Intel新研究:180°横向FOV的曲面VR光学模组,体积缩减二分之一

青亭网( ID:qingtinwang )--链接科技前沿,服务商业创新

Oculus Quest的供不应求,让我们看到了6DoF VR一体机在C端市场的发展潜力,同时,一体化的便携式设计也会成为未来VR头显的发展趋势之一。

微信图片_20200512191108

但你们是否还记得,VR一体机原型Santa Cruz(Quest前身)在2016年首次公开后,其实Oculus并不是市面上唯一投资研发6DoF一体机的公司?除了Oculus和高通(为骁龙835推出VR一体机参考设计)外,Intel当时也有自己的VR一体机项目:Project Alloy。

据了解,Alloy是Intel为其他硬件厂商打造的VR一体机参考设计,其搭载英特尔处理器,运行Windows系统,特点是主打接近“混合现实”的体验。Alloy配备的RealSense 3D相机,可用于支持inside-out定位和手势识别。

不过很可惜,在2017年的时候Intel正式取消Alloy项目,原因似乎是合作伙伴对于采用其参考设计的兴趣不高。的确,当时VR一体机技术还不够成熟,这可能也是为什么更多硬件厂商后来选择了用微软Windows MR(PC VR)来设计头显产品。

Intel也并不满意Alloy VR一体机的续航、外观、成本和性能,因此取消项目后开始投资研发WiGig技术,通过VR与PC串流的方式,实现性能更稳定的无线化VR体验。

intel_display_prototyp

不过自2017年之后,Intel将精力放在了VR内容、直播等技术上,很少公开与VR头显相关的研究。而今天,据外媒报道Intel在2020年IEEE VR会议上公开了一项VR透镜模组相关论文,还获得了最佳期刊论文奖。这是否意味着,Intel距离突破当年Alloy存在的技术局限,已经越来越近了呢,让我们一起来了解一下。

大视场角、小体积VR透镜

据悉,该论文由Intel实验室提交,主要描述了一种由曲面微型透镜阵列和曲面屏组成的光学模组方案:ThinVR。Intel认为,ThinVR方案的出现,展示出缩小VR光学透镜模组、并提升视场角是可行的。

intel_prototyp_vs_pimax

上为Pimax 5K+光学模组,下为ThinVR

目前,Oculus Rift S等主流VR头显的视场角在110°左右,只有包括Pimax、StarVR、XTAL等在内的少数高端VR头显才具备更大的视场角。ThinVR光学模组的横向视场角可达180°,而与横向视场角170°的Pimax 5K+的光学模组相比,体积几乎仅为后者的二分之一。

Intel科研人员指出,市面上大视场角VR头显通常采用两个形成角度的屏幕,这样的缺点是看起来过于笨重,余光部分也存在图像扭曲等问题。而透镜方面,传统VR头显使用的透镜体积也比较大,想要更大的视场角,体积也会随之变大。为了维持高分辨率,焦距也需要变长,意味着透镜和屏幕之间的距离变长(要想在VR中模拟1-3米远的虚拟图像,透镜与显示屏之间的距离跟眼球与透镜之间的距离差不多),头显体积也会更大。

相比之下,ThiinVR的一大创新是采用了曲面的光学模组设计,包括两块曲面透镜阵列和两块曲面显示屏。这样的好处是,可以更贴合人脸,符合人体工学。而且在实现大视场角同时,不会让头显体积过大。

intel_display_prototyp_linsen

具体来讲,ThinVR所采用的曲面透镜模组由大约50个微型透镜组成(5x10),为了缩小制作成本,科研人员以三个垂直排列的微型透镜为基础,通过上下左右复制的方式,形成整个模组。透镜弯曲的角度不是随机的,而是围绕着圆柱形排列,简洁的排列大大降低设计难度。

此外,ThinVR方案所采用的微型透镜并非完全相同,最小的可复制单元为三个。这样做的好处是,可减少单一透镜阵列会出现的边缘模糊现象。然后,Intel还结合自研的图像优化算法,来控制透镜阵列可能产生的伪影和边缘模糊。

ezgif-4-058494adaa71

制作工艺方面,ThinVR采用亚克力材质,通过电脑数值控制器来制作,可将成本控制得更低,制造效率也更高。不过受工具直径限制,可能会出现一些误差。

ezgif-4-1442f73c3195

为了验证透镜阵列的效果,Intel科研人员设计了两种光学模组原型:1,透镜+静态图(2032PPI);2,透镜+动态显示屏(屏幕拆解自三星Galaxy S9手机),分辨率达570 PPI(2960x1440)。与静态图方案相比,显示屏可动态调节图像,弥补透镜带来的模糊问题。

微信图片_20200512105023

但实际测验结果显示,ThinVR依然存在一些有待解决的问题。如果说,Intel解决了VR光学模组体积、制造成本、视场角等问题,那么接下来他们还需要解决分辨率、适眼距等一系列问题。

微信图片_20200512110528

适眼距示例图

据悉,与市面上主流VR头显相比,ThinVR方案的分辨率仅为前者的65%,而eyebox范围中最宽的距离只有19.13毫米(另一边12.37毫米)。科研人员表示:这两点未来可分别通过眼球追踪(注视点渲染)和IPD调节功能来解决。另外,市面上还没有适合ThinVR的显示屏(集成驱动器的柔性OLED),而且现在该方案也不适合戴眼镜的人使用。另外一点,未来透镜阵列的形状可能需要更复杂的定制,才能更符合人体工学。

Intel又将重回VR头显市场?

Intel公开这项研究,令人吃惊的不仅是创新的光学设计,还有就是相当于表明并未放弃对VR头显的探索。

intel_display_prototyp_demo

自放弃Alloy之后,Intel一直持续VR业务,不过主要围绕在体育直播、内容应用等领域,拥有包括True VR和True View在内的多项技术。在2018年南昌VR大会上,英特尔体育Sankar Jayaram就曾表示:Intel将与产业同盟合作,致力于完善AR/VR生态系统,即使花上25年,也要让这项技术落地消费级市场。

而Intel在VR头显市场“消失”的这些年,形势发生了哪些变化呢?在XR芯片领域,高通已经占据了较大市场,目前使用高通芯片平台的VR/AR头显数量已经超过30款(包括Quest、Go、Vive Focus等一体机)。而且其XR专用SoC已经更新至第二代,性能大幅提升同时,还支持5G网络接入,目前已经推出三款AR/VR头显参考设计。

Project-Alloy

Project Alloy

而当年同为Alloy竞争对手之一的Windows MR,至今仍未得到更新,优势似乎逐渐被更高端的PC VR和VR一体机所取代。不过在一体机市场,Oculus已经占据较大份额,目前第二代Quest也在研发中。

那么,Intel现在再次公开VR头显相关研究,是否意味着将重回VR头显市场?虽然答案无法确定,但若Intel进一步完善ThinVR的创新光学方案,才更有可能杀回VR头显市场。

当然,当年Alloy一体机存在的技术局限,可能还需要一些时间才能得到解决。尽管市面上已经出现越来越多的曲面屏、柔性屏技术,实现ThinVR方案不是不可能,但Intel Labs接下来还需要解决分辨率、适眼距等问题,才能让我们看到更完善的大视场角、曲面VR头显方案。参考:Intel

更多精彩内容,关注青亭网微信号(ID:qingtinwang),或者来微博@青亭网与我们互动!转载请注明版权和原文链接!
青亭网

微信扫码关注青亭网

青亭网

青亭 | 前沿科技交流群01

责任编辑:hi188
分享到QQ 分享到微信
切换注册

登录

忘记密码 ?

您也可以使用第三方帐号快捷登录

Q Q 登 录
微 博 登 录
切换登录

注册