Прототип AR-очков улучшил качество изображения за счет фовеального зрения

Инженеры из компании NVIDIA создали прототип очков дополненной реальности, повышающий воспринимаемое качество изображения благодаря применению двух отдельных экранов. Один экран отвечает за проекцию на периферическую часть поля зрения, а второй проецирует изображение лишь на узкую центральную часть, в которой острота человеческого зрения максимальна, но плотность пикселей такой проекции гораздо выше. Разработка будет представлена на конференции SIGGRAPH 2019.

Одна из особенностей человеческого зрения заключается в его разделении на две зоны: узкую центральную или фовеальную зону, в которой острота зрения максимальна, а также периферическую, занимающую большую часть поля зрения. Разработчики устройств виртуальной реальности давно предлагают пользоваться этой особенностью для повышения воспринимаемого пользователем качества изображения. Концепция фовеального рендеринга означает, что компьютер тратит существенную часть вычислительных ресурсов на расчет изображения для узкой центральной части поля зрения, а на остальную часть тратит сопоставимую вычислительную мощность, хотя она гораздо больше по размеру.

В области виртуальной реальности такие устройства уже есть, а теперь инженеры из NVIDIA под руководством Дэвида Лубке (David Luebke) создали очки дополненной реальности с аппаратным аналогом фовеального рендеринга. Пока прототип проецирует изображение лишь в один глаз, но потенциально такую же схему можно использовать для обоих. В этих очках для каждой из двух зон человеческого поля зрения используются отдельные компоненты. За изображение для периферического зрения отвечает лазерный проектор, расположенной под дужкой очков. Он проецирует изображение на голографический оптический элемент, отражающий свет с проектора в зрачок. Этот элемент может перемещаться по горизонтали для того, чтобы изображение всегда было направлено в зрачок.

За центральную часть зрения отвечает OLED-экран, установленный над очками. Он проецирует изображение в зрачок через еще один полупрозрачный элемент, который также используется и для отслеживания направления взгляда с помощью инфракрасных камеры и подсветки. OLED-экран может передвигаться не только вдоль одного направления, а в плоскости.

Благодаря этой достаточно сложной конструкции очки могут отслеживать направление взгляда пользователя и направлять проекцию для центральной части его зрения соответствующим образом. Для корректной работы очков разработчикам пришлось выполнить достаточно трудоемкую калибровку, в рамках которой они подстраивали геометрические параметры каждого экрана, реально отображаемые цвет и яркость, а также добивались равномерного совмещения изображений в центральной области без резкого перехода.

В шлемах виртуальной реальности становится все более распространен программный фовеальный рендеринг. Ранее он был доступен лишь в некоторых серийных шлемах или в популярных с помощью дополнительных насадок. А в начале 2019 года HTC представила новый VR-шлем с отслеживанием направления взгляда, который можно применять в том числе и для фовеального рендеринга.

Григорий Копиев