Big tech er ivrige etter å få oss begeistret over fremtiden metavers, men dagens virtuell virkelighet maskinvare er en lang vei fra å nå sine ambisiøse mål. En av de største utfordringene er å bygge bedre skjermer med langt flere piksler per tomme, men Ekspertene sier nye materialer og design er på vei.
Silicon Valley satser milliarder av dollar på at innett er i ferd med å gjennomgå dens største skiftet siden introduksjonen av smarttelefonen. Snart, tenker man, vil de fleste få tilgang til web via bærbare hodesett som transporterer oss inn virtuelle verdener i stedet for ved å trykke på en berøringsskjerm.
I dag derimot, virtuell og utvidet virkelighet er fortsatt ganske rudimentært. Mens selskaper som Meta, Microsoft, Google og Magic Leap allerede selger virtuelle og augmented reality-headset, har de funnet begrensede brukstilfeller så langt, og opplevelsene de tilbyr kommer fortsatt langt under høyoppløsningsstandardene vi har forventet. fra digital underholdning.
En av de største begrensningene er dagens skjermteknologi. I et VR-headset sitter skjermene bare noen få centimeter foran øynene våre, så de må pakke et stort antall piksler på en veldig liten plass for å nærme seg definisjonen du kan forvente fra den nyeste 4K-TVen.
Det er umulig med dagens skjermer, men i en perstankevekkende publisert forrige uke in Vitenskap, sier forskere fra Samsung og Stanford University at nye teknologier snart kan bringe oss nær den teoretiske grensen for pikseltetthet, og innlede kraftige nye VR-headset.
Arbeidet med å øke ytelsen til skjermer kompliseres av det faktum at dette direkte konkurrerer med et annet avgjørende mål: gjør dem mindre, billigere og mer energieffektive. Dagens enheter er klumpete og uhåndterlige, noe som begrenser hvor lang tid de kan brukes og konteksten de kan brukes i.
En hovedårsak til at hodesett er så store i dag, er utvalget av optiske elementer de har og behovet for å ha tilstrekkelig plass mellom dem og skjermene for å fokusere lyset riktig. Mens nye kompakte linsedesign og bruk av metaflater– nanostrukturerte filmer med unike optiske egenskaper – har tillatt en viss miniatyrisering på dette området, sier forfatterne, dette når sannsynligvis sine grenser.
Nye design som holografiske linser og "pannekakelinser" som involverer sprette lys rundt mellom forskjellige plast- eller glassbiter, kan bidra til å redusere avstanden mellom objektivet og skjermen med en faktor på to til tre. Men hver av disse interaksjonene reduserer lysstyrken til bildene, noe som må kompenseres for av kraftigere og mer effektive skjermer.
Bedre skjermer er også nødvendig for å løse en annen viktig begrensning ved dagens enheter: oppløsning. Ultra-HD TV-skjermer kan oppnå pikseltettheter på rundt 200 piksler per grad (PPD) ved avstander på rundt 10 fot, langt over de omtrent 60 PPD som det menneskelige øyet kan skille. Men siden VR-skjermer maksimalt er en tomme eller to fra seerens øyne, kan de bare oppnå rundt 15 PPD.
For å matche oppløsningsgrensene til det menneskelige øyet, VR skjermer må presse mellom 7,000 10,000 og 460 XNUMX piksler inn i hver tomme av skjermen, sier forfatterne. For kontekst klarer de nyeste smarttelefonskjermene bare rundt XNUMX piksler per tomme.
Til tross for størrelsen på dette gapet, er det allerede klare veier for å lukke det. For tiden bruker de fleste VR-headset separate røde, grønne og blå organiske lysdioder (OLED), som er vanskelige å gjøre mer kompakte på grunn av deres produksjonsprosess. Men en alternativ tilnærming som legger til fargede filtre til hvite OLED-er kan gjøre det mulig å oppnå 60 PPD.
Å stole på filtrering har sine egne utfordringer, siden det reduserer effektiviteten til lyskilden, noe som resulterer i lavere lysstyrke eller høyere strømforbruk. Men en eksperimentell OLED-design kjent som en "meta-OLED" kan få arunde denne avveiningen ved å gre lyskilden med nanomønstrede speil som utnytter fenomenet resonans til å sende ut lys bare fra en bestemt frekvens.
Meta-OLEDS kan potensielt oppnå pikseltettheter på mer enn 10,000 XNUMX PPD, og nærme seg de fysiske grensene satt av lysets bølgelengde. De kan også være mer effektive og ha forbedret fargedefinisjon sammenlignet med tidligere generasjoner. Til tross for stor interesse fra skjermteknologiselskaper, er teknologien fortsatt begynnende og sannsynligvis lenger unna kommersialisering.
Den mest sannsynlige innovasjonen på kort sikt innen skjermer, sier forfatterne, er en som utnytter et særpreg ved menneskelig biologi. Øyet er bare i stand til å skille 60 PPD i den sentrale delen av netthinnen kjent som fovea, med betydelig lavere følsomhet on periferien.
Hvis øyebevegelser kan spores nøyaktig, trenger du bare å gjengi den høyeste definisjonen i den bestemte delen av skjermen som brukeren ser på. Mens de nødvendige forbedringene i øye- og hodesporing gir ekstra kompleksitet til design, sier forfatterne at dette sannsynligvis er innovasjonen som vil skje snarest.
Det er viktig å huske at det finnes en rekke saker annet enn bare bedre skjermer som må løses hvis VR skal bli mye kommersialisert. Spesielt reiser disse hodesettene kompliserte utfordringer rundt batterikapasitet og evnen til å spre varme fra elektronikk ombord.
Dessuten er skjermteknologiene diskutert av forskerne først og fremst relevante for VR og ikke AR, hvis hodesett sannsynligvis vil stole på svært forskjellig optisk teknologi som ikke skjuler brukerens syn på den virkelige verden. Uansett, men det ser ut til at selv om mer oppslukende virtuelle opplevelser sannsynligvis fortsatt er et stykke unna, er veikartet for å komme oss dit på plass.
Bilde Credit: Harry Quan / Unsplash
