Първите AR очила, които не ви разболяват – можете да ги носите цял ден
(снимка: Andrew Brodhead / Stanford University)
Американски изследователи разработиха първите очила с добавена реалност (AR), които не причиняват дискомфорт или гадене при използване. Очаква се този пробив да революционизира AR технологията, като я направи по-достъпна и удобна за широк спектър от приложения и услуги – от игри и забавления до образование и индустриално обучение.
Очилата с добавена реалност позволяват наслагване на информация върху картина от реалния свят на полупрозрачен екран. Те не трябва да се бъркат с VR очилата, които по същество са само средство за показване на обемно съдържание – виртуална реалност (VR).
Според инженерите, един от основните проблеми на традиционните AR очила е, че са обемисти, поради необходимостта от използване на сложна оптична система. Това може да ги направи неудобни за носене и да ограничи тяхната преносимост, което възпира потребителите да използват AR технологията в ежедневието.
По същество, очилата са AR дисплеи, които съчетават изображения от реалния свят с компютърно генерирани данни, създавайки ефект на смесена реалност. Това всъщност може да причини зрителен дискомфорт и дори гадене, докато човешкият мозък се опитва да съгласува противоречива информация от реалния свят и проектирани цифрови данни.
Новият подход на учените от Станфорд за първи път преодолява сложния лабиринт от инженерни изисквания, които досега са довели или до обемисти очила, или до не толкова задоволителни 3D изображения. AR очилата могат да причинят зрителна умора и понякога дори леко гадене у потребителя. Понастоящем няма друга AR разработка със сравним компактен форм-фактор, която да отговаря на качеството на 3D изображението, което предлагат очилата на екипа от Станфорд.
Нуждата от устройство с нов дизайн
Разработчиците са преодолели техническите бариери чрез комбинация от подобрени с изкуствен интелект (AI) холографски изображения и нови подходи за създаване на нанофотонни устройства.
Първото препятствие е, че методите за показване на AR изображения често изискват използване на сложни оптични системи. В такива системи потребителят не вижда реалния свят през лещите на очилата. Вместо това камерите, монтирани от външната страна на очилата, улавят околния свят в реално време и комбинират това изображение с изчисленото изображение.
Полученото изображение се проектира върху очите на потребителя в стереоскопичен режим. Потребителят вижда цифровизирано приближение на реалния свят с изчислени изображения, насложени върху него. Това е вид разширена виртуална реалност, но не и истинска разширена реалност.
Използвайки нанофотонна технология, учените създават “вълноводния” дизайн на очилата
(снимка: Andrew Brodhead / Stanford University)
Според авторите проекта, очилата от 2024 година са задължително обемисти, защото използват увеличителни лещи между очите на потребителя и прожекционните екрани, което изисква минимално разстояние между окото, лещите и екраните, а това води до по-големи размери. В допълнение, тези ограничения могат да доведат до незадоволителен перцептивен реализъм и често до зрителен дискомфорт.
Преосмисляне на визуалното представяне
За да създадат по-приятни визуално 3D изображения, инженерите изоставят традиционните стереоскопични подходи в полза на холографията – техника за изобразяване, спечелила Нобелова награда и разработена в края на 40-те години на миналия век. Въпреки голямото си обещание за 3D изображения, холографията беше ограничена от нейната неспособност да прецизира триизмерните сигнали в дълбочина, което води до неадекватно визуално изживяване.
Екипът от Станфордския университет използва изкуствен интелект, за да подобри сигналите за дълбочина в холографските изображения. След това, възползвайки се от напредъка в нанофотониката и технологията на вълноводния дисплей, учените успяват да проектират изчислените холограми върху стъкла на очила, без да прибягват до обемисти допълнителни оптики.
Вълноводът се създава чрез ецване на нанометрови модели върху повърхността на лещата. Малки холографски дисплеи проектират изчислени изображения чрез гравирани шарки, които отразяват светлината в обектива, преди тя да влезе директно в окото на потребителя. Гледайки през стъклата на очилата, потребителят вижда както реалния свят, така и пълноцветни 3D изображения, показани на екрана.
3D ефектът е подобрен, защото е създаден както стереоскопично (в смисъл, че всяко око вижда малко по-различно изображение, както в традиционното 3D), така и холографски. С холографията потребителите получават също пълен 3D обем пред всяко око, повишавайки качеството на 3D изображението.
Крайният резултат от новите технологии за вълноводни изображения и подобренията на холографските изображения е реалистично 3D визуално изживяване, което е задоволително за потребителя, без да причинява умората, която предизвикваха очилата от предишните разработки.
Холографските дисплеи отдавна се считат за най-перспективното в 3D технологията, но те никога не са направили голям търговски пробив. Може би сега имат приложението, което са чакали през всичките тези години.