Исследователи разработали новый метод создания естественного размытия фокуса в VR-гарнитурах
Когда мы воспринимаем окружающий мир, его части входят и выходят из фокуса. Хотя эта визуальная подсказка является естественной для людей, технологиям может быть трудно ее имитировать, особенно в 3D-дисплеях. Исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали новый метод создания естественного фокусного размытия в гарнитуре виртуальной реальности, получивший название мультифокальный дисплей Сплита-Ломана.
У глаза есть линза, и, изменяя фокусное расстояние, он может фокусироваться на объектах на определенной глубине, в то время как точки на других глубинах расфокусируются. Эта особенность глаза, называемая его аккомодацией, и этой особенностью должны обладать 3D-дисплеи.
«Большинство головных дисплеев (HMD) не имеют возможности отображать сигналы фокусировки», — говорит Асвин Шанкаранараянан, профессор электротехники и вычислительной техники. «Обычные гарнитуры состоят из 2D-экрана и линзы, благодаря которым экран находится на фиксированном расстоянии от глаза. Однако отображаемые изображения остаются плоскими. Мы создали объектив, который может одновременно располагать пиксели дисплея на разных расстояниях от глаза».
Этот метод пересматривает идеи, впервые разработанные в 1970-х годах, когда была впервые изобретена техника настройки фокуса, называемая линзами Ломана. Они состоят из двух оптических элементов, называемых кубическими фазовыми пластинами, которые позволяют регулировать фокус путем смещения двух элементов относительно друг друга. Однако этот подход требовал механического движения, а также более медленных рабочих скоростей, что нежелательно в дисплеях AR / VR.
Предоставлено: Университет Карнеги-Меллона
Новый дисплей разделяет линзу Ломана, размещая две кубические пластины в разных частях оптической системы. Фазовый модулятор, расположенный между ними, позволяет фокусному переходу быть оптическим, а не механическим. Эта система имеет дополнительное преимущество. Лежащая в основе компоновка позволяет различным частям сцены подвергаться разному количеству фокусных переходов и, таким образом, размещаться на разных расстояниях от глаза.
«Преимущество этой системы заключается в том, что мы можем создать виртуальную 3D-сцену, которая удовлетворяет возможности глаз, не прибегая к высокоскоростным стекам фокусировки. И все работает в режиме реального времени, что очень удобно для глаз», — объясняет Инси Цинь, аспирант в области электротехники и вычислительной техники и ведущий автор этой работы.
Это усовершенствование технологии фокусировки принесет пользу многим дисциплинам, от фотографии до игр, но медицинские технологии могут принести наибольшую пользу.
«Есть области, выходящие за рамки развлечений, которые выиграют от таких 3D-дисплеев», — говорит Мэтью О’Тул, доцент Института робототехники и соавтор этой работы. «Дисплей может быть использован для роботизированной хирургии, где мультифокальные возможности дисплея предоставляют хирургу реалистичные подсказки глубины».
Команда представит результаты своих исследований на конференции SIGGRAPH 2023 https://s2023.siggraph.org/ 🔗 в августе этого года.
Оригинал статьи:
Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.
