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Oculus首席科学家深入探讨AR和VR的未来发展

在他在Oculus Connect 5的最新演讲中,Oculus首席科学家Michael Abrash重新审视了他在2016年OC3时所做的五年虚拟现实技术预测。他认为他经常引用的关键预测“基本上还是在正确的轨道上”,尽管可能推迟了大约一年,并且他“在某些领域低估了。”

光学与显示技术
图像由Oculus提供
Abrash顺序回顾每个技术领域时,首先讨论了光学和显示技术。他对头戴式设备在2021年的预测是每只眼睛的4K×4K分辨率,140度视场和可变焦距。
他说:“在这个领域,我显然预测得不够准确。”他指出,Oculus今年早些时候展示的Half Dome原型已经满足了这两项规格(140度视场和可变焦距),而且已经公开展示了与预测分辨率相匹配的显示面板。
另外,Abrash还突出了关于可变焦显示技术的迅速发展领域,并表示他们已经通过基于人工智能的渲染器DeepFocus在解决这一问题上取得了“显著进展”,并且他们将在未来几个月内发表研究结果。

过去Half Dome之后,Abrash简要提到了未来光学技术的两个潜在解决方案:薄饼透镜和波导。像菲涅耳透镜一样,薄饼透镜并不是一项新的创新,但现在才真正实用起来。“通过利用基于极化的反射将光学路径折叠成一个小空间,薄饼透镜有可能达到视网膜分辨率和200度视场,但在体积和视场之间需要做出权衡。”他说。“因为薄饼透镜的工作方式,你可以获得非常宽广的视场或者紧凑的头戴设备,但不能同时兼得。”

然而,波导技术——一种由增强现实研发加速的技术——从理论上讲没有分辨率或视场限制,而且只有几毫米厚,最终可能实现任意所需视场和视网膜分辨率的超轻量头戴设备(但那还需要很多年时间)。

凹点渲染
接下来是关于图像渲染的内容,Abrash在2016年的关键预测是凹点渲染将成为五年内的核心技术。他将预测的时间延长了一年(他现在预计将在四年内实现),并且渲染方法可能会得到深度学习的增强。他展示了一张95%像素已被删除的图像,剩下的像素分布从注意点逐渐消散。其余的图像通过深度学习算法高效地重构,与原始全分辨率版本非常相似,足以欺骗你的外围视觉。凹点渲染与眼动追踪密切相关,而Abrash认为眼动追踪是他在2016年预测中最有风险的技术。如今,他对稳定的眼动追踪更有信心了(Half Dome已经在这方面进展了一半),但这一预测也被延长了一年。

空间音频
接下来是空间音频的主题,Abrash承认他对于个性化头相关转移功能(影响人们对其周围声场的感知的每个人独特的耳朵形状)在五年内成为家用VR设备标准部分的预测可能也需要延长,但他描述了最近的一个演示体验使他相信“音频存在感是真实的事情”。显然这项技术已经可行,但用于这个演示的个性化耳联回声频率响应测试涉及30分钟的耳朵扫描和“漫长的模拟”,所以它还不适用于消费级产品。

手柄和输入设备
图像由Oculus提供
关于控制器,Abrash坚持了他对手柄的预测。在不久的将来,类似触摸的控制器仍然是主要的输入设备(同时手部跟踪也是)。在播放了一段Oculus的触觉手套实验视频后,他调整了他之前的看法,认为对于手部的触觉反馈并不在遥远的未来,他说:“在未来十年内,我们将以某种形式拥有有用的触觉手部。”
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人体工学和外形因素
Abrash将这个时髦的概念视为掌握了波导光学技术后,AR/VR头盔可能的外形因素。| 图片来源:Oculus
在人体工学方面,Abrash提到了VR和AR研究之间技术交叉的日益重要性,他指出未来的VR头盔不仅将无线化,而且通过使用某些AR设备上已经引入的两部分架构,可以使头盔变得更轻。在这种结构中,重要的组件,如电池和计算硬件,可以放在一个放在口袋里或者腰部的小器件中。他说,这个附属设备还可以无线连接到头盔,实现完全自由的运动。
然而,光学限制很大程度上阻碍了VR头盔实现滑雪镜设计,但是在平板透镜和波导光学技术方面的进展可能会使头盔的尺寸更加纤薄。
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计算机视觉
Michael Abrash在Oculus Connect 5大会上讲话。| 图片来源:Oculus
Abrash继续描述了VR和AR设备在未来将享受的计算机视觉技术的共性,因为两种类型的硬件都能够呈现令人信服的混合现实,即将现实世界中的物体和环境与虚拟世界共享。这种挑战的方法是不同的:Abrash表示,未来的VR头盔将能够实时扫描和呈现虚拟环境中的真实世界(他认为这将在四年内可行),而AR眼镜则通过透明显示屏将渲染层“叠加”到透过透明显示屏看到的真实世界上。
虽然他认为VR将长时间内是“最好的混合现实形式”,但他也预计这两种技术最终将共享相同的底层接口,并共享相同的开发环境和工具,使应用程序和环境在两种类型的头盔上无缝运行。
虚拟人类
其中一个是真实的,另一个是计算机重建。你能分辨出哪个是哪个吗?| 图片来源:Oculus
最后,他谈到了令人信服的虚拟人类以及以前几乎不可能克服的可怕山谷。Abrash强调了一种基于机器学习的方法,称为Codec Avatars,播放了一个真人头部的真实镜头和一个相当准确的重建副本。尽管目前还处于早期阶段,但他认为这可能会彻底改变虚拟通信和协作。他说:“我不敢打赌在四年内能够产生令人信服的人类化身,”“但是我也不再反对它。”
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“从现在开始的四年里,VR将跃升到下一个层次,”他总结道。“而这只是个开始。各个领域将继续改进,而虚拟人类和可能的触觉手部也将很快问世。简而言之,就我所看到的——而我所看到的可是非常远的——VR的未来是无比光明的。”
虽然Abrash花时间讨论了潜在的技术和能力,但我们最近还探索了10个让我们对AR和VR未来感到兴奋的具体项目。

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