La technologie qui poussera la réalité virtuelle aux limites de l'œil humain

La grande technologie est impatiente de nous enthousiasmer pour l'arrivée du métaverse, mais aujourd'hui réalité virtuelle le matériel est loin d'atteindre leurs objectifs ambitieux. L'un des plus grands défis consiste à créer de meilleurs écrans avec beaucoup plus de pixels par pouce, mais les experts disent de nouveaux matériaux et designs sont en route.

La Silicon Valley parie des milliards de dollars que le iInternet est sur le point de subir ces plus grand changement depuis l'avènement du smartphone. Bientôt, pense-t-on, la plupart des gens auront accès au web via des casques portables qui nous transportent dans mondes virtuels plutôt qu'en appuyant sur un écran tactile.

Aujourd'hui, cependant, la réalité virtuelle et augmentée encore assez rudimentaire. Alors que des entreprises comme Meta, Microsoft, Google et Magic Leap vendent déjà des casques de réalité virtuelle et augmentée, elles ont jusqu'à présent trouvé des cas d'utilisation limités, et les expériences qu'elles offrent sont encore bien en deçà des normes haute définition auxquelles nous nous attendons. du divertissement numérique.

L'une des plus grandes limitations est la technologie d'affichage actuelle. Dans un casque VR, les écrans ne se trouvent qu'à quelques centimètres devant nos yeux, ils doivent donc emballer un grand nombre de pixels dans un très petit espace pour se rapprocher de la définition que vous pourriez attendre du dernier téléviseur 4K.

C'est impossible avec les écrans d'aujourd'hui, mais dans un persen perspective publié la semaine dernière in Sciences, selon des chercheurs de Samsung et de l'Université de Stanford que les technologies émergentes pourraient bientôt nous rapprocher de la limite théorique de la densité de pixels, inaugurant de nouveaux casques VR puissants.

Les efforts visant à améliorer les performances des écrans sont compliqués par le fait que cela entre directement en concurrence avec un autre objectif crucial : Rendre le plus petits, moins chers et plus économes en énergie. Les appareils d'aujourd'hui sont encombrants et peu maniables, ce qui limite la durée pendant laquelle ils peuvent être portés et le contexte dans lequel ils peuvent être utilisés.

L'une des principales raisons pour lesquelles les casques sont si grands aujourd'hui est la gamme d'éléments optiques qu'ils comportent et la nécessité de conserver un espace suffisant entre eux et les écrans pour focaliser correctement la lumière. Alors que les nouvelles conceptions d'objectifs compacts et l'utilisation de métasurfaces—des films nanostructurés aux propriétés optiques uniques—ont permis une certaine miniaturisation dans ce domaine, disent les auteurs, celle-ci atteint probablement ses limites.

De nouvelles conceptions telles que les lentilles holographiques et les «lentilles crêpes» qui impliquent de faire rebondir la lumière entre différents morceaux de plastique ou de verre pourraient aider à réduire la distance entre l'objectif et l'écran d'un facteur de deux à trois. Mais chacune de ces interactions réduit la luminosité des images, qu'il faut compenser par des affichages plus puissants et efficaces.

De meilleurs écrans sont également nécessaires pour résoudre une autre limitation importante des appareils d'aujourd'hui : la résolution. tulLes écrans de télévision tra-HD peuvent atteindre des densités de pixels d'environ 200 pixels par degré (PPD) à des distances d'environ 10 pieds, bien au-delà des quelque 60 PPD que l'œil humain peut distinguer. Mais comme les écrans VR sont au plus à un pouce ou deux des yeux du spectateur, ils ne peuvent atteindre qu'environ 15 PPD.

Pour correspondre aux limites de résolution de l'œil humain, VR les écrans doivent compresser entre 7,000 10,000 et 460 XNUMX pixels dans chaque pouce d'affichage, disent les auteurs. Pour le contexte, les derniers écrans de smartphones ne gèrent qu'environ XNUMX pixels par pouce.

Malgré l'ampleur de cet écart, il existe déjà des voies claires pour le combler. À l'heure actuelle, la plupart des casques VR utilisent des diodes électroluminescentes organiques (OLED) rouges, vertes et bleues distinctes, difficiles à rendre plus compactes en raison de leur processus de fabrication. Mais une approche alternative qui ajoute des filtres colorés aux OLED blanches pourrait permettre d'atteindre 60 PPD.

S'appuyer sur le filtrage présente ses propres défis, car il réduit l'efficacité de la source lumineuse, ce qui entraîne une luminosité plus faible ou une consommation d'énergie plus élevée. Mais une conception OLED expérimentale connue sous le nom de «méta-OLED» pourrait obtenir acontourner ce compromis en combinant la source lumineuse avec des miroirs à nano-motifs qui exploitent le phénomène de résonance pour émettre de la lumière uniquement à partir d'une fréquence particulière.

Les méta-OLEDS pourraient potentiellement atteindre des densités de pixels de plus de 10,000 XNUMX PPD, se rapprochant des limites physiques fixées par la longueur d'onde de la lumière. Ils pourraient également être plus efficaces et avoir une meilleure définition des couleurs par rapport aux générations précédentes. Cependant, malgré le vif intérêt des entreprises de technologie d'affichage, la technologie est encore naissante et probablement plus éloignée de la commercialisation.

L'innovation la plus probable à court terme dans les écrans, disent les auteurs, est celle qui exploite une bizarrerie de la biologie humaine. L'œil n'est capable de distinguer que 60 PPD dans la région centrale de la rétine connue sous le nom de fovéa, avec une sensibilité nettement inférieure on la périphérie.

Si les mouvements oculaires peuvent être suivis avec précision, il vous suffit de rendre la définition la plus élevée dans la section particulière de l'écran que l'utilisateur regarde. Alors que les améliorations requises dans le suivi des yeux et de la tête ajoutent une complexité supplémentaire aux conceptions, les auteurs disent que c'est probablement l'innovation qui arriver le plus tôt.

Il est important de se rappeler qu'il existe une foule de vous aider à faire face aux problèmes qui vous perturbent autre que de meilleurs écrans qui devront être résolus si la réalité virtuelle doit être largement commercialisée. En particulier, l'alimentation de ces casques soulève des défis complexes concernant la capacité de la batterie et la capacité à dissiper la chaleur de l'électronique embarquée.

De plus, les technologies d'affichage discutées par les chercheurs concernent principalement la réalité virtuelle et non la réalité augmentée, dont les casques sont susceptibles de s'appuyer sur une technologie optique très différente qui n'obscurcit pas la vision du porteur sur le monde réel. Quoi qu'il en soit, cependant, il semble que même si des expériences virtuelles plus immersives sont probablement encore loin, la feuille de route pour nous y rendre est bien en place.

Crédit image: Harry Quan / Unsplash