蘋果 Vision Pro 會是未來嗎？放在今天依然是一個極具爭議的問題，甚至在 Vision Pro 正式推出發(fā)售之后，可能也很難達(dá)成共識。

另一個毫無疑問的現(xiàn)實(shí)是，不管是 VR、AR 還是 MR，XR 頭顯還有很多需要攻克的技術(shù)和工程難題。就說如今，頭顯稍一用久容易頭暈的問題還是存在，這就涉及到了方方面面的問題，包括屏幕分辨率、延遲、亮度以及焦距等，本質(zhì)上還是大腦不覺得畫面足夠「真實(shí)」。

雖然蘋果 CEO 庫克在發(fā)布 Vision Pro 時將其譽(yù)為開啟空間計(jì)算時代的「革命性產(chǎn)品」，但實(shí)際上 Vision Pro 也不是很「空間」，至少還無法調(diào)節(jié)焦距，用戶看到的畫面始終聚焦在一個固定的焦距處，容易導(dǎo)致眼睛疲勞。

【資料圖】

不過就在 8 月 6 日開始的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)頂級年度會議 SIGGRAPH 2023 上，Meta 就展示了兩臺原型頭顯—— Butterscotch Varifocal 與 Flamera。當(dāng)然，我們與其將這兩臺頭顯視為產(chǎn)品原型，不如看成 Meta 正在探索的兩種技術(shù)的展示。

Butterscotch Varifocal 與 Flamera，圖 /Meta

值得在意的是，Butterscotch Varifocal 將展示接近視網(wǎng)膜的分辨率和變焦光學(xué)器件，而 Flamera 則證明了一種實(shí)現(xiàn)「透視」真實(shí)世界的全新方法。

盡管 Meta 表示這些原型頭顯上的是技術(shù)「可能永遠(yuǎn)不會進(jìn)入消費(fèi)級產(chǎn)品」，但或許也會通向 VR、MR 乃至 AR 的未來。

01

從 25cm 到無限遠(yuǎn)

真正的「空間」

SIGGRAPH 對大眾來說可能名聲不顯，但卻是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的頂會，除了論文、學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的合作交流，每年都會有研究團(tuán)隊(duì)在會上展示計(jì)算機(jī)圖形硬件和軟件方面的突破。

去年的 SIGGRAPH 大會上，Meta 就展示了一款 HDR 頭顯原型 Starburst，峰值亮度達(dá)到了驚人的 20000 nit。作為比較，蘋果 Vision Pro 的峰值亮度傳聞達(dá)到了 5000 nit，其 HDR 顯示效果已經(jīng)讓一眾體驗(yàn)者相當(dāng)驚艷。

然而相比 Starburst 上的超高亮度，今年兩個頭顯原型上的技術(shù)還是更讓人在意一些。

對頭顯有一定了解的讀者應(yīng)該都知道一個參數(shù)—— PPD（角分辨率，即視場角中每度的像素?cái)?shù)），類似于手機(jī)上我們常說的 PPI（每英寸像素），關(guān)乎實(shí)際入眼畫面的精細(xì)程度。總而言之，如果說手機(jī)屏幕的 PPI 達(dá)到 326 以后就能稱為「視網(wǎng)膜級」，那在頭顯產(chǎn)品的屏幕上，一般認(rèn)為 PPD 要達(dá)到 60 才能達(dá)到「視網(wǎng)膜級」的視覺效果。

Vision Pro 和庫克，圖 / 蘋果

但在現(xiàn)實(shí)中，即便是搭載索尼單眼 4K（雙眼 8K）Micro OLED 屏幕的 Vision Pro，參照 Meta Quest Pro（22 PPD）進(jìn)行估算，距離 60 PPD 也還有一定的差距。

蘋果官方宣稱 Vision Pro 屏幕共有 2300 萬像素（雙眼），是 Meta Quest Pro 屏幕像素的三倍多，但具體到每度視場角看到像素?cái)?shù)，即 PPD，倍數(shù)肯定要小于分辨率的倍數(shù)，技術(shù)社區(qū) Hacknews 上有人計(jì)算得出 Vision Pro 應(yīng)該在 34 PPD 左右。

而 Butterscotch Varifocal 在上一代原型機(jī)的基礎(chǔ)上，不僅擴(kuò)大了視場角，說是也實(shí)現(xiàn)了視網(wǎng)膜級別顯示的 60 PPD，但要如何實(shí)現(xiàn)如此高像素密度的顯示屏幕以及算力驅(qū)動，目前還不得而知。

同時還有一個對業(yè)界來說可能更加重要的技術(shù)——變焦。

包括 Vision Pro 在內(nèi)，目前所有已知的頭顯的畫面都是固定焦距（通常是 1m），屏幕光線沒有深度信息，輻輳和調(diào)焦的位置發(fā)生了分離，從而產(chǎn)生視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突（VAC 問題），引發(fā)視覺疲勞、暈眩等問題。

與之相對，實(shí)現(xiàn)變焦可以讓 VR 體驗(yàn)變得更加真實(shí)，視覺上的使用感受也會更舒服。而從 Meta 放出的視頻來看，Butterscotch Varifocal 顯然是加入了變焦電機(jī)，再配合眼動追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 25cm 到無限遠(yuǎn)的自動變焦調(diào)節(jié)。

變焦電機(jī)，圖 /Meta

事實(shí)上，不少廠商都嘗試在頭顯設(shè)備中實(shí)現(xiàn)動態(tài)變焦的效果，至少從 2019 年開始，蘋果就一直在探索動態(tài)變焦顯示技術(shù)，其中一種方向就是多透鏡的 Pancake 方案，通過調(diào)整透鏡折射率來調(diào)節(jié)焦距。早前傳聞中 Vision Pro 就會采用這項(xiàng)技術(shù)，但目前來看并沒有用上。

至于即將展出的另一臺頭顯原型 Flamera，則是在目前主流的彩色透視方案外，開辟了一條新的技術(shù)路線。

02

彩色透視的未來

一定要大算力？

眾所周知，Vision Pro 和 Quest Pro 都是通過對外的攝像頭拍攝真實(shí)世界，再將畫面「拼接」顯示在內(nèi)側(cè)屏幕上，實(shí)現(xiàn)用戶戴著頭顯也能看到周圍環(huán)境，甚至實(shí)現(xiàn) AR 體驗(yàn)。

說起來容易，實(shí)現(xiàn)難度極高，Quest Pro 全彩透視的糟糕體驗(yàn)就曾被近眼顯示專家 Karl Guttag 炮轟。Vision Pro 目前來看完成度要比前者更高，此前雷科技的文章中，我們就綜合了國內(nèi)外體驗(yàn)者的說法：

「雖然與人眼觀看真實(shí)世界還有明顯差距，但 Vision Pro 不仔細(xì)看已經(jīng)非常接近了，轉(zhuǎn)頭也感受不到明顯的延遲。」

圖 / 蘋果

唯一的問題是，不管是蘋果宣傳視頻中的人物，還是首批體驗(yàn)的媒體和博主，基本都是在固定位置上體驗(yàn) Vision Pro，只能證明 Vision Pro 在靜態(tài)下已經(jīng)有了足夠優(yōu)秀的表現(xiàn)。但當(dāng)人走動起來，一切計(jì)算都會變得更難、更復(fù)雜。

這也引出了目前主流方案的問題，由于這些攝像頭與用戶真正的眼睛位置不同，必須使用圖像處理算法以及大量算力來重新「拼接」攝像頭拍到的畫面，然后顯示到屏幕上。這個過程會增加延遲，還會導(dǎo)致視覺偽影。

Flamera 則是想通過一種全新的光學(xué)設(shè)計(jì)，直接捕捉與肉眼看到相同的光線。

「通過從頭開始設(shè)計(jì)頭顯，而不是修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)，我們最終得到了看起來非常獨(dú)特的設(shè)計(jì)，但可以實(shí)現(xiàn)更好的圖像質(zhì)量和更低的延遲。」Meta 科學(xué)家 Grace Kuo 說。

Flamera，圖 /Meta

按照 Meta 公布的工作原理，F(xiàn)lamera 與傳統(tǒng)光場攝像頭不同，在陣列中每個透鏡后面都放置了一個孔徑（相當(dāng)于光圈）。這些孔徑物理上阻擋了不必要的光線，只有需要的光線能夠到達(dá)眼睛，同時將有限的傳感器像素集中在光場的相關(guān)部分，從而產(chǎn)生更高分辨率的圖像。

工作原理，圖 /Meta

最后，原始傳感器數(shù)據(jù)最終看起來像小圓點(diǎn)，每個圓點(diǎn)只包含頭顯外部物理世界「視圖」的一部分。Flamera 將進(jìn)行重新排列，估計(jì)一個粗略的深度圖，實(shí)現(xiàn)基于深度的圖像重建。

得益于此，F(xiàn)lamera 理論上可以實(shí)現(xiàn)更低的延遲和更少偽影的透視效果。換句話說，通過頭顯看到的畫面更接近真實(shí)的物理世界，實(shí)現(xiàn)更好的 MR 體驗(yàn)。

03

寫在最后

Butterscotch Varifocal、Flamera 上的技術(shù)會改變頭顯的技術(shù)路線嗎？眼下可能都還很難判斷。

就像前文所提，Meta 也明白，這兩臺頭顯原型更多是承擔(dān)了技術(shù)展示的需求，距離解決工程實(shí)現(xiàn)問題和量產(chǎn)還有很長的路。

同時 Meta 也沒有「把雞蛋放在一個籃子里」。并沒有跡象表明要專注在變焦電機(jī)與無重投影的技術(shù)路線上，變焦電機(jī)的機(jī)械式方向始終存在可靠性方面的問題，不僅是面向消費(fèi)者需要得到足夠的信任，在量產(chǎn)環(huán)節(jié)上可能也要面對更大的挑戰(zhàn)。

在此之前，已經(jīng)有太多消費(fèi)電子產(chǎn)品證明了「機(jī)械」 這條路上的坑，比如全面屏進(jìn)程中的升降式鏡頭。

倒是無重投影確實(shí)給 MR 提供了一種很新的思路，可以避開對算力的高要求，同時減少延遲和視覺偽影。懸念在于實(shí)現(xiàn)的難度和效果，這可能就需要等到日后才能見分曉了。