初創(chuàng)公司CREAL3D展示其最新技術(shù)光場(chǎng)顯示器

　　CREAL3D是一家總部位于瑞士的初創(chuàng)公司，由歐洲核子研究中心(CERN)前工程師共同創(chuàng)立，他們?yōu)榇笮蛷?qiáng)子對(duì)撞機(jī)(lhc)的ATLAS項(xiàng)目做出了貢獻(xiàn)。并創(chuàng)造了一種不同于當(dāng)今市場(chǎng)上AR或VR頭顯的光場(chǎng)顯示器。

　　在上周的CES上，我們看到并寫到了很多很酷的東西。但在一些不太顯眼的地方，我們發(fā)現(xiàn)了一些非常引人注目的前沿項(xiàng)目，它們可能不在今年即將推出的頭顯中，但肯定為下一代AR和VR描繪了一幅充滿希望的畫面。

　　其中一個(gè)項(xiàng)目根本不在CES的AR/VR部分。它隱藏在一個(gè)意想不到的地方——一個(gè)半英里之外，在會(huì)議的另一個(gè)完全不同的地方，在一個(gè)小桌子上的兩個(gè)毫無(wú)特色的盒子里，瑞士初創(chuàng)公司代表著“瑞士館”的一部分參加CES。

　　在那里，我遇到了托馬斯Sluka和TomašKubeš，CREAL3D前歐洲核子研究中心科學(xué)家和創(chuàng)始人。他們指著其中一個(gè)盒子，每個(gè)盒子都有一個(gè)目鏡。我走上前去，向里面看了看，在一次快速的測(cè)試之后，我立刻被打動(dòng)了——不是我看到了什么，而是我是如何看到的。但我要花一分鐘來(lái)解釋原因。

　　CREAL3D正在構(gòu)建一個(gè)光場(chǎng)光場(chǎng)顯示器。 光場(chǎng)對(duì)于AR和VR來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)樗鼈冋鎸?shí)地反映了光在現(xiàn)實(shí)世界中是如何存在的，以及我們是如何感知它的。不幸的是，它們很難捕獲或生成，甚至更難顯示。

　　如今市場(chǎng)上的每一款A(yù)R和VR頭顯都使用了一些技巧，試圖讓我們的眼睛解讀我們所看到的東西，仿佛它就在我們面前。大多數(shù)頭顯使用的是基本的立體鏡，僅此而已。3D效果給人一種深度的感覺(jué)，否則就是以固定焦距投射到平面上的場(chǎng)景。

　　這種頭顯支持發(fā)散(兩只眼睛的運(yùn)動(dòng)，將兩個(gè)圖像深度融合成一個(gè)圖像)，但不支持調(diào)節(jié)(每只眼睛的動(dòng)態(tài)焦點(diǎn))。這意味著，當(dāng)你的眼睛不斷地改變它們的光芒時(shí)，適應(yīng)卻停留在一個(gè)地方。正常情況下，這兩種眼睛功能是無(wú)意識(shí)地同步工作的，因此，當(dāng)它們不同步時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生所謂的“聚散 - 調(diào)節(jié)沖突”。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，今天市場(chǎng)上幾乎所有的頭顯都在展示我們?nèi)绾慰创�現(xiàn)實(shí)世界的不完美表象。

　　在更高級(jí)的頭顯上，“可變焦距”技術(shù)可以根據(jù)你看的地方(通過(guò)眼球追蹤)動(dòng)態(tài)改變焦距。例如，Magic Leap支持兩個(gè)焦距，并根據(jù)需要在它們之間進(jìn)行跳轉(zhuǎn)。Oculus的半圓頂原型機(jī)也有同樣的功能，而且據(jù)我們目前所知，它似乎支持多種連續(xù)焦距。即便如此，這些變焦方法仍然存在一些固有的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈儗?shí)際上并沒(méi)有顯示光場(chǎng)。

　　所以，回到我通過(guò)CREAL3D鏡頭所做的快速測(cè)試：我看到一只小青蛙在離我眼睛很近的樹(shù)枝上，它的后面是一棵樹(shù)�？戳饲嗤苤�后，我把注意力集中在那棵樹(shù)上，當(dāng)青蛙變得模糊的時(shí)候，那棵樹(shù)就成了焦點(diǎn)。然后我又看了看青蛙，看到樹(shù)上開(kāi)著一朵美麗的、自然的花。

　　上面是CREAL3D光場(chǎng)顯示的原始鏡頭，你可以看到相機(jī)聚焦在圖像的不同部分。

　　為什么這令人印象深刻?我知道他們沒(méi)有使用眼動(dòng)跟蹤，所以我知道我看到的不是一個(gè)典型的變焦系統(tǒng)。我透過(guò)一個(gè)單一的鏡頭，所以我知道我所看到的不僅僅是收斂。這是工作中的適應(yīng)(每只眼睛的動(dòng)態(tài)焦點(diǎn))。

　　用一只眼睛(而且不需要眼球追蹤)就能很好地適應(yīng)兩個(gè)物體之間的距離，唯一的解釋是我看到的是一個(gè)真正的光場(chǎng)，或者至少是一個(gè)非常接近的光場(chǎng)。

　　我看到的那個(gè)美麗的模糊區(qū)域不是我眼睛的焦點(diǎn)，它一次只能聚焦一個(gè)平面。現(xiàn)在你可以看到同樣的事情：閉上一只眼睛，把手指舉到離眼睛幾英寸的地方，然后集中注意力�，F(xiàn)在把注意力集中在你手指后面很遠(yuǎn)的地方，看著你的手指變得模糊。

　　這是因?yàn)閬?lái)自你手指的光線和來(lái)自更遠(yuǎn)物體的光線以不同的角度進(jìn)入你的眼睛。

　　用顯示器做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，確實(shí)讓我明白了這一點(diǎn)。把我的智能手機(jī)舉到鏡頭前，我可以輕拍青蛙，我的相機(jī)就會(huì)把它對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。我也可以輕拍樹(shù)，當(dāng)青蛙變得模糊的時(shí)候，焦點(diǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)移到樹(shù)上。就我的智能手機(jī)攝像頭而言，這些都是在“真正”焦距下的“真實(shí)”物體。

　　光場(chǎng)是顯示虛擬或增強(qiáng)圖像的理想方式，這是一種很長(zhǎng)的說(shuō)法(抱歉，光場(chǎng)可能會(huì)讓人感到困惑)，因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上支持人類自然視覺(jué)的所有“特征”。CREAL3D的顯示功能似乎也差不多。

　　但是，這些是放在桌子上的大盒子。這項(xiàng)技術(shù)甚至能裝進(jìn)頭顯里嗎?它是如何工作的呢?創(chuàng)始人Sluka和Kubeš不愿意提供詳細(xì)的方法，但是我學(xué)到盡可能多的關(guān)于系統(tǒng)的能力(和限制)。

　　在這一點(diǎn)上，“如何”是最不清楚的。Sluka只會(huì)告訴我他們用的是投影儀，以某種方式調(diào)節(jié)光線，圖像不是全息圖，也不是微透鏡陣列。該公司認(rèn)為這是一種新穎的方法，他們的合成光場(chǎng)比他們所知的任何其他方法都更接近模擬光場(chǎng)。

　　Sluka告訴我，這個(gè)系統(tǒng)支持“數(shù)百個(gè)從零到無(wú)窮大的深度平面”，具有對(duì)數(shù)分布(離眼睛更近的平面密度更高，離眼睛更遠(yuǎn)的密度更低)。他說(shuō)，也有可能在眼睛后面實(shí)現(xiàn)一個(gè)深度平面，這意味著該系統(tǒng)可以校正處方眼鏡。

　　兩人還告訴我，他們相信這項(xiàng)技術(shù)可以很容易地縮小到適用于AR和VR頭顯，CES上展示的笨重設(shè)備只是概念的證明。該公司預(yù)計(jì)，他們的光場(chǎng)顯示器將在今年為VR頭盔做好準(zhǔn)備，并在2021年之前縮小到眼鏡大小的AR頭盔。

　　在CES上，CREAL3D展示了單眼和雙目(如圖)版本的光場(chǎng)顯示。

　　至于局限性，顯示目前只支持每種顏色(籃板)，200年的水平和增加視野和eyebox將是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樾枰獢U(kuò)大范圍的光場(chǎng)，雖然團(tuán)隊(duì)期望他們能達(dá)到100度的視野VR頭顯和一個(gè)60 - 90度的視野，基于“增大化現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的頭顯。我懷疑在高幀率下實(shí)時(shí)生成合成光場(chǎng)也將是一個(gè)計(jì)算挑戰(zhàn)，盡管Sluka沒(méi)有詳細(xì)介紹渲染過(guò)程。

　　透過(guò)鏡頭：聚焦在近處。背景中的模糊場(chǎng)景不是生成的，而是“真實(shí)的”，這要?dú)w功于光場(chǎng)的物理特性。

　　這很令人非常高興，但對(duì)于CREAL3D來(lái)說(shuō)還為時(shí)過(guò)早。該公司是一家年輕的初創(chuàng)公司，目前已有10名成員，在光場(chǎng)顯示器的可行性、性能和可擴(kuò)展性方面仍有很多需要證明的地方。

　　Sluka擁有捷克共和國(guó)利伯里克技術(shù)大學(xué)的科學(xué)工程博士學(xué)位。他說(shuō)他是一名多學(xué)科的工程師，他已經(jīng)發(fā)表的作品證明了這一點(diǎn)。CREAL3D團(tuán)隊(duì)的成員中還包括其他幾個(gè)博士，其中有幾個(gè)來(lái)自英特爾(Intel)已經(jīng)關(guān)閉的Vaunt項(xiàng)目。

　　Sluka告訴我，公司在去年已經(jīng)籌集了大約100萬(wàn)美元，公司正在籌集500萬(wàn)美元，以進(jìn)一步發(fā)展公司和它的發(fā)展。