IDTechEx заявила, что настоящие очки AR все еще далеки от того, чтобы сидеть рядом с Ray-Bans с точки зрения внешнего вида или отображения изображений с качеством IMAX. Meta (ранее Facebook) анонсировала свой проект очков AR одновременно со сменой названия, признав, что до жизнеспособности остались годы. Гарнитуры виртуальной реальности иногда вызывают сравнения с Robocop - только устройства высшего класса начинают стирать границы между реальным и ненастоящим.

В долгосрочной перспективе цель - легкое и удобное устройство, которое вы можете носить весь день, переключаясь между AR и VR, при этом обеспечивая естественное взаимодействие между вами и другими пользователями метавселенной. Технологический путь к аппаратному обеспечению, необходимому для создания этого гипотетического устройства, сопряжен с еще более интересными разработками и сложными проблемами, чем программное обеспечение.

Дисплеи MicroLED - это часть решения

Если положить экран прямо перед глазами, можно увидеть то, чего мы не замечаем, глядя в телефон или телевизор. Мы видим промежутки между пикселями в явлении, называемом эффектом экранной двери, и практическое правило гласит, что для VR или AR требуется 60 пикселей на градус (ppd) поля зрения, чтобы они начали выглядеть как реальность, что приводит к большим требованиям к разрешению. . Кроме того, необходима оптика, чтобы правильно фокусировать и изменять размер этих изображений для нашего зрения. В случае AR эта оптика очень неэффективна, что приводит к требованиям к яркости в миллионы нит - для справки, экран iPhone 13 Pro Max имеет максимальную яркость 1200 нит.

Дисплеи MicroLED - многообещающее решение для AR и VR. Они не страдают выгоранием, как OLED-дисплеи, могут иметь сумасшедшие уровни яркости (JadeBird делает один для приложений AR с максимальным уровнем яркости 3 миллиона нит) и допускают крошечные пиксельные шаги, а Mojo Vision производит то, что они называют nanoLED. дисплей, достаточно малый, чтобы поместиться в контактную линзу, с шагом субпикселей 900 нм.

Однако есть одна серьезная проблема:микродисплеи microOLED не очень хороши для создания полноцветных изображений, при этом синие microLED-светодиоды значительно более эффективны, чем другие цвета. Преобразование цвета в квантовые точки является предпочтительным решением, позволяющим преобразовывать синий свет в красный и зеленый, и эти квантовые точки могут быть напечатаны струйной печатью или литографическим узором. По-прежнему существуют проблемы с долговечностью, особенно с очень яркими микродисплеями, а также с зависимостью от тяжелых металлов во многих составах. Сроки разработки дисплеев microLED подробно описаны в этом отчете о технологиях, коммерциализации, возможностях, рынке и игроках.

В частности, самое большое поле битвы для AR - это объединительная оптика. Эти устройства накладывают проецируемое изображение на прозрачную линзу. Здесь компании борются за лучшую цветопередачу, самое широкое поле зрения и самое большое окошко, чтобы обеспечить убедительное качество изображения, подходящее для любой пары глаз.

Учитывая большие новости этого года в этой области, поверхностные волноводы с рельефом кажутся решением, на которое делает ставку отрасль. В мае WaveOptics была приобретена Snap (еще один гигант социальных сетей, ориентированный на метавселенную), а в ноябре инвестиции таких гигантов, как Samsung Electronics в Digilens, привели к оценке компании в 500 миллионов долларов. Обе компании занимаются производством волноводов. Захватывающей разработкой Digilens является волновод TREX, который может удваивать эффективное разрешение экрана, обеспечивая одно оружие в арсенале для достижения 60ppd. Другой отчет об оптике и дисплеях в AR, VR и MR охватывает технологии, игроков и рынки, а также подробно описывает оптический комбайнер и технологии отображения в этих приложениях.

Технология айтрекинга

Если вы попытаетесь создать гарнитуру, которая покрывала бы все 135 ° горизонтального поля зрения каждого глаза при разрешении 60ppd, все быстро стало бы неуправляемым - к счастью, только центр нашего зрения имеет такое высокое качество, а внешние края не такие. требовательный. Отслеживая наши глаза, можно максимизировать разрешение в центре того места, куда смотрит пользователь, при этом снижая требования в других местах.

В будущем эта технология отслеживания взгляда может даже использоваться для проецирования изображений AR / VR непосредственно на сетчатку посредством сканирования лазерного луча, что позволит обойтись без объединительной оптики и коррекции для тех, кто носит очки:то есть, если потребители смогут освоиться с идея.

Компании в этой сфере используют новейшие технологии датчиков изображения для более эффективного отслеживания взгляда. Основанное на событиях зрение может помочь снизить требования к обработке за счет записи движения вместо потока обычных кадров изображения. Используя датчики изображения с печатью, технологию отслеживания взгляда можно втиснуть в более компактный корпус. Meta Materials Inc. (не имеющая отношения к Meta) уже встраивает микрокамеры непосредственно в линзы очков, и этот подход будет интегрирован в объединитель или увеличительную оптику для AR и VR соответственно по мере развития технологии.

Тактильные ощущения и сенсорный опыт

Все, что обсуждалось до сих пор, представляет собой не что иное, как высококлассный телевизор, привязанный к вашему лицу, если вы не можете взаимодействовать с ним способами, напоминающими реальный мир. Мало того, что устройства AR и VR должны ощущать наши движения, но и для полного погружения необходимы тактильные устройства (сенсорная обратная связь). В ноябре 2021 года подразделение Meta's Reality Labs (RL) продемонстрировало прототип тактильной перчатки, включая видеоролики Марка Цукерберга, опробовавшего различные демонстрации. В этой перчатке используются микрожидкостные системы, которые обеспечивают локальную тактильную обратную связь в различных областях руки, по-видимому, обеспечивая дополнительную обратную связь при прикосновении к каждому пальцу. Хотя были некоторые разногласия по поводу сходства этого прототипа с продуктом от HaptX, по данным IDTechEx, позиция Meta в области IP сильна и отражает усилия, предпринимаемые компаниями, ориентированными на метавселенную, для обеспечения передачи сенсорных ощущений, помимо аудиовизуальных.

Аналитик сказал, что ключевым преимуществом в области чувствительности в последних гарнитурах стали камеры времени полета для отслеживания рук, устраняющие необходимость во взаимодействии в стиле игрового контроллера с устройствами VR и AR. Apple, как известно, инвестирует в пространство VR / AR в течение многих лет, и в октябре 2021 года отраслевые источники сообщили, что LG Innotek начала поставлять компании времяпролетные камеры для гарнитуры VR, выпуск которой запланирован на 2022 год. технология, обычно это сильное заявление о том, что она скоро станет повсеместным, представляя еще одну точку данных в сильном будущем для AR и VR.

В заключение IDTechEx заявляет, что в некоторой степени метавселенная уже здесь. Гора разработки аппаратного обеспечения, которая мешает его полной реализации, медленно поднимается, и легкие красивые очки с дополненной реальностью заменят наши телефоны и ноутбуки в будущем, и кажется, что это почти наверняка.