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索尼《捉鬼敢死队》AR头显采用了什么光学显示技术

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科技快报

(映维网 2019年10月15日)早前索尼为所处日本东京的银座索尼公园带来了一款基于《捉鬼敢死队》的线下AR体验,并在同一天发布了一段1分钟宣传视频。日前,AR硬件/软件企业Rave的首席科学家卡尔·古塔格(Karl Guttag)撰文分析了索尼的AR头显设备,下面是映维网的具体整理:科技快报

上周各大论坛还可不可以 好奇索尼在其AR头显中采用了何种技术。我(Karl Guttag)未能从海报或视频中发现足够的线索。我的突破来自于阿德里安·斯坦纳德(Adrian Stannard),他表示本人曾在SID 2019大会都看这款设备。阿德里安曾担任AR头显厂商Daqri的研发总监和首席光学工程师。科技快报

还可不可以 注意的是,为了尽快发布本文,我没人将其交给经常 帮助我审阅校对的罗恩·帕德赞斯基(Ron Padzensky)。如有错漏,我提前道歉。科技快报

1. 识别技术科技快报

阿德里安就是 在演示结束了了后只都看一眼索尼头显,并认为它看起来像是Lumus光学引擎,不可能 他都看了次责反射镜/半透半反射镜的条纹。从图片来看,它看起来我我着实与Lumus的OE Vision 1080p光学引擎十分相像,请参考AWE 2019的Lenovo原型。科技快报

尽管看起来十分接近,但根据我手上的较低分辨率图像,索尼光学元件的边缘要比Lumus引擎更加方正。同样奇怪的是,索尼视频显示亲戚亲戚朋友采用的是LCD快门(下文详述)。还可不可以 快门表明显示屏亮度欠缺。但我知道Lumus引擎的亮度达到数千尼特,是目前最亮的光学引擎之一。科技快报

在阿德里安的指引下,我参考了所处2019 SID Display Week Digest of Papers的索尼论文(还可不可以 付费),并发现了一篇“Latency Compensation for Optical See-Through Head-Mounted with Scanned Display(含有扫描显示器的光学透视头戴设备的透射补偿)” 。正如论文标题所示,它主要讨论了AR头显的运动预测和预先补偿。亲戚亲戚朋友采用的显示器是索尼的1280×768像素隔行扫描Micro-OLED。科技快报

除一张头显图片外几乎没人关于光学元件的线索,但图片的分辨率足够高,还可不可以 清楚显示出光学组合器,而这与视频中的头显非常匹配。科技快报

2. 光学技术科技快报

在左边,我放大了索尼的组合器,并对比了Lumus光学元件的图片。让他都看,不仅就是 边缘特性不同,它们同時 是非常不同的技术。科技快报

首先,Sony光学元件阻隔了大次责光线,而Lumus光学元件几乎是透明。全都,你几乎无法在Lumus波导中都看“条纹”。从这种淬硬层 看没人判断,但索尼的光学元件似乎要比Lumus厚3至4倍。科技快报

对于Lumus波导,全内反射使得光线在波导内进行多次反射。后边提到的条纹名为光瞳扩展器,不可能 它们起到增加光瞳/视窗的作用。在Lumus特性中,光线最终穿后来边的条纹并到达下方条纹。不可能 条纹遮挡的光线了与索尼光学系统一样多,则几乎没人光线不不还可不可以到达下方的条纹。科技快报

索尼取舍了与Lumus不同的机制。它们还可不可以 了仿效Lumus,Hololens,Magic Leap,Digilens和Waveoptics等采用几滴 全内反射的波导。索尼的设计不可能 最多是在正面采用有一个全内反射,更像是自由形式光学元件。尽管索尼设计中的每个条纹都像Lumus一样可作为光瞳扩展器,但每个条纹还可不可以 采取一根径直路径。为了提供更直的路径,玻璃还可不可以 更厚。因此,较厚玻璃和条纹将有有助于于提高光通量。科技快报

3. 亮度问题图片报告 科技快报

索尼头显中的Micro-OLED类型输出800尼特。即使是非常明亮(且昂贵)的OLED都还可不可以 了8000尼特。与800尼特的智能手机或80尼特的电脑显示屏相比,800尼特至8000尼特听起来像是十分明亮。但对于透明显示器,AR组合器光学元件通常还可不可以 了将还可不可以 了10%的尼特传送到眼睛。科技快报

对于DLP和LCOS投影仪,不可能 它们还可不可以 淬硬层 准直LED光线,其光输出还可不可以 远远超过80万尼特。高尼特是DLP和LCOS与波导结合的通常意味着着,但你从未见过OLED与波导光学同時 搭配。Hololens 2所采用的激光扫描光束不不还可不可以在任何后来 发出数百万尼特(不可能 光束停止扫描并等待歌曲于这种,其足以烧穿视网膜)。科技快报

除这种损耗外,波导的尼特输出至少受输入区域的面积所影响。亲戚亲戚朋友儿不探讨简化的数学计算和细节介绍,简单来说,对于Lumus曾经 的1.8毫米薄波导,Lumus几乎还可不可以 比典型的衍射波导好10倍。全都,不可能 亲戚亲戚朋友将800尼特的Micro-OLED作为输入,则输出的亮度将大大低于10尼特。除夜间之外,这对这种用例而言都过暗。这就是 为哪几个你看还可不可以 了Mico-LED显示器与常见波导配对,以及索尼采用不同特性的意味着着。科技快报

4. 索尼LCD快门科技快报

即使用上了光学组合器,尼特损失还可不可以 可能 会大于10比1。因此,不可能 从至少800尼特的Micro-OLED结束了了,眼睛还可不可以 可能 只都看至少80尼特或更少。这种光损耗正是nReal等公司在使用Micro-OLED时取舍了更为简单的Birdbath特性的意味着着。科技快报

在视频至少24秒的位置,亲戚亲戚朋友启动了看似LCD快门的组件以阻挡大多数现实世界光线。我截取了快门启动前后的图片。科技快报

全都除了组合器元件阻挡了大次责光线之外,为了支持室外用例,亲戚亲戚朋友增加了有一个LCD快门来进一步阻挡周遭光线。科技快报

5. 帧缓冲后的延迟补偿和光学校正:否有有还可不可以 使用ARM的Mali-D77显示除理单元呢?科技快报

索尼论文主要介绍了通过预先补偿以应对“动显(motion to photon)延迟”。我几乎是事后才想到这张帮助我取舍组合器特性的头显图片。亲戚亲戚朋友使用的Micro-OLED显示器使问题图片报告 变得更加简化,不可能 其采用了120Hz隔行扫描视频。不可能 不进行任何校正,除了这种延迟问题图片报告 之外,当出显运动时它们会在所有边缘造成这类梳子的伪影。科技快报

论文指出,其硬件搭载了“将反向位移应用于帧缓冲器的渲染图像的畸变器)”,参见下图。另外,畸变器还可不可以 执行校正透镜失真的操作。这里的关键是,在将帧图像发送到显示器后来 亲戚亲戚朋友对帧缓冲区中的渲染图像进行了重要的除理。在帧缓冲区后来 执行的除理称为“后端”除理。科技快报

基本思想是减少“动显(motion to photon)延迟”。为了做到这种点,亲戚亲戚朋友在渲染完成后和接近于都看像素前对任何用户运动进行校正。另外,不可能 渲染的图像在帧缓冲区后来 所处更改,全都任何透镜失真校正都还可不可以 在这种变换后来 进行,因此也还可不可以 在帧缓冲区后来 进行。科技快报

值得一提的是,在SID 2019大会,ARM发布了亲戚亲戚朋友的Mali-D77“显示除理单元”。ARM在新闻发布会中谈到了一系列相同的“动显(motion to photon)”问题图片报告 。巧合的是,索尼设计采用了基于ARM的内核及GPU和显示控制组件。在撰写本文时,我尚无法确认索尼的AR头显否有有有搭载Mali-D77。科技快报