Varjo體驗手記：「物理移動」的注視點顯示是否可行？

（映維網 2018年11月08日）位於赫爾辛基的初創公司Varjo曾展示過AR透視組件和「人眼解析度」VR頭顯，並參展了於5月召開的增強現實國際展（AWE），而AR硬體/軟體企業Rave的首席科學家Karl Guttag參加了這次大會，並於日前分享了他的經歷。以下是映維網的具體整理：

1. 介紹

我早就應該分享2018年5月底在增強現實國際展（AWE）的經歷。在2017年撰寫了兩篇文章後，我很想看看Varjo的技術。Varjo在最近的新聞中宣布完成了3100萬美元的B輪融資，而他們非常好人，邀請我前往套房體驗一些演示內容，並允許我自由拍攝照片。

我希望知道的事情是：1.實際效果如何；2.他們是否已經解決眼動追蹤和注視點顯示圖像運動（我在2017年的文章中曾表示質疑）。答案是：1.當你目視前方時，效果非常優秀，但如果朝四周看，你會看到邊界；2.「不完全如此」。

儘管未能體驗Varjo的眼動追蹤和顯示運動演示令人感到失望，但我確實欣賞他們的透視AR演示，在一定程度上可以說相當驚艷。這家公司表示，他們剛好在國際展之前準備好了這個AR演示內容。雖然有點原始，但它仍然有效地說明了Varjo的概念設計。

2. 注視點顯示器

注視點顯示技術主要依賴於人類視覺僅在眼睛中心具有高解析度。這個概念將以高分辨集中渲染眼睛注視位置的圖像，而在其他位置則以低解析度填充。Varjo將用於VR頭顯的大型平板顯示器，以及用於「注視點」顯示器的小型OLED微顯示屏相結合，並利用分束鏡將兩個圖像組合在一起。

理論上，分束器應該不斷移動，令來自OLED微顯示器的圖像追蹤眼睛。儘管理論上很容易實現，但在實踐中卻很難解決，而且是Varjo沒有公開演示的部分。當我在大會期間詢問為什麼不進行演示時，Varjo有點莫名其妙地談到了實驗室原型存在噪音的原因，而人們對靜態（固定反射鏡和眼動追蹤）版本非常興奮，所以他們決定專註於這一點。

3. 靜態的注視點顯示器

這次演示從他們的靜態注視點顯示器開始，其包括一個搭載靜態光束組合器和微顯示器的VR頭顯版本。如果你直視前方，它確實「有效」，而且圖像質量與Varjo於2017年公布的通過實際光學系統拍攝的圖片一致。

Varjo演示了一系列的圖片，而正如我以往的博文一樣，彩色顯示器往往最難應付一張簡單的黑白測試圖。下面就是這樣一種測試圖。相機確實傾向於誇大了注視點顯示圖像與平板顯示圖像的過渡，因為當你直視前方時，只有眼睛一部分能看到這個區域，而且解析度要低得多。

我在中心區域注意到的一個問題是，這裡出現了一定的色差。對於注視點顯示器，一個基本問題是外圍圖像（低解析度）與注視點圖像（高解析度）都必須通過相同的主透鏡。他們使用的透鏡可能對外圍圖像來說已經足夠好，但對於注視點圖像而言畫質太低，因此你可以看到色差。

幫我審閱與校對本文的羅恩·潘森斯基（Ron Panzensky)評論道，儘管演示內容給他留下了深刻的印象，但他認為高分辨到底解析度的過渡非常突兀。我在撰寫第二篇關於Varjo的文章時已經提到這個問題。另外因為相同的原因，缺乏追蹤意味著眼睛可以移動並注意到追蹤。

下一張照片是一個更複雜的場景，而我沒有注意到任何問題。圖像的複雜性有助於隱藏任何明顯的缺陷（容易在平坦的白色背景上發現）。與此同時，你可以看到注視點區域的高解析度（以紅點表示）。

4. 透視AR顯示

我認為Varjo的透視AR演示尤其有趣。頭顯前端搭載了兩個攝像頭，房間為運動追蹤進行了設置。我相信他們對這個演示仍然採用了在光學方面經過修改調整的Oculus Rift頭顯。當你戴上頭顯後，你會看到房間中出現了一個3D版本的摩托車，你可以走進它，環繞它走動，而這輛3D摩托車在房間中的表現十分逼真。跟光學AR不同（如Magic Leap和HoloLens），虛擬對象看起來十分穩定，沒有鬼影。你很難區分真實與虛擬。

當你直視前方的時候，你會看到一個看似極高解析度的圖像，這增加了摩托車就在現場的感覺。但對於摩托車計算機模型的某些特徵，它們實際上可以採用更多的多邊形，因為一些曲線似乎變成了線段，如摩托車後視鏡的後面。

對於上面的裁剪圖和下面的大圖，我用紅點粗略地勾勒了注視點圖像的邊界。通過相機你可以看到其中的過渡，但在正視前方時看不到。

儘管我從頭部運動到圖像改變之間沒有注意到明顯的延遲，但我在演示過程中沒有非常特意地關注這個問題。我同時沒有關注注視點顯示區域的真實世界情景，但這將顯然受限於攝像頭的解析度。

5. 對光學AR很難的事情通常對透視AR而言都很輕鬆，反過來也一樣

我想特別說明的是，與光學AR相比，透視AR存在其優點與缺點。對於透視AR而言，光學AR的一些最困難挑戰幾乎可以說是不值一提。

透視AR在不透明度和硬邊緣遮擋方面具有主要優勢，平衡虛擬世界和現實世界之間的亮度也更容易，而且光學元件通常也更簡單。

但與光學AR相比，透視AR同時存在許多嚴重的缺點。沒有顯示器可以匹配人類視覺系統。輸入和輸出之間總會有一定的延遲。現實世界的焦點沒有正確改變，導致視覺輻輳調節衝突。透視AR頭顯將變得更加龐大，並且完全格擋用戶對現實世界的直接視覺感知，從而隔離用戶。

6. 靜態注視點顯示器可以帶來99%的視覺衝擊，但可能只有1%算得上是解決方案

根據Varjo在AWE 2018大會的說法，他們推遲了優化眼動追蹤和顯示器運動，並專註於構建靜態版本的注視點顯示器。這與他們早前的言論與官網的文字有所衝突：「通過實時追蹤你的眼睛，Bionic Display能夠實現無縫和完全精確的圖像，遠超於當前市場上的任何產品。」

當然，「靜態」（非眼動追蹤）注視點顯示器可以給人留下非常好的第一印象，因為用戶能夠感知到非常高解析度的圖像。但只局限於用戶直視前方，並且只有很少的眼球運動。如果視場中出現了像文本這樣的細節，用戶就會知道只有中心位置是清晰可見。

遺憾的是，只有眼動追蹤才能準確地令一切在光學上協同運作，包括令所有對象焦點對準，而這是注視點顯示器問題的最困難部分。眼動追蹤存在一系列難以解決的問題，如軟體/演算法，移動注視點圖像，以及整體光學元件。

7. 總結

有充分的理由相信注視點渲染可能會用於減少VR頭顯的計算負荷。諸如英偉達和微軟正在發表有關採用大型平板顯示器的研究論文。這些顯示器採用傳統的平板顯示器，並簡單地根據眼動追蹤改變計算。

小型平板顯示器需要繼續減小像素尺寸，這反過來又可用於改善角解析度。第一代VR頭顯（如Oculus Rift）達到每像素約為4.4弧分，而Oculus Quest則是每像素約為3弧分。儘管大多數設計師的「目標」是每像素約1弧分，但通常來說，每像素約1.5弧對於大多數實際用例而言已經「足夠好」，特別是遊戲。

問題在於，在平板顯示器能支持「足夠好的」角度解析度之前，在光學移動的注視點區域顯示變得實用之前，具備移動的眼動追蹤高解析度區域的「物理」注視點顯示是否切實可行。

原文鏈接：https://yivian.com/news/52437.html

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！