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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(映维网 2019年10月15日)早前索尼为指在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分派:科技快报

上周各大论坛总要好奇索尼在其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),他表示有些人曾在SID 2019大会看后这款设备。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

时需注意的是,为了尽快发布本文,我不出将其交给三个 劲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

阿德里安却说在演示时候开始后只看后一眼索尼头显,并认为它看起来像是Lumus光学引擎,或者 他看后了要素反射镜/半透半反射镜的条纹。从图片来看,它看起来我我觉得与Lumus的OE Vision 1050p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,索尼视频显示我们 采用的是LCD快门(下文详述)。时需快门表明显示屏亮度不足。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,我参考了指在2019 SID Display Week Digest of Papers的索尼论文(时需付费),并发现了一篇“Latency Compensation for Optical See-Through Head-Mounted with Scanned Display(含高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。我们 采用的显示器是索尼的1250×768像素隔行扫描Micro-OLED。科技快报

除一张头显图片外几乎不出关于光学元件的线索,但图片的分辨率足够高,都时需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。时候 看后,不仅却说边缘底部形态不同,它们共同是非常不同的技术。科技快报

首先,Sony光学元件阻隔了大要素光线,而Lumus光学元件几乎是透明。什么都有,你几乎无法在Lumus波导中看后“条纹”。从这些 角度看没能判断,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。上边提到的条纹名为光瞳扩展器,或者 它们起到增加光瞳/视窗的作用。在Lumus底部形态中,光线最终穿过上边的条纹并到达下方条纹。或者 条纹遮挡的光线了与索尼光学系统一样多,则几乎不出光线可不都还能不能到达下方的条纹。科技快报

索尼选着了与Lumus不同的机制。它们必须仿效Lumus,Hololens,Magic Leap,Digilens和Waveoptics等采用多量全内反射的波导。索尼的设计或者 最多是在正面采用原来全内反射,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,但每个条纹时需采取十根绳子 径直路径。为了提供更直的路径,玻璃时需更厚。或者 ,较厚玻璃和条纹将促使提高光通量。科技快报

3. 亮度问题图片图片科技快报

索尼头显中的Micro-OLED类型输出50尼特。即使是非常明亮(且昂贵)的OLED都必须500尼特。与500尼特的智能手机或50尼特的电脑显示屏相比,50尼特至500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必须将必须10%的尼特传送到眼睛。科技快报

对于DLP和LCOS投影仪,或者 它们都时需角度准直LED光线,其光输出都时需远远超过50万尼特。高尼特是DLP和LCOS与波导结合的通常原因分析分析分析,但你从未见过OLED与波导光学共同搭配。Hololens 2所采用的激光扫描光束可不都还能不能在任何以前发出数百万尼特(或者 光束停止扫描并在等待于有些,其足以烧穿视网膜)。科技快报

除有些损耗外,波导的尼特输出大约受输入区域的面积所影响。我们 不探讨复杂化的数学计算和细节介绍,简单来说,对于Lumus原来的1.8毫米薄波导,Lumus几乎都时需比典型的衍射波导好10倍。什么都有,或者 我们 将50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,这对有些用例而言都过暗。这却说为那先 你看必须Mico-LED显示器与常见波导配对,以及索尼采用不同底部形态的原因分析分析分析。科技快报

4. 索尼LCD快门科技快报

即使用上了光学组合器,尼特损失都或者 会大于10比1。或者 ,或者 从大约50尼特的Micro-OLED时候开始,眼睛都或者 只看后大约50尼特或更少。这些 光损耗正是nReal等公司在使用Micro-OLED时选着了更为简单的Birdbath底部形态的原因分析分析分析。科技快报

在视频大约24秒的位置,我们 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

什么都有除了组合器元件阻挡了大要素光线之外,为了支持室外用例,我们 增加了原来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:不是 都时需使用ARM的Mali-D77显示外理单元呢?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选着组合器底部形态的头显图片。我们 使用的Micro-OLED显示器使问题图片图片变得更加复杂化,或者 其采用了120Hz隔行扫描视频。或者 不进行任何校正,除了有些延迟问题图片图片之外,当出现运动时它们会在所有边缘造成类式梳子的伪影。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,畸变器都时需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以前我们 对帧缓冲区中的渲染图像进行了重要的外理。在帧缓冲区以前执行的外理称为“后端”外理。科技快报

基本思想是减少“动显(motion to photon)延迟”。为了做到这些 点,我们 在渲染完成后和接近于看后像素前对任何用户运动进行校正。另外,或者 渲染的图像在帧缓冲区以前指在更改,什么都有任何透镜失真校正都时需在这些 变换以前进行,或者 也时需在帧缓冲区以前进行。科技快报

值得一提的是,在SID 2019大会,ARM发布了我们 的Mali-D77“显示外理单元”。ARM在新闻发布会中谈到了一系列相同的“动显(motion to photon)”问题图片图片。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头显不是 有搭载Mali-D77。科技快报

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