Meta 展示新世代 VR 头戴装置四大技术革新

无论是 VR 的硬体技术，还是元宇宙的软体应用，Meta 都走在了当前业界的最前线。但是显然 VR 技术 —— 特别是硬体技术 —— 的开发目前已经面临了瓶颈，想要将 VR 推向更广大的群众的话，势必要经过一次大革新。在这部份，Meta Reality Labs Research 旗下的 Display System Research（DSR）团队这几年来不断地进行尝试，已经将五个方面的技术推进到了接近实用化的领域，希望能尽快将新世代的 VR 头戴装置实用化。

Meta CEO Mark Zuckerberg 认为，VR 技术的未来在于几可乱真的 VR 画面表现，并且称其为「通过视觉图灵测试」，也就是说要让佩戴者无法分清头戴画面的装置与现实的不同。为了达到这个目的，DSR 选择的四个领域为对焦、解析度、HDR 及轻型化，并且展示了目前四个方面的原型装置。DSR 称这些原型机为「时光机」，因为虽然它们不是可以上市的成品，但却可以让工程师们一窥未来产品的可能性呢。

DSR 进行的第一个研究为「可变对焦（Vari-focus）」镜片，让 VR 画面在三米内的物体也能准确对焦。这对于与 VR 世界间的互动格外重要，因为三米内算是「身前」，是虚拟的手可以和虚拟物体互动的范围。可变对焦镜头让使用者对于物体在这范围内的远近可以有更直觉的感受，除了能更直觉地操作外，也能减少不适感。

DSR 在这方面其实已经研究了很长一段时间，早在 2015 年就已经打造了第一个原型机，并且在过去这段时间不停地对其进行改进。可变对焦镜片系列的原型机代号「Half Dome」，由进行可变对焦镜头对舒适度影响的 Half Dome Zero，到扩大视野至 140 度的 Half Dome 1，再到减轻机构达 200g 的 Half Dome 2，最后到将机械组件以液晶取代，更进一步减轻重量的 Half Dome 3，可以看出 Meta 在可变对焦镜片这方面的技术已经非常成熟了。

与可变对焦相关的，是在消除变形方面的研究。目前的 VR 装置在消除变形方面主要是依靠固定式的镜片来达成，因此常常只有朝向正前方看才是变形最小的，一旦看向视野的角落时变形就会很明显。在这部份，DSR 开发了专门的变形矫正演算法，可以搭配特制的镜片、可变对焦机构与眼球追踪技术，对画面进行即时的校正。

第二个研究则是在解析度方面。人眼要能看不到构成面板的画素的话，每度视野的画素数要达到 60 才行。在这部份，目前的技术限制主要还是在面板本身上，由于 VR 装置的可视角远大于手机或电脑萤幕，因此很难达到所需的超高密度。

Meta 的「Butterscotch」原型机（上图）以减半可视角的方式，将每度视野推升到了 55，相当接近目标的 60。不过除了原型机又厚又重之外，为了解析度牺牲可视角，也是无法接受的。因此 Butterscotch 更多是让人体验超高解析度的 VR 装置可以达成的效果，但要制作商用化产品的话，要面板技术有所突破才行。

第三个研究则是在 HDR 方面。由于目前的头戴 VR 产品很难具备超过 100 nits 的亮度，除了无法模拟强光的环境（例如室外）之外，对于亮部与暗部的对比也无法有效地呈现。为此，DSR 开发了上图的这个名为「Starburst」的原型机，具备高达 20,000nits 的超高亮度，只是其重量也是非常惊人的，基本上已经无法戴在头上，要用双手举著才行。

最后一个研究，则是在于镜片的轻量化上。在这里 DSR 引用了两阶段的技术 —— 首先，是利用偏振光和特殊的光屈折镜片，来缩减镜片的厚度与镜片间的空间，打造出称为「Pancake Lens」的光学镜片组；接著是将 Pancake Lens 的镜片由全息镜片（Holographic Lens）所取代，进一步将镜片组薄形化。这个由 Pancake Lens 和 Holographic Lens 技术组合的产物，DSR 称之为「Holocake」，可以将头戴装置的厚度缩减到一个惊人的程度。

上图便是采用 Holocake 技术的原型机「Holocake 2」，这不是个概念产品而已，而是真的能透过连接 PC 来玩大部份 PCVR 游戏的头戴装置。Meta 有信心未来正式推出的产品，可以做到比这个更为轻薄。

综合了所有这些技术，DSR 提出了一个可能未来 VR 头戴产品，代号 Mirror Lake。它将综合了 Holocake 的薄型镜片、Vari-focus 可变对焦与眼球追踪、高解析度的面板、以及高亮度，将 VR 头戴装置推进下一个领域。然而就如各位所见的，Mirror Lake 目前只是个 3D 渲染图而已，这是因为在实现前，依然还有最后的一道难关：电力。

HDR 技术的引入，对于头戴装置的功耗会是很大的负担，而 DSR 若要同时满足高解析度与高亮度的需求的话，新型的镭射技术是唯一解。目前符合需求的镭射技术是存在的，但在生产技术和成本上，依然还有不短的路要走，而能否将新的镭射技术商用化，将决定了 Mirror Lake 是否能成真。不过由 DSR 的研究可以看出，现有的 VR 头戴装置远不是当前技术的极限，真正改变一切的产品，离我们仅有一步之遥而已了。