Строительство аппаратных фундаментов Метавселенной

Метавселенная стала модным словом в технических кругах, особенно после высокопрофильных объявлений от компаний вроде Meta (ранее Facebook) и Nvidia. Но что термин на самом деле означает, какие аппаратные препятствия должны быть преодолены и какие технологии уже на пути к реализации? Аналитическая фирма IDTechEx недавно рассекла ключевые аппаратные домены — дисплеи, образовые сенсоры, оптику, тактильные интерфейсы, AR/VR — и мы дистиллируем этот анализ здесь.

В своем ядре метавселенная предвидит виртуальные миры, сосуществующие бесшовно с физическим миром, обеспечивая иммерсивные взаимодействия, переформирующие наше чувство присутствия. В то время как ПО приближается к зрелости, аппаратное обеспечение все еще сталкивается с существенными препятствиями.

Без правильного оборудования метавселенная остается визионерской концепцией. Текущие взаимодействия всё еще опираются на телефоны и ноутбуки, но эти устройства скоро станут устаревшими. Полное погружение требует выделенных VR-шлемов, а истинная интеграция цифровых и физических сред требует AR-очков.

Социальная приемлемость — это литмус-тест для AR/VR оборудования. Даже с многомиллиардными R&D бюджетами настоящие AR-очки, которые одновременно стильные и доставляют IMAX-уровень визуалов, всё еще годами отдалены. Meta представила концепцию AR-очков вместе с ребрендингом, признавая, что технология не близка к жизнеспособности. Некоторые VR-шлемы настолько громоздки, что напоминают футуристических роботов; только премиальные модели начинают размывать линию между виртуальным и реальным.

Долгосрочное видение — легкое, комфортное устройство, которое можно носить весь день, плавно переключаясь между AR и VR, позволяя естественное взаимодействие с другими пользователями. Аппаратный путь к этому устройству полон захватывающего прогресса, но также сложных вызовов.

MicroLED дисплеи: прорывной прорыв

Размещение экрана прямо перед глазом раскрывает пиксельные зазоры — известные как screen-door effect. Эмпирическое правило — 60 пикселей на градус (ppd) поля зрения для достижения реалистичного вида, движущее экстремально высокие требования к разрешению. Оптика также должна фокусировать и масштабировать изображение правильно. В AR неэффективная оптика требует уровни яркости в миллионы нит; для контекста, iPhone 13 Pro Max пикирует на 1200 нит.

MicroLED технология предлагает несколько преимуществ для AR и VR: она избегает OLED burn-in, может достигать необычайной яркости (AR-панель JadeBird превышает 3 миллиона нит) и поддерживает ультра-малые пиксельные шаги. Mojo Vision's nanoLED заявляют суб-пиксельный шаг 900 нм, достаточно малый для дисплея размером с контактную линзу.

Вызовы остаются. MicroLED борется с полноцветной точностью, потому что синие излучатели намного эффективнее красных и зеленых. Квантово-точечная цветовая конвертация — предпочтительное решение индустрии, конвертирующее синий свет в другие цвета. Хотя эта техника может быть 잉кжет-печатана или литографически вычерчена, беспокойства о долгосрочной долговечности под экстремальной яркостью и использовании тяжелых металлов сохраняются. Детальная дорожная карта коммерциализации microLED может быть найдена в нашем полном отчете.

Первичный батлфild для AR оптики — комбинатор: прозрачная линза, накладывающая спроецированные образы. Компании конкурируют за превосходную цветовую точность, самое широкое поле зрения и самый большой eye-box для доставки убедительных визуальных опытов для каждого пользователя.

Отраслевые лидеры теперь видят surface-relief волноводы как путь вперед. В мае Snap приобрела WaveOptics, а в ноябре Samsung Electronics инвестировала 500 миллионов долларов в Digilens, пионера беззаводской волноводы. Волновод TREX Digilens может эффективно удвоить разрешение дисплея, помогая достичь 60 ppd бенчмарка. Для более глубокого погружения в AR, VR и MR оптику, обратитесь к нашему посвященному отчету.

Eye-tracking: оптимизация разрешения там, где это важно

Покрытие 135° горизонтального поля зрения на 60 ppd было бы запретительным. К счастью, визуальная острота пикирует в центре взгляда; eye-tracking позволяет нам выделять высокое разрешение только там, куда смотрит пользователь, снижая требования в других местах.

Будущие итерации могут даже проецировать образы непосредственно на сетчатку с использованием лазерного сканирования луча, обходя комбинаторы и приспособляя носителей очков — при условии, что потребители примут технологию.

Новые дизайны образовых сенсоров — такие как event-based vision — оптимизируют обработку, записывая события движения вместо полных кадров. Напечатанные сенсоры позволяют более тонкие eye-trackers; Meta Materials Inc. (не связано с Meta) уже встраивает микро-камеры в поверхности линз, стратегия, которая интегрируется с комбинаторной оптикой по мере зрелости поля.

Тактильные интерфейсы: добавление тактильного измерения

Даже самое передовое визуальное оборудование неполно без реалистичной тактильной обратной связи. В ноябре 2021 года Reality Labs Meta представила прототип тактильного перчатки, с микрожидкостными каналами, доставляющими локализованную обратную связь по руке. Хотя дизайн делит сходства с HaptX, интеллектуальная собственность Meta крепка и ejemplifies толчок индустрии к мультисенсорному погружению, согласно IDTechEx.

Time-of-flight камеры появились как ключевой сенсор для отслеживания рук, устраняя необходимость в традиционных контроллерах. Долгосрочный интерес Apple к AR/VR недавно подтвердился, когда LG Innotek поставила такие камеры для шлема 2022 года, сигнализируя о грядущей повсеместности технологии.

В заключение, метавселенная уже появляется в ограниченных формах. Хотя аппаратная гора остается крутой, прогресс стабилен, и перспектива элегантных, IMAX-качества AR-очков, заменяющих смартфоны, становится все более реалистичной.