微軟最新黑科技：讓普通大小眼鏡顯示全息

全息技術(shù)一直是個(gè)自帶話題屬性的名詞，許多技術(shù)在宣傳時(shí)都想與它搭界，但事實(shí)上真的用上全息技術(shù)的產(chǎn)品是少之又少，即使微軟售價(jià)昂貴的 HoloLens 也不是全息家族的一員。想得到真正的全息影像，你需要一個(gè)由激光生成的 3D 圖像，而想將這套復(fù)雜的系統(tǒng)整合進(jìn)可穿戴設(shè)備，可不是件容易事。不過，最近微軟在該領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，它們的研究人員開發(fā)出了一款真正的近眼全息屏幕，甚至可以裝進(jìn)普通的黑框眼鏡。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，在這項(xiàng)新技術(shù)中，微軟用到了鏡片和硅基液晶，但光學(xué)引擎目前采用的還是外置方案。不過，微軟已經(jīng)很棒了，它們居然能利用自動(dòng)矯正在如此便攜的體積下實(shí)現(xiàn)可用的全息圖像，而且用戶能順利讀取像素級(jí)的細(xì)節(jié)，實(shí)在是不簡(jiǎn)單，要知道傳統(tǒng)的數(shù)字全息圖像總是與噪點(diǎn)、低反差、低分辨率和單色顯示為伍。此外，研究人員還實(shí)現(xiàn)了 80 度的視場(chǎng)范圍。

同時(shí)，微軟還通過生成的全息影像解決了不少問題。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在這里用到了眼部追蹤渲染（像素級(jí)細(xì)節(jié)的來源）和 GPU 驅(qū)動(dòng)算法，它們是實(shí)時(shí)（刷新率可達(dá) 90-260 Hz）高分辨率全息影像的“流水線”，而視覺矯正、像差矯正和聚焦控制技術(shù)則是“質(zhì)檢員”，有了這兩個(gè)“質(zhì)檢員”，你就不用再佩戴矯正眼鏡來補(bǔ)償散光或其他視力問題了（眼鏡一族的福音）。同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)平滑且自然的影像焦點(diǎn)過渡。

下面我們來詳細(xì)講解這三個(gè)“質(zhì)檢員”，它們也是微軟原型產(chǎn)品上的亮點(diǎn)功能：

聚焦控制（Focus Control）

切換焦點(diǎn)能力應(yīng)該是近眼顯示器的標(biāo)配功能：它能解決聚焦與視察沖突，讓圖像焦點(diǎn)能與人眼的焦點(diǎn)在透明屏幕上相匹配。與可變焦距、多交點(diǎn)和光場(chǎng)顯示器不同，全息顯示器能提供單像素聚焦控制，幾乎不會(huì)出現(xiàn)離散化現(xiàn)象。

下圖中，微軟展示了其原型產(chǎn)品的高分辨率和高畫質(zhì)圖像。注意龍的胸口部位，這里是焦點(diǎn)，完全對(duì)上了焦，清晰度相當(dāng)高，而離胸口較遠(yuǎn)的部位則處于虛焦?fàn)顟B(tài)。

視覺矯正（Vision Correction）

視覺矯正是第二項(xiàng)標(biāo)配功能，它能修復(fù)用戶的視力缺陷。有了這項(xiàng)功能，眼鏡一族（無論近視、遠(yuǎn)視或是散光）就可以摘掉眼鏡體驗(yàn) AR 了。

下圖就展示了全息屏幕糾正散光的能力。在左圖中，微軟展示了視力良好用戶看到的圖像，而中間的圖則是散光病人戴上圓柱形透鏡看到的圖（線條稍顯模糊）。右圖則是經(jīng)過視覺校正后的圖像，右圖的清晰度接近左圖，全面超越了使用傳統(tǒng)矯正方式的中圖。

像差矯正（Aberration correction）

有了像差矯正，全息屏幕就能實(shí)現(xiàn)軟件級(jí)別的光學(xué)矯正。這樣一來，光學(xué)架構(gòu)的設(shè)計(jì)就能走向新路子。在這款原型產(chǎn)品上，微軟的研究人員實(shí)現(xiàn)了像素級(jí)的任意光學(xué)矯正。這就像用了一堆獨(dú)立的復(fù)雜鏡片對(duì)圖像中每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了重構(gòu)。

在下圖中，微軟展示了離軸光學(xué)結(jié)構(gòu)下的視圖。在左上圖中，全息圖并未經(jīng)過像差矯正，散光現(xiàn)象非常嚴(yán)重，同時(shí)還伴隨著桶形畸變的出現(xiàn)。右上圖則用上了像差矯正，圖上的線條重新清晰了起來。下圖則是像差矯正作用下高畫質(zhì)的復(fù)雜全息影像。

在公布這項(xiàng)新技術(shù)時(shí)，微軟也做了補(bǔ)充說明，研究人員明確表示這款產(chǎn)品的出現(xiàn)并不代表微軟要從這里找突破口，更不是微軟 AR 產(chǎn)品的路線圖，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)還面臨許多限制。除了需要外置光學(xué)引擎，這款眼鏡暫時(shí)只能呈現(xiàn)單視場(chǎng)的圖片。同時(shí)，立體影像也是一個(gè)坎，想實(shí)現(xiàn)這樣的效果，微軟必須擴(kuò)大眼鏡的后透光孔。此外，這款原型產(chǎn)品還沒有搭載類似頭部追蹤和定位等功能，因此離量產(chǎn)還有很遠(yuǎn)呢。

當(dāng)然，如果研發(fā)人員能突破這些限制，讓萬事具備，我們就能用上真正的便攜版全息眼鏡了。到時(shí)，無論是醫(yī)生、設(shè)計(jì)師還是游戲玩家，都能輕松的沉浸在 AR 世界中了，而現(xiàn)在想擁有神奇的 AR 體驗(yàn)，你的脖子必須足夠有力。

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