Η τεχνολογία που θα ωθήσει την VR στα όρια του ανθρώπινου ματιού

Η μεγάλη τεχνολογία είναι πρόθυμη να μας ενθουσιάσει με τον ερχομό του metaverse, αλλά το σημερινό εικονικής πραγματικότητας Το υλικό απέχει πολύ από την επίτευξη των φιλόδοξων στόχων τους. Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις είναι η δημιουργία καλύτερων οθονών με πολύ περισσότερα pixel ανά ίντσα, αλλά λένε οι ειδικοί νέα υλικά και σχέδια είναι καθ' οδόν.

Η Silicon Valley στοιχηματίζει δισεκατομμύρια δολάρια ότι η internet πρόκειται να υποστεί του μεγαλύτερη αλλαγή από την εμφάνιση του smartphone. Σύντομα, η σκέψη πάει, οι περισσότεροι άνθρωποι θα έχουν πρόσβαση στο web μέσω φορητών ακουστικών που μας μεταφέρουν σε εικονικοί κόσμοι αντί αγγίζοντας μια οθόνη αφής.

Σήμερα, όμως, εικονική και επαυξημένη πραγματικότητα are ακόμα αρκετά στοιχειώδες. Ενώ εταιρείες όπως η Meta, η Microsoft, η Google και η Magic Leap πωλούν ήδη ακουστικά εικονικής και επαυξημένης πραγματικότητας, μέχρι στιγμής έχουν βρει περιορισμένες περιπτώσεις χρήσης και οι εμπειρίες που προσφέρουν εξακολουθούν να είναι πολύ κατώτερες από τα πρότυπα υψηλής ευκρίνειας που περιμέναμε. από την ψηφιακή ψυχαγωγία.

Ένας από τους μεγαλύτερους περιορισμούς είναι η τρέχουσα τεχνολογία οθόνης. Σε ένα ακουστικό VR, οι οθόνες βρίσκονται μόλις λίγα εκατοστά μπροστά στα μάτια μας, επομένως πρέπει να συσκευάσουν έναν τεράστιο αριθμό pixel σε έναν πολύ μικρό χώρο για να προσεγγίσουν τον ορισμό που θα περίμενε κανείς από την τελευταία τηλεόραση 4K.

Αυτό είναι αδύνατο με τις σημερινές οθόνες, αλλά σε ένα άτομοπροοπτική δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα in Επιστήμη, λένε ερευνητές από τη Samsung και το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ ότι οι αναδυόμενες τεχνολογίες θα μπορούσαν σύντομα να μας φέρουν κοντά στο θεωρητικό όριο της πυκνότητας εικονοστοιχείων, εισάγοντας ισχυρά νέα ακουστικά VR.

Οι προσπάθειες για την ενίσχυση της απόδοσης των οθονών περιπλέκονται από το γεγονός ότι αυτό ανταγωνίζεται άμεσα έναν άλλο κρίσιμο στόχο: κατασκευή είναι μικρότερα, φθηνότερα και πιο ενεργειακά αποδοτικά. Οι σημερινές συσκευές είναι ογκώδεις και δυσκίνητες, περιορίζοντας τον χρόνο που μπορούν να φορεθούν και το πλαίσιο στο οποίο μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

Ένας σημαντικός λόγος για τον οποίο τα ακουστικά είναι τόσο μεγάλα σήμερα είναι η σειρά των οπτικών στοιχείων που διαθέτουν και η ανάγκη να διατηρηθεί επαρκής χώρος μεταξύ αυτών και των οθονών για τη σωστή εστίαση του φωτός. Ενώ νέα σχέδια συμπαγών φακών και η χρήση του μετα-επιφάνειες—νανοδομημένα φιλμ με μοναδικές οπτικές ιδιότητες— έχουν επιτρέψει κάποια σμίκρυνση σε αυτόν τον τομέα, λένε οι συγγραφείς, αυτό είναι πιθανό να φτάσει στα όριά του.

Νέα σχέδια όπως ολογραφικοί φακοί και "φακοί pancake" που περιλαμβάνουν αναπήδηση φωτός μεταξύ διαφορετικών κομματιών πλαστικού ή γυαλιού θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μείωση της απόστασης φακού από την οθόνη κατά δύο έως τρεις. Αλλά κάθε μία από αυτές τις αλληλεπιδράσεις μειώνει τη φωτεινότητα των εικόνων, η οποία πρέπει να αντισταθμιστεί από πιο ισχυρές και αποτελεσματικές οθόνες.

Απαιτούνται επίσης καλύτερες οθόνες για να λυθεί ένας άλλος σημαντικός περιορισμός των σημερινών συσκευών: η ανάλυση. UlΟι οθόνες τηλεοράσεων tra-HD μπορούν να επιτύχουν πυκνότητες εικονοστοιχείων περίπου 200 pixel ανά μοίρα (PPD) σε αποστάσεις περίπου 10 ποδιών, πολύ μεγαλύτερες από τα περίπου 60 PPD που μπορεί να διακρίνει το ανθρώπινο μάτι. Αλλά καθώς οι οθόνες VR απέχουν το πολύ μία ή δύο ίντσες από τα μάτια του θεατή, μπορούν να επιτύχουν μόνο περίπου 15 PPD.

Για να ταιριάζει με τα όρια ανάλυσης του ανθρώπινου ματιού, VR Οι οθόνες πρέπει να πιέζουν μεταξύ 7,000 και 10,000 pixel σε κάθε ίντσα της οθόνης, λένε οι συγγραφείς. Για το περιβάλλον, οι πιο πρόσφατες οθόνες smartphone διαχειρίζονται μόνο περίπου 460 pixel ανά ίντσα.

Παρά το μέγεθος αυτού του κενού, ωστόσο, υπάρχουν ήδη ξεκάθαροι δρόμοι για να το κλείσουμε. Προς το παρόν, τα περισσότερα ακουστικά VR χρησιμοποιούν ξεχωριστές κόκκινες, πράσινες και μπλε οργανικές διόδους εκπομπής φωτός (OLED), οι οποίες είναι δύσκολο να γίνουν πιο συμπαγείς λόγω της διαδικασίας κατασκευής τους. Αλλά μια εναλλακτική προσέγγιση που προσθέτει έγχρωμα φίλτρα σε λευκές OLED θα μπορούσε να καταστήσει δυνατή την επίτευξη 60 PPD.

Η στήριξη στο φιλτράρισμα έχει τις δικές του προκλήσεις, καθώς μειώνει την απόδοση της πηγής φωτός, με αποτέλεσμα χαμηλότερη φωτεινότητα ή μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας. Αλλά θα μπορούσε να γίνει ένας πειραματικός σχεδιασμός OLED γνωστός ως "meta-OLED". aστρογγυλοποιήστε αυτό το συμβιβασμό χτενίζοντας την πηγή φωτός με καθρέφτες με νανομοτίβα που εκμεταλλεύονται το φαινόμενο του συντονισμού για να εκπέμπουν φως μόνο από μια συγκεκριμένη συχνότητα.

Το Meta-OLEDS θα μπορούσε δυνητικά να επιτύχει πυκνότητες pixel άνω των 10,000 PPD, πλησιάζοντας τα φυσικά όρια που θέτει το μήκος κύματος του φωτός. Θα μπορούσαν επίσης να είναι πιο αποτελεσματικά και να έχουν βελτιωμένο ορισμό χρώματος σε σύγκριση με τις προηγούμενες γενιές. Ωστόσο, παρά το έντονο ενδιαφέρον των εταιρειών τεχνολογίας οθόνης, η τεχνολογία είναι ακόμα εκκολαπτόμενη και πιθανότατα πιο μακριά από την εμπορευματοποίηση.

Η πιο πιθανή βραχυπρόθεσμη καινοτομία στις οθόνες, λένε οι συγγραφείς, είναι αυτή που εκμεταλλεύεται μια ιδιορρυθμία της ανθρώπινης βιολογίας. Το μάτι είναι ικανό να διακρίνει μόνο 60 PPD στην κεντρική περιοχή του αμφιβληστροειδούς, γνωστή ως βοθρίο, με σημαντικά χαμηλότερη ευαισθησία oστην περιφέρεια.

Εάν οι κινήσεις των ματιών μπορούν να παρακολουθηθούν με ακρίβεια, τότε χρειάζεται μόνο να αποδώσετε την υψηλότερη ευκρίνεια στο συγκεκριμένο τμήμα της οθόνης που κοιτάζει ο χρήστης. Ενώ οι απαιτούμενες βελτιώσεις στην παρακολούθηση ματιών και κεφαλιού προσθέτουν επιπλέον πολυπλοκότητα στα σχέδια, οι συγγραφείς λένε ότι αυτή είναι πιθανώς η καινοτομία που θα συμβεί το συντομότερο.

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι υπάρχουν πολλά θέματα εκτός από απλώς καλύτερες οθόνες που θα πρέπει να επιλυθούν εάν η VR πρόκειται να γίνει ευρέως εμπορευματοποιημένη. Ειδικότερα, η τροφοδοσία αυτών των ακουστικών εγείρει περίπλοκες προκλήσεις σχετικά με τη χωρητικότητα της μπαταρίας και την ικανότητα αποβολής θερμότητας από τα ηλεκτρονικά του σκάφους.

Επίσης, οι τεχνολογίες οθόνης που συζητήθηκαν από τους ερευνητές σχετίζονται κυρίως με το VR και όχι το AR, των οποίων τα ακουστικά είναι πιθανό να βασίζονται σε πολύ διαφορετική οπτική τεχνολογία που δεν κρύβει την άποψη του χρήστη για τον πραγματικό κόσμο. Είτε έτσι είτε αλλιώς, ωστόσο, φαίνεται ότι, ενώ οι πιο καθηλωτικές εικονικές εμπειρίες είναι πιθανό να είναι ακόμα μακριά, ο οδικός χάρτης που θα μας οδηγήσει εκεί είναι καλά στη θέση του.

Image Credit: Χάρι Κουάν / Unsplash