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在今年的華為MBBF論壇上,七鑫易維、華為和西安電子科技大學(xué)聯(lián)合推出了適用于VR/AR頭戴式設(shè)備的XR Pro 3D全息立體視覺(jué)原型系統(tǒng)。

在VR/AR頭戴式設(shè)備中,因?yàn)轱@示模塊采用定焦屏幕,所以一直存在一種缺陷,即視覺(jué)輻輳調(diào)節(jié)沖突(Vergence-Accommodation Conflict,簡(jiǎn)稱(chēng)VAC),簡(jiǎn)單的說(shuō),就是用戶(hù)雙目視差形成的深度感知和單目焦距形成的深度感知是具有差異性的,恰恰正因?yàn)檫@種感知上的不同會(huì)讓大腦產(chǎn)生沖突感,從而會(huì)讓用戶(hù)對(duì)VR畫(huà)面產(chǎn)生不適,這就是為什么有一部分人觀看VR畫(huà)面的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生眩暈感的原因原因所在。

其實(shí)在真實(shí)世界,人眼未注視的焦平面在視網(wǎng)膜中形成的圖像是模糊的,這種模糊線索可以讓人判斷物體所處的不同距離,但人是無(wú)法通過(guò)定焦系統(tǒng)進(jìn)行模糊線索來(lái)進(jìn)行距離判斷,所以很容易形成虛擬物體距離和大小的視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)。

如果想解決該問(wèn)題,就需要VR/AR采用變焦系統(tǒng),讓用戶(hù)注視不同深度的畫(huà)面信息時(shí),畫(huà)面變焦到相應(yīng)的焦平面,使雙目視差形成的深度與單目焦距形成的深度感知保持一致。在變焦系統(tǒng)尚不成熟時(shí),可采用光場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)合焦平面解碼,形成不同焦平面的模糊線索,模擬真實(shí)的3D全息視覺(jué)。

圖:當(dāng)觀察近處的玩具兔時(shí),遠(yuǎn)處的相框會(huì)呈現(xiàn)視覺(jué)模糊,當(dāng)觀察遠(yuǎn)處的鏡框時(shí),則近處的玩具兔呈現(xiàn)視覺(jué)模糊

為此,七鑫易維、華為和西安電子科技大學(xué)聯(lián)合推出了這套適用于VR/AR頭戴式設(shè)備的XR Pro 3D全息立體視覺(jué)原型系統(tǒng),以華為的VR Glass為硬件載體,加入七鑫易維的眼球追蹤功能,借助其眼球追蹤算法,高速檢測(cè)用戶(hù)眼部信息,計(jì)算出用戶(hù)的注視深度,并利用其自主專(zhuān)利技術(shù)中的深度感知方法,通過(guò)AI識(shí)別和碰撞檢測(cè)相結(jié)合的方式,大幅度提升了用戶(hù)感知的深度范圍和精準(zhǔn)度。

圖:華為VR Glass和七鑫易維眼球追蹤模塊

而在上述解決方案中,需要實(shí)時(shí)獲知用戶(hù)的雙目視差注視深度,否則系統(tǒng)并不知道應(yīng)該采用的平面焦距。西安電子科技大學(xué)在本方案中提供了光場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)及其實(shí)時(shí)解碼,當(dāng)用戶(hù)注視不同深度時(shí),所注視焦平面會(huì)被清晰解碼和顯示,其他焦平面的圖像則和真實(shí)視覺(jué)類(lèi)似呈現(xiàn)視覺(jué)模糊線索,從用戶(hù)角度看,與真實(shí)世界感知更加接近,大幅度降低了VAC帶來(lái)的沖突感和視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)。

圖:眼球追蹤與光場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)合展示不同焦平面顯示效果,實(shí)現(xiàn)真3D全息視覺(jué)

該方案的最終實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)高帶寬、大算力的支持,借助5/5.5G網(wǎng)絡(luò)的確定性傳輸能力和云端算力,使之成為可能。但值得注意的是,由于3DOF注視點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)極為困難,網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和時(shí)延要求相比當(dāng)前的VR業(yè)務(wù)要更高。

從傳統(tǒng)的液晶顯示到全新虛擬屏顯,通過(guò)雙目視差的原理,VR/AR為人眼帶來(lái)了立體視覺(jué),但是由于每只眼睛的屏幕仍然是定焦屏幕,所以該立體視覺(jué)從本質(zhì)上講仍然呈現(xiàn)的是2D畫(huà)面,無(wú)法解決VAC帶來(lái)的視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)與疲勞。本次三方聯(lián)合推出的方案,能通過(guò)深度信息的視覺(jué)變化,真正模擬了人眼的主觀效果,消除視覺(jué)錯(cuò)覺(jué),將2D視差立體視覺(jué)推進(jìn)到了3D全息立體視覺(jué),進(jìn)一步解決了目前VR/AR中存在的技術(shù)難點(diǎn),提高了VR/AR的用戶(hù)體驗(yàn),這也將會(huì)是VR/AR顯示上的又一大進(jìn)步!未來(lái)變焦技術(shù)成熟后,該方案依舊可以進(jìn)一步發(fā)揮其作用。

圖:從2D平面視覺(jué)到3D全息立體視覺(jué)的發(fā)展路徑

目前VR/AR技術(shù)正在高速發(fā)展,如何幫助用戶(hù)更加自然的過(guò)度到新屏顯的交互時(shí)代,是所有新形態(tài)硬件廠商共同努力的目標(biāo),七鑫易維期待利用眼球追蹤技術(shù)與新興硬件廠商共同探索VR/AR方面的更多可能,推進(jìn)了VR/AR更大規(guī)模的應(yīng)用,為用戶(hù)打造更為舒適的使用環(huán)境。

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