Ερευνητές από τα Meta Reality Labs, το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον και άλλοι δημοσίευσαν μια νέα εργασία που περιγράφει λεπτομερώς μια μέθοδο για την επίτευξη ολογραφικών οθονών εξαιρετικά ευρέως οπτικού πεδίου με ανάλυση αμφιβληστροειδούς. Η μέθοδος μειώνει δραστικά την ανάλυση της οθόνης που διαφορετικά θα ήταν απαραίτητη για την επίτευξη τέτοιων παραμέτρων, καθιστώντας την μια πιθανή συντόμευση για τη μεταφορά ολογραφικών οθονών σε ακουστικά XR. Οι ολογραφικές οθόνες είναι ιδιαίτερα επιθυμητές σε XR, επειδή μπορούν να εμφανίσουν πεδία φωτός, μια πιο ακριβή αναπαράσταση του φωτός που βλέπουμε στον πραγματικό κόσμο.
Η Reality Labs Research, η ομάδα R&D της Meta για XR και AI, έχει αφιερώσει πολύ χρόνο και προσπάθεια εξερευνώντας τις εφαρμογές της ολογραφίας σε ακουστικά XR.
Ανάμεσα στα πολλά εμπόδια που απαιτούνται για να γίνουν βιώσιμες οι ολογραφικές οθόνες σε ένα σετ μικροφώνου-ακουστικού XR είναι το ζήτημα του étendue: ένα μέτρο του πόσο ευρέως μπορεί να διαδοθεί το φως σε ένα ολογραφικό σύστημα. Low étendue σημαίνει χαμηλό οπτικό πεδίο και ο μόνος τρόπος για να αυξήσετε το étendue σε αυτό το είδος συστήματος είναι να αυξήσετε το μέγεθος της οθόνης ή να μειώσετε την ποιότητα της εικόνας – κανένα από τα δύο δεν είναι επιθυμητό για χρήση σε XR ακουστικό.
Ερευνητές από το Reality Labs Research, το Πανεπιστήμιο Πρίνστον και το Πανεπιστήμιο Επιστήμης & Τεχνολογίας King Abdullah δημοσίευσαν μια νέα εργασία στο ερευνητικό περιοδικό με κριτές Επικοινωνίες για τη φύση τιτλούχος Neural étendue expander για εξαιρετικά ευρυγώνια ολογραφική οθόνη υψηλής πιστότητας.
Η εργασία εισάγει μια μέθοδο για να επεκτείνει το étendue μιας ολογραφικής οθόνης έως και 64 φορές. Κάνοντας αυτό, λένε οι ερευνητές, δημιουργείται μια συντόμευση σε μια εξαιρετικά ευρεία ολογραφική οθόνη οπτικού πεδίου που επιτυγχάνει επίσης ανάλυση αμφιβληστροειδούς 60 pixel ανά μοίρα.
Θα εξακολουθήσουν να χρειάζονται διαμορφωτές χωρικού φωτός (SLM) υψηλότερης ανάλυσης από ό,τι υπάρχουν σήμερα, αλλά η μέθοδος μειώνει την απαραίτητη ανάλυση SLM από δισεκατομμύρια pixel σε μόλις δεκάδες εκατομμύρια, λένε οι ερευνητές.
Δεδομένου ενός θεωρητικού SLM με ανάλυση 7.680 × 4.320, οι ερευνητές λένε ότι οι προσομοιώσεις της μεθόδου επέκτασης étendue δείχνουν ότι θα μπορούσε να επιτύχει μια οθόνη με οριζόντιο οπτικό πεδίο 126° και ανάλυση 60 pixels ανά μοίρα (πραγματικά ” ανάλυση αμφιβληστροειδούς») σε ιδανικές συνθήκες.
Δεν υπάρχει τέτοιο SLM σήμερα, αλλά για να δημιουργηθεί μια συγκρίσιμη οθόνη χωρίς επέκταση étendue θα απαιτούσε μια SLM με ανάλυση 61.440 × 34.560, η οποία είναι πολύ πέρα από κάθε τρέχουσα ή εγγύς μελλοντική ικανότητα παραγωγής.
Η ίδια η επέκταση του Étendue δεν είναι νέα, αλλά οι ερευνητές λένε ότι οι υπάρχουσες μέθοδοι επεκτείνουν το étendue με σημαντικό κόστος στην ποιότητα της εικόνας, δημιουργώντας μια αντίστροφη σχέση μεταξύ οπτικού πεδίου και ποιότητας εικόνας.
«Τα επεκταμένα ολογράμματα étendue που παράγονται με [our method] είναι τα μόνα ολογράμματα που παρουσιάζουν και τα δύο εξαιρετικά ευρεία FOV και υψηλή πιστότητα», υποστηρίζει η εφημερίδα.
Οι ερευνητές αποκαλούν τη μέθοδο «επέκταση νευρικού étendue», η οποία είναι μια «έξυπνη» μέθοδος επέκτασης του étendue σε σύγκριση με υπάρχουσες αφελείς μεθόδους που δεν λαμβάνουν υπόψη αυτό που εμφανίζεται.
«Οι νευρωνικοί διαστολείς étendue μαθαίνονται από ένα σύνολο δεδομένων φυσικής εικόνας και βελτιστοποιούνται από κοινού με τη διαμόρφωση μετώπου κύματος του SLM. Μοιάζει με ένα ρηχό νευρωνικό δίκτυο, αυτή η νέα φυλή οπτικών στοιχείων μας επιτρέπει να προσαρμόσουμε το στοιχείο διαμόρφωσης μετώπου κύματος στην εμφάνιση φυσικών εικόνων και να μεγιστοποιήσουμε την ποιότητα της οθόνης που γίνεται αντιληπτή από το ανθρώπινο μάτι», εξηγεί η εργασία.
Οι συγγραφείς – Ethan Tseng, Grace Kuo, Seung-Hwan Baek, Nathan Matsuda, Andrew Maimone, Florian Schiffers, Praneeth Chakravarthula, Qiang Fu, Wolfgang Heidrich, Douglas Lanman & Felix Heide – ολοκληρώνουν την εργασία τους λέγοντας ότι πιστεύουν ότι η μέθοδος δεν είναι απλώς ένα ερευνητικό βήμα, αλλά θα μπορούσε κάποτε να χρησιμοποιηθεί ως πρακτική εφαρμογή.
“[…] Οι νευρικοί διαστολείς étendue υποστηρίζουν φωτισμό πολλαπλών μηκών κύματος για έγχρωμα ολογράμματα. Οι διαστολείς υποστηρίζουν επίσης τρισδιάστατη έγχρωμη ολογραφία και κίνηση της κόρης του θεατή. Οραματιζόμαστε ότι οι μελλοντικές ολογραφικές οθόνες μπορεί να ενσωματώσουν την περιγραφόμενη προσέγγιση οπτικού σχεδιασμού στην κατασκευή τους, ειδικά για οθόνες VR/AR.”
Και ενώ αυτή η εργασία είναι συναρπαστική, οι ερευνητές προτείνουν ότι έχουν ακόμη πολλά να εξερευνήσουν με αυτήν τη μέθοδο.
«Η επέκταση της εργασίας μας για τη χρήση άλλων τύπων αναδυόμενων οπτικών, όπως οι μεταεπιφάνειες, μπορεί να αποδειχθεί μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση για μελλοντικές εργασίες, καθώς οι γωνίες περίθλασης μπορούν να διευρυνθούν σημαντικά από χαρακτηριστικά μετα-επιφάνειας νανοκλίμακας και πρόσθετες ιδιότητες του φωτός όπως η πόλωση μπορούν να διαμορφωθούν χρησιμοποιώντας μετα-οπτική».