Un equipo de investigadores de NVIDIA Research y Stanford publicó un nuevo artículo que demuestra un par de gafas de realidad virtual holográficas delgadas. Las pantallas pueden mostrar verdadero contenido holográfico, resolviendo el problema de acomodación de vergencia. Aunque los prototipos de investigación que demostraron los principios tenían un campo de visión mucho más pequeño, los investigadores afirman que sería sencillo lograr un campo de visión de 120° en diagonal.

Publicado antes de la próxima conferencia SIGGRAPH 2022 de este año, un equipo de investigadores de NVIDIA Research y Stanford demostró una pantalla de realidad virtual cercana al ojo que se puede usar para mostrar imágenes planas u hologramas en un factor de forma compacto. El documento también explora las variables interconectadas en el sistema que afectan los factores de visualización clave, como el campo de visión, el cuadro ocular y el alivio ocular. Además, los investigadores exploran diferentes algoritmos para representar de manera óptima la imagen para obtener la mejor calidad visual.

Los cascos de realidad virtual disponibles comercialmente no han mejorado mucho en tamaño a lo largo de los años, en gran parte debido a una limitación óptica. La mayoría de los auriculares VR usan una sola pantalla y una lente simple. Para enfocar la luz de la pantalla en su ojo, la lente debe estar a cierta distancia de la pantalla; más cerca y la imagen estará fuera de foco.

Eliminar ese espacio entre la lente y la pantalla desbloquearía factores de forma que antes eran imposibles para los auriculares VR; comprensiblemente, ha habido mucha investigación y desarrollo explorando cómo se puede hacer esto.

En el artículo recién publicado de NVIDIA-Stanford, Gafas Holográficas para Realidad Virtualel equipo muestra que construyó una pantalla holográfica utilizando un modulador de luz espacial combinado con una guía de ondas en lugar de una lente tradicional.

El equipo construyó un gran modelo de sobremesa, para demostrar los métodos básicos y experimentar con diferentes algoritmos para reproducir la imagen y obtener una calidad de visualización óptima, y ​​un modelo portátil compacto para demostrar el factor de forma. Las imágenes que ve del factor de forma compacto similar a unas gafas no incluyen la electrónica para controlar la pantalla (ya que el tamaño de esa parte del sistema está fuera del alcance de la investigación).

Puede que recuerdes hace un rato que Meta Reality Labs publicó su propio trabajo en un auricular VR compacto del tamaño de unas gafas. Aunque ese trabajo involucra hologramas (para formar las lentes del sistema), no es una “pantalla holográfica”, lo que significa que no resuelve el problema de acomodación de vergencia que es común en muchas pantallas de realidad virtual.

Por otro lado, los investigadores de Nvidia-Stanford escriben que su sistema de gafas holográficas es, de hecho, una pantalla holográfica (gracias al uso de un modulador de luz espacial), que promocionan como una ventaja única de su enfoque. Sin embargo, el equipo también escribe que también es posible mostrar imágenes planas típicas en la pantalla (que, como los auriculares VR contemporáneos, pueden converger para una vista estereoscópica).

Imagen cortesía de NVIDIA Research

No solo eso, sino que el proyecto Holographic Glasses promociona un grosor de solo 2,5 mm para toda la pantalla, significativamente más delgado que el grosor de 9 mm del proyecto Reality Labs (¡que ya era impresionantemente delgado!).

Sin embargo, como con cualquier buen trabajo, el equipo de Nvidia-Stanford se apresura a señalar las limitaciones de su trabajo.

Por un lado, su sistema portátil tiene un pequeño campo de visión diagonal de 22,8° con un ojo igualmente pequeño de 2,3 mm. Ambos son demasiado pequeños para ser viables para un práctico auricular VR.

Imagen cortesía de NVIDIA Research

Sin embargo, los investigadores escriben que el campo de visión limitado se debe en gran parte a su combinación experimental de componentes novedosos que no están optimizados para trabajar juntos. Ampliar drásticamente el campo de visión, explican, es en gran medida una cuestión de elegir componentes complementarios.

“[…] la [system’s field-of-view] estaba limitada principalmente por el tamaño de la disponibilidad [spatial light modulator] y la distancia focal de la lente GP, los cuales podrían mejorarse con diferentes componentes. Por ejemplo, la distancia focal se puede reducir a la mitad sin aumentar significativamente el grosor total apilando dos lentes GP idénticos y un polarizador circular [Moon et al. 2020]. Con un SLM de 2 pulgadas y una lente GP de distancia focal de 15 mm, podríamos lograr un FOV monocular de hasta 120°”.

En cuanto al eye-box de 2,3 mm (el volumen en el que se puede ver la imagen renderizada), es demasiado pequeño para un uso práctico. Sin embargo, los investigadores escriben que experimentaron con una forma sencilla de expandirlo.

Con la adición del seguimiento ocular, muestran que la caja ocular podría expandirse dinámicamente hasta 8 mm cambiando el ángulo de la luz que se envía a la guía de ondas. De acuerdo, 8 mm sigue siendo una caja ocular muy estrecha y puede ser demasiado pequeña para un uso práctico debido a las variaciones en la distancia de alivio de los ojos y la forma en que las gafas se apoyan en la cabeza, de un usuario a otro.

Pero hay variables en el sistema que se pueden ajustar para cambiar los factores de visualización clave, como el cuadro de ojos. A través de su trabajo, los investigadores establecieron la relación entre estas variables, brindando una visión clara de qué compensaciones deberían realizarse para lograr diferentes resultados.

Imagen cortesía de NVIDIA Research

Como muestran, el tamaño del cuadro ocular está directamente relacionado con el paso de píxeles (distancia entre píxeles) del modulador de luz espacial, mientras que el campo de visión está relacionado con el tamaño general del modulador de luz espacial. También se muestran las limitaciones en el relieve ocular y el ángulo convergente, en relación con un relieve ocular de menos de 20 mm (que los investigadores consideran el límite superior de un verdadero factor de forma de “anteojos”).

Un análisis de este “espacio comercial de diseño”, como lo llaman, fue una parte clave del documento.

“Con nuestro diseño y prototipos experimentales, esperamos estimular nuevas direcciones de investigación e ingeniería hacia pantallas de realidad virtual ultradelgadas que se puedan usar durante todo el día con factores de forma comparables a los anteojos convencionales”, escriben.

El artículo se atribuye a los investigadores Jonghyun Kim, Manu Gopakumar, Suyeon Choi, Yifan Peng, Ward Lopes y Gordon Wetzstein.

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