Η Meta λέει ότι ο απώτερος στόχος της με το υλικό VR της είναι να φτιάξει ένα άνετο, συμπαγές ακουστικό με οπτική τελειότητα που δεν ξεχωρίζει από την πραγματικότητα. Σήμερα η εταιρεία αποκάλυψε τα πιο πρόσφατα πρωτότυπα για τα ακουστικά VR, τα οποία, όπως λέει, αντιπροσωπεύουν βήματα προς αυτόν τον στόχο. Η Meta επενδύει δισεκατομμύρια δολάρια για έρευνα και ανάπτυξη για XR (Εικονική, Επαυξημένη και Μικτή Πραγματικότητα) στο τμήμα ερευνών Reality Labs Research division. Ας δούμε τι έχουν μέχρι τώρα επιτύχει οι επενδύσεις της αναφορικά με υλικό για VR.
Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Meta Mark Zuckerberg εξήγησε στον επικεφαλής επιστήμονα της Reality Labs Michael Abrash ότι απώτερος στόχος της εταιρείας είναι να κατασκευαστεί υλικό VR που να πληροί όλες τις οπτικές απαιτήσεις για να γίνει αποδεκτό ως «πραγματικό» από το οπτικό σύστημα του χρήστη. Στο τμήμα έρευνας Reality Labs της Meta, η εταιρεία χρησιμοποιεί τον όρο «Οπτική Δοκιμή Turing» για να αναπαραστήσει τη γραμμή που πρέπει να τηρηθεί για να πείσει το οπτικό σύστημα ότι αυτό που υπάρχει μέσα στα ακουστικά είναι πραγματικά αληθινό.
Η έννοια είναι δανεισμένη από μια παρόμοια έννοια που υποδηλώνει το σημείο στο οποίο ένας άνθρωπος μπορεί να διακρίνει τη διαφορά μεταξύ ενός άλλου ανθρώπου και της τεχνητής νοημοσύνης. Προκειμένου ένα σετ μικροφώνου-ακουστικού να πείσει πλήρως το οπτικό σύστημα του χρήστη ότι αυτό που βρίσκεται μέσα στα ακουστικά είναι πραγματικά αληθινό, η Meta λέει ότι χρειάζεται ένα ακουστικό που να μπορεί να περάσει την “Οπτική Δοκιμή Turing”.
Οι Τέσσερις Προκλήσεις
Ο Zuckerberg και ο Abrash περιέγραψαν τις τέσσερις βασικές οπτικές προκλήσεις στις οποίες πρέπει να ανταποκριθούν ώστε τα ακουστικά VR να περάσουν το οπτικό τεστ Turing: Varifocal – Ποικιλοεστιασμός, Παραμόρφωση, Ανάλυση Αμφιβληστροειδούς και HDR (High Dynamic Range) ή Υψηλά Δυναμικό Εύρος.
· Varifocal: η ικανότητα εστίασης σε αυθαίρετα βάθη της εικονικής σκηνής, και με τις δύο βασικές λειτουργίες εστίασης των ματιών, σύγκλιση και προσαρμογή.
· Παραμόρφωση: οι φακοί παραμορφώνουν εγγενώς το φως που τους διαπερνά, δημιουργώντας συχνά διαχωρισμό χρωμάτων και ζαλάδα στην κόρη του ματιού, που κάνουν προφανή την ύπαρξη του φακού.
· Ανάλυση αμφιβληστροειδούς: το να υπάρχει αρκετή ανάλυση στην οθόνη ώστε να ανταποκρίνεται ή να υπερβαίνει την ικανότητα ανάλυσης του ανθρώπινου ματιού, έτσι ώστε να μην φαίνονται υποκείμενα pixel.
· HDR: γνωστό και ως υψηλό δυναμικό εύρος, περιγράφει το εύρος του σκοταδιού και της φωτεινότητας που βιώνουμε στον πραγματικό κόσμο και που σχεδόν καμία οθόνη σήμερα δεν μπορεί να μιμηθεί σωστά.
Η ομάδα Έρευνας Συστημάτων Εμφάνισης στο Reality Labs έχει κατασκευάσει πρωτότυπα για πιθανές λύσεις σε αυτές τις προκλήσεις.
Varifocal
Για την αντιμετώπιση του varifocal, η ομάδα ανέπτυξε μια σειρά από πρωτότυπα τα οποία ονόμασε «Half Dome». Σε εκείνη τη σειρά, η εταιρεία αρχικά εξερεύνησε ένα σχέδιο μεταβλητής εστίασης που χρησιμοποιούσε μια μηχανικά κινούμενη οθόνη για να αλλάξει την απόσταση μεταξύ της οθόνης και του φακού, αλλάζοντας έτσι το εστιακό βάθος της εικόνας. Αργότερα, η ομάδα δοκίμασε ένα ηλεκτρονικό σύστημα στερεάς κατάστασης που είχε ως αποτέλεσμα τα varifocal οπτικά, που ήταν σημαντικά πιο συμπαγή, αξιόπιστα και αθόρυβα.
Εικονική πραγματικότητα για φακούς
Όσον αφορά την παραμόρφωση, ο Abrash εξήγησε ότι ο πειραματισμός με σχέδια φακών και αλγόριθμους διόρθωσης παραμόρφωσης που είναι συγκεκριμένοι για αυτά τα σχέδια φακών είναι μια δυσκίνητη διαδικασία. Οι νέοι φακοί δεν μπορούν να κατασκευαστούν γρήγορα και μόλις κατασκευαστούν πρέπει να ενσωματωθούν προσεκτικά στο ακουστικό.
Η ομάδα κατασκεύασε έναν «προσομοιωτή παραμόρφωσης», ο οποίος στην πραγματικότητα μιμείται ένα ακουστικό VR που χρησιμοποιεί μια τηλεόραση 3DTV και που προσομοιώνει φακούς (και τους αντίστοιχους αλγόριθμους διόρθωσης παραμόρφωσης) σε ένα λογισμικό. Η βασική πρόκληση ήταν να διορθωθούν δυναμικά οι παραμορφώσεις του φακού καθώς κινείται το μάτι, αντί να διορθωθεί απλώς αυτό που φαίνεται όταν το μάτι κοιτάζει στο κέντρο του φακού.
Ανάλυση αμφιβληστροειδούς
Στην πρόκληση της ανάλυσης αμφιβληστροειδούς, η Meta αποκάλυψε για πρώτη φορά το πρωτότυπο του σετ ακουστικών Butterscotch. Σύμφωνα με την εταιρεία το Butterscotch επιτυγχάνει ανάλυση αμφιβληστροειδούς 60 pixel ανά μοίρα, επιτρέποντας όραση 20/20. Για να το πετύχουν αυτό χρησιμοποίησαν οθόνες με εξαιρετική πυκνότητα pixel και μείωσαν το οπτικό πεδίο (προκειμένου να συγκεντρωθούν τα pixel σε μικρότερη περιοχή) στο μισό περίπου μέγεθος του Quest 2. Η εταιρεία υποστηρίζει επίσης ότι ανέπτυξε έναν υβριδικό φακό που θα επιλύσει την αυξημένη ανάλυση και παρουσίασαν μια σύγκριση μεταξύ του φακού του αρχικού Rift, του Quest 2 και του πρωτοτύπου Butterscotch.
Άλλα ακουστικά που προσφέρουν ανάλυση αμφιβληστροειδούς, όπως τα VR-3 του Varjo, είναι γεγονός ότι μόνο μια μικρή περιοχή στο κέντρο της όρασης (27° × 27°) φτάνει στην ένδειξη 60 PPD και οτιδήποτε εκτός αυτής της περιοχής πέφτει στην ένδειξη 30 PPD ή χαμηλότερη. Φαινομενικά το πρωτότυπο Butterscotch της Meta έχει 60 PPD σε όλο το οπτικό πεδίο, αν και η εταιρεία δεν εξήγησε σε ποιο βαθμό μειώνεται η ανάλυση προς τα άκρα του φακού.
Υψηλό δυναμικό εύρος
Σύμφωνα με τον Zuckerberg η πιο σημαντική από τις τέσσερις βασικές προκλήσεις είναι το HDR. Για να αποδείξει τον αντίκτυπο του HDR στην εμπειρία VR, η ομάδα Έρευνας Συστημάτων Εμφάνισης κατασκεύασε ένα άλλο πρωτότυπο, που ονομάζεται Starburst. Σύμφωνα με τη Meta, είναι το πρώτο πρωτότυπο ακουστικών VR που μπορεί να φτάσει τα 20.000 nits.
Ωστόσο, ο στόχος του HDR δεν είναι να μαγνητίσει τα μάτια του χρήστη, αλλά να δώσει ρεαλιστική φωτεινότητα σε πράγματα που στην πραγματικότητα είναι πολύ φωτεινά στην πραγματική ζωή, όπως για παράδειγμα, μια πυρκαγιά, μια έκρηξη, ένα πυροτέχνημα ή ακόμα και φωτεινές αντανακλάσεις από ένα παράθυρο σε μια μέρα χωρίς σύννεφα.
Όλα αυτά τα πράγματα φαίνεται να «σκάνε» στην πραγματική ζωή επειδή είναι πολύ πιο φωτεινά από τον κόσμο γύρω τους. Το να μπορούμε να αναπαράγουμε αυτό το «pop» φωτεινότητας στο VR είναι απαραίτητο για να περάσει το ακουστικό το οπτικό τεστ Turing, λέει ο Meta. Ως μέτρο σύγκρισης η οθόνη του Quest 2 φτάνει τα 100 nits και οι τηλεοράσεις υψηλής τεχνολογίας HDR φτάνουν περίπου τα 2.000 nits. Αυτό σημαίνει ότι το πρωτότυπο Starburst μπορεί να παράγει ένα εύρος φωτεινότητας που είναι 10 φορές πιο φωτεινό ακόμα και από μερικές από τις καλύτερες τηλεοράσεις HDR.
Και ενώ το επερχόμενο PlayStation VR 2 της Sony αναμένεται να είναι το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο σετ μικροφώνου-ακουστικού HDR VR, το HDR δεν είναι ακριβώς καθορισμένο, επομένως δεν μπορούμε να πούμε αν θα φτάσει τα 1.000 nits, πόσο μάλλον τα 2.000.
Μείωση μεγέθους
Ενώ πολλά από τα πρωτότυπα ακουστικά VR της εταιρείας θυσιάζουν το βάρος και το μέγεθος η Meta επικεντρώνεται επίσης στη δραστική συρρίκνωση των ακουστικών VR με ένα πραγματικό, λειτουργικό ακουστικό VR που ονομάζεται Holocake 2. Αυτό το εντυπωσιακά συμπαγές πρωτότυπο αντιμετωπίζει με επιτυχία τους δύο μεγαλύτερους περιορισμούς του μεγέθους των σύγχρονων ακουστικών VR: το μήκος της οπτικής διαδρομής και το πλάτος των φακών.
Για να κάνουν τη δουλειά τους οι φακοί σε ένα ακουστικό VR, πρέπει να τοποθετηθούν σε μια συγκεκριμένη απόσταση από την οθόνη. Εάν τοποθετηθούν πιο κοντά, απλά ο χρήστης δεν θα μπορεί να εστιάσει σωστά στην εικόνα. Αλλά χρησιμοποιώντας τα pancake’ optics (γνωστά και ως ‘folded’ optics), μειώνεται αποτελεσματικά η απόσταση μεταξύ του φακού και της οθόνης, «διπλώνοντας» την απόσταση προς τα πίσω χρησιμοποιώντας πόλωση ώστε το φως να αναπηδήσει μπρος-πίσω πριν φτάσει τελικά στο μάτι.Το πρωτότυπο Holocake 2 χρησιμοποιεί ολογραφικούς φακούς που είναι σημαντικά λεπτότεροι από τους παραδοσιακούς φακούς.
Πρόκειται ουσιαστικά για λεπτές ολογραφικές μεμβράνες που έχουν ενσωματωμένο ένα ολόγραμμα παραδοσιακού φακού. Παρόλο που είναι λεπτοί, χειρίζονται το φως παρόμοια με τους πιο παχείς φακούς.Ο συνδυασμός ολογραφικών φακών και pancake’ optics είναι το κλειδί που κάνει το Holocake 2 τόσο συμπαγές. «Η δημιουργία του ολογραφικού φακού είναι μια νέα προσέγγιση και αντιπροσωπεύει ένα αξιοσημείωτο βήμα για τα συστήματα απεικόνισης VR», λέει ο Meta. «Αυτή είναι η πρώτη μας απόπειρα σε ένα πλήρως λειτουργικό σετ μικροφώνου-ακουστικού που αξιοποιεί την ολογραφική οπτική και πιστεύουμε ότι είναι δυνατή η περαιτέρω σμίκρυνση των ακουστικών».
Ωστόσο, πρόκειται για ένα σετ μικροφώνου-ακουστικού που λειτουργεί σε PC, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να προστεθεί επιπλέον όγκος για να μπορέσει να λειτουργήσει ως αυτόνομο ακουστικό. Επιπρόσθετα το Holocake 2 απαιτεί μια πηγή φωτός με λέιζερ, ώστε να λειτουργούν σωστά τα ολογραφικά οπτικά, τα οποία δεν έχουν ακόμη το μέγεθος ή το κόστος που απαιτείται για να εφαρμοστούν σε ένα πραγματικό προϊόν.
Η εποχή του Cambria
Παρά το γεγονός ότι φαίνεται συναρπαστική, η πλειονότητα της τεχνολογίας που παρουσιάζεται εδώ απέχει πολύ από το να είναι έτοιμη στο άμεσο μέλλον. Με το Project Cambria που αναμένεται να κυκλοφορήσει φέτος, η Meta δεν έχει αρκετό χρόνο να παράγει όλες αυτές τις τεχνολογίες. Ομολογουμένως, φαίνεται ότι το Cambria θα χρησιμοποιεί αναδιπλούμενα οπτικά (αν και όχι ολογραφικά) για να κάνει τα πράγματα λίγο πιο συμπαγή από το Quest, αλλά θα περάσει καιρός ακόμα μέχρι να δούμε κάτι σαν το Holocake 2 να βγαίνει στην αγορά.