來(lái)源：映維網(wǎng) 作者 夢(mèng)秋

道格拉斯·蘭曼（Douglas Lanman）是FacebookReality Labs的Display Systems Research（顯示系統(tǒng)研究）團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。他早前的研究主要集中在頭戴式顯示器，非眼鏡式3D顯示器，光場(chǎng)相機(jī)，以及用于3D重建和交互的主動(dòng)照明。

他于2002年畢業(yè)于加州理工學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)系，然后分別在2006年和2010年在布朗大學(xué)獲得了電氣工程的碩士與博士學(xué)位。他于2002年至2005年曾作為麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的助理研究員，2010年至2012年期間擔(dān)任麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的博士后助理，而2012年至2014年期間則成為了英偉達(dá)研究院的高級(jí)研究員。道格拉斯·蘭曼后面加入了Oculus，并一直負(fù)責(zé)與XR相關(guān)的研究工作。

道格拉斯·蘭曼于今年年初在SPIE AR VR MR 2020大會(huì)進(jìn)行了演講，并介紹了團(tuán)隊(duì)在HDR和光瞳控制顯示器方面的研究進(jìn)展。這位資深研究科學(xué)家同時(shí)表示，變焦光學(xué)元件已經(jīng)“接近成熟（almost ready for primetime）”。

下面是具體的視頻及字幕中文整理：

下面我們有請(qǐng)道格（道格拉斯·蘭曼/Douglas Lanman）上臺(tái)。

非常高興回到SPIE XR。我在過(guò)去三年間一直有參加這個(gè)大會(huì)，而現(xiàn)在出席SPIE XR已經(jīng)開(kāi)始有了回家的感覺(jué)。我是認(rèn)真的。我職業(yè)生涯的大部分時(shí)間都是在不同的領(lǐng)域之間度過(guò)，而之前沒(méi)有一個(gè)大會(huì)能給我家的感覺(jué)。

諸如變焦顯示器這樣的話題不僅只局限于一個(gè)大會(huì)。它們橫跨光學(xué)元件，計(jì)算機(jī)圖形，視覺(jué)科學(xué)。我最為人熟悉的計(jì)算顯示器同樣是這樣。所以我要感謝伯納德（伯納德·克雷斯/Bernard Kress）促成了本次活動(dòng)，并為我們所有顯示領(lǐng)域從業(yè)者創(chuàng)建了一個(gè)可以稱(chēng)作家的地方。

感謝伯納德最好的方式就是出席大會(huì)，告訴你新的東西并與社區(qū)分享。我會(huì)這樣做。我在Facebook Reality Labs（FRL）工作了五年半，并建立了一支名為Display Systems Research（DSR；顯示系統(tǒng)研究）的團(tuán)隊(duì)。我非常自豪FRL允許我們廣泛地和自由地談?wù)撐覀兊墓ぷ?，從而推?dòng)這個(gè)行業(yè)向前發(fā)展。

在過(guò)去的三年里，你聽(tīng)到了大量關(guān)于Half Dome原型的消息，而今天你們會(huì)聽(tīng)到更多。但為了貫徹我對(duì)伯納德的承諾，你們同時(shí)會(huì)聽(tīng)到關(guān)于高動(dòng)態(tài)范圍顯示器以及視網(wǎng)膜投影的全新研究。DSR充滿(mǎn)了致力于為新興顯示技術(shù)構(gòu)建原型，并通過(guò)出版物與大家分享的研究人員。下面我們挑選了部分研究進(jìn)行介紹。

你可以看到我們致力于通過(guò)任何必要的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)眼鏡形態(tài)的設(shè)備。我們的很多研究都涉及到計(jì)算顯示器，但有時(shí)同樣會(huì)涉及到非常復(fù)雜的工程。但我們一直在尋找一個(gè)樂(lè)于傾聽(tīng)的社區(qū)。

一直以來(lái)我們都是選擇SIGGRAPH大會(huì)。人們經(jīng)常問(wèn)我，為什么要在SIGGRAPH上發(fā)表顯示領(lǐng)域的研究呢？那不是電腦圖形大會(huì)嗎？好吧，在這次演講中，我將嘗試向你們說(shuō)明顯示器是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中最難解決的問(wèn)題，而我們已經(jīng)在這條路上走了非常長(zhǎng)的時(shí)間。這就是為什么我的團(tuán)隊(duì)的工作不僅僅是渲染，而是在很大程度上試圖解決圖形中剩下的挑戰(zhàn)。

所有優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)都需要一個(gè)使命宣言。我和戈登·韋茨斯坦（Gordon Wetzstein）有著相同的使命宣言。非常簡(jiǎn)單。它比電梯推介還要短，所以它甚至不是電梯推介。

我們希望通過(guò)視覺(jué)圖靈測(cè)試。我們要打造攝像頭，渲染算法，傳輸壓縮存儲(chǔ)，重建和顯示算法，以及實(shí)現(xiàn)完美創(chuàng)建現(xiàn)實(shí)的端到端流程?，F(xiàn)在，這不僅僅是因?yàn)槲覀兿胍獌?yōu)秀的遠(yuǎn)程呈現(xiàn)系統(tǒng)。

如果我們能向人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)提供它所需要的一切，我們就可以實(shí)現(xiàn)更為有趣的事情，前往任何一個(gè)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行冒險(xiǎn)。這就是伊凡·蘇澤蘭（Ivan Sutherland）在開(kāi)啟這整個(gè)領(lǐng)域時(shí)所說(shuō)的話語(yǔ)。我要向你們說(shuō)明顯示器為何是當(dāng)今計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的核心，讓我向你們展示什么是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。

因?yàn)槟銈兌冀佑|了那么長(zhǎng)的時(shí)間，所以它已經(jīng)變得不怎么起眼。如果你有足夠的計(jì)算能力、足夠的功率和足夠的耐心等待幀渲染，你就可以擁有照片真實(shí)感。你在數(shù)年前就可以擁有它。如果我沒(méi)有指出來(lái)，你可能不會(huì)注意到這輛汽車(chē)屬于人工合成。

逐漸地，實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形，甚至移動(dòng)圖形將越來(lái)越能夠趕上最先進(jìn)的水平。所以在這里參加大會(huì)的我們都是站在充滿(mǎn)絕佳機(jī)會(huì)的最前沿，而不是說(shuō)研究的終點(diǎn)。我想它已經(jīng)到來(lái)，因?yàn)槊看挝易哌M(jìn)電子商店都能看到我在童年時(shí)所看到的一切。

當(dāng)然，CRT變成了LCD，但它們一直都是在墻上發(fā)光的扁平矩形?，F(xiàn)在是視網(wǎng)膜分辨率。我們要實(shí)現(xiàn)1000尼特，色域每年都有進(jìn)步。坦率地說(shuō)，這正變得無(wú)聊起來(lái)，因?yàn)槲覀儧](méi)有推進(jìn)顯示技術(shù)的前沿。

所以五年半前我認(rèn)為也許我們已經(jīng)受夠了墻上的矩形。讓我們看看一種允許你體驗(yàn)人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)所能感知到的一切的真正顯示技術(shù)到底能做什么。所以我想這就是我和我的團(tuán)隊(duì)致力于虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的原因。

不是因?yàn)樗峭婢呋蚴钟腥?。這是因?yàn)樗俏覀兡芟胂蟮降奈ㄒ灰环N能夠提供完整人類(lèi)體驗(yàn)的顯示技術(shù)。什么是殺手級(jí)應(yīng)用？這一直是個(gè)問(wèn)題，即便在今天的走廊中，你都會(huì)聽(tīng)到‘VR和AR的殺手級(jí)應(yīng)用是什么？’

我不認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題很難回答，因?yàn)槿绻憧紤]虛擬現(xiàn)實(shí)，它是3D，3D交互，3D音頻，當(dāng)然還有3D顯示。所以，Display Systems Research團(tuán)隊(duì)嘗試從基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始。所以如果你詢(xún)問(wèn)一個(gè)視覺(jué)科學(xué)家，我們需要做些什么來(lái)完整刺激人類(lèi)的深度感知？他們會(huì)給你指出這篇文章。

維斯頓（彼得·維斯頓/Peter M. Vishton）和切?。ㄕ材匪?middot;切丁/James E. Cutting）在1996年對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究。他們研究了所有能刺激深度知覺(jué)的線索。你可能見(jiàn)過(guò)這個(gè)。課本上通常擁有左邊的內(nèi)容，一系列的深度線索，空氣透視，雙眼視差，這些你應(yīng)該都已聽(tīng)過(guò)。

如果你讀過(guò)切丁和維斯頓的論文，最為有趣的是他們?cè)儐?wèn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。‘為什么有這么多？’因?yàn)槿绻阆胂肴祟?lèi)的其他感官，對(duì)聲音的感知，觸覺(jué)，味覺(jué)，它們幾乎不會(huì)使用那么多的多感官線索來(lái)合成信號(hào)。所以，為什么呢？

切丁和維斯頓認(rèn)為這是因?yàn)樯疃雀兄嬖谟谌齻€(gè)不同的空間。一直以來(lái)，電視都是處理所謂的Vista Space。出去走走，去電報(bào)山散散步吧。你就會(huì)知道什么是Vista Space。

你會(huì)看到天際線和滾滾的云朵。問(wèn)題是，幾十年來(lái)我們一直在解決Vista Space的顯示問(wèn)題。遮擋、相對(duì)大小、空氣透視等等……我們可以在現(xiàn)代電視完美地描繪出所有這些，我們?cè)缭趲啄昵熬涂梢宰龅健?/p>

所以，我不認(rèn)為很難回答什么是VR的殺手級(jí)應(yīng)用。答案是存在于我們?nèi)祟?lèi)所存在的空間之中。這就是所謂的Personal Space和Action Space。

什么是Action Space？有多遠(yuǎn)？我可以用這個(gè)遙控器精確地瞄準(zhǔn)你。這就是Action Space。

當(dāng)然，Personal Space是你可以觸及和交互的空間。這就是為什么VR和AR如此有趣，因?yàn)殡娨暡荒茏龅竭@一點(diǎn)。有了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之后，它就變得微不足道了。

雙目視差，運(yùn)動(dòng)視差，對(duì)吧？是的，我們正在處理這些。這是表格中的待解決問(wèn)題。所以，看著這個(gè)表格，和友好的視覺(jué)科學(xué)家談?wù)?，你?huì)發(fā)現(xiàn)有一件事遺漏了，而且它只對(duì)VR和AR有用，亦即視覺(jué)輻輳和視覺(jué)調(diào)節(jié)。

對(duì)于SPIE這樣的活動(dòng)，很多時(shí)候有人會(huì)詢(xún)問(wèn)這樣的問(wèn)題，‘為什么要研究視覺(jué)調(diào)節(jié)呢？因?yàn)檫@太微妙了。切丁和維斯頓會(huì)同意你的觀點(diǎn)。這是最不重要的深度線索，但對(duì)于像我這樣的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)你必須傳達(dá)的信息。

所以，我們?cè)诙嗄昵熬椭贫艘粋€(gè)目標(biāo)，即構(gòu)建世界上第一個(gè)能夠精確地描繪出視覺(jué)輻輳和視覺(jué)調(diào)節(jié)線索的完整顯示系統(tǒng)。這真的只能在諸如Display Systems Research這樣的地方進(jìn)行。在這里我們有工程師讓控制系統(tǒng)工作。今天你們會(huì)聽(tīng)到更多關(guān)于這方面的介紹，但我只想給你們建立一個(gè)框架。

我意識(shí)到，做這樣的事情需要一支軍隊(duì)。你需要靈感啟發(fā)，是吧？我的職業(yè)生涯是從研究生學(xué)院的學(xué)術(shù)研究開(kāi)始。我沒(méi)有能力組織一支團(tuán)隊(duì)來(lái)研究它。我需要一些可以走的道路。

而且你只有為數(shù)不多的靈感借鑒，所以如果你想借鑒靈感，建議你從太空總署那里獲得靈感。那么，美國(guó)宇航局是如何把一輛月球車(chē)送上月球的呢？嗯，他們倉(cāng)促行事。到了20世紀(jì)60年代末，他們說(shuō)我們真的需要一個(gè)更為正式的程序。

把那輛月球車(chē)弄到月球的過(guò)程有點(diǎn)亂糟糟。我們?cè)撛趺崔k呢？觀眾席上的節(jié)目經(jīng)理們笑了，因?yàn)槲荫R上要談到你們。比如說(shuō)你在爬梯子。

我知道有時(shí)候你不想把自己想象成一位研究人員。你會(huì)說(shuō)，我能做到，我可以發(fā)貨一件產(chǎn)品。美國(guó)宇航局不會(huì)同意你的意見(jiàn)。

這個(gè)房間里的每個(gè)人都站在不同的階梯上。如果你是一個(gè)學(xué)者，你通常是第二到第四階梯。如果你是一名真正的科學(xué)家，你就是在第一階。我們從這里聽(tīng)到很多創(chuàng)業(yè)者的意見(jiàn)，而他們認(rèn)為有必要把向世界說(shuō)明這一點(diǎn)。他們站在第六，第七階。

我們這些大公司的人，我們幾乎完全贊同這個(gè)表格。我們?nèi)ブ袊?guó)。我們環(huán)游世界，我們?cè)诘谄唠A和第八階，第九階，我們把這個(gè)帶給世界上的每一個(gè)人。但我提到了我和我的團(tuán)隊(duì)。我們是經(jīng)典的第二階到第四階人群。

所以當(dāng)我和戈登在MIT Media Lab的時(shí)候，我們非常喜歡這個(gè)階梯的工作。我們有一個(gè)錘子，一個(gè)壓縮顯示器。我們當(dāng)時(shí)說(shuō)，如果我們能夠打造前所未有的裸眼3D電視，這不是很好嗎？那就是第三階的工作。

然后，如果大家關(guān)心，這不是很好嗎？但當(dāng)然，你是做這一個(gè)。在你的職業(yè)生涯里，你從研究生學(xué)院開(kāi)始，然后你在第二階，第三階，第四階。

到了某個(gè)時(shí)候，你走進(jìn)電子商店，你會(huì)看到第九階。這時(shí)你會(huì)想，我會(huì)一直重復(fù)第二階到第四階嗎？我除了提出好點(diǎn)子之外要怎樣真正改變世界呢？

在MIT的時(shí)候，我們想出了一個(gè)解決方案。如果你是個(gè)學(xué)者，這是最好的解決辦法。你希望有其他人啃這塊硬骨頭。你寫(xiě)一篇論文，然后在谷歌上搜索。

我查過(guò)了。對(duì)于我在Media Lab及以后寫(xiě)的所有論文，每一次的結(jié)論都是一模一樣：“我們希望激勵(lì)他人。”我們希望激勵(lì)他人，因?yàn)槲覀冊(cè)诘诙A、第三階、第四階的樂(lè)趣實(shí)在太多，無(wú)法投身于創(chuàng)業(yè)生活，無(wú)法投身于在一家大公司里并用十年的時(shí)間把壓縮顯示器這個(gè)聰明的想法帶到電子商店。

所以，從某種意義上說(shuō)，我已經(jīng)到了職業(yè)生涯的中期。我很幸運(yùn)在Facebook Reality Labs有一支龐大的團(tuán)隊(duì)。這是老生常談，但我意識(shí)到我們必須探究更高的動(dòng)態(tài)范圍。

因此，Display Systems Research團(tuán)隊(duì)的真正獨(dú)特之處在于，我們不是一家初創(chuàng)企業(yè)，不是一家大公司，也不是一群學(xué)術(shù)界人士。我們是從絕對(duì)的基礎(chǔ)視覺(jué)科學(xué)到非常精良的原型，這種原型比大多數(shù)初創(chuàng)公司的還要精巧。我們正在嘗試做一件事情，那就是改變電子商店里的東西。但我們可以公開(kāi)討論。

我們是一群奇怪的人。這在世界上并不多見(jiàn)，所以我很高興能夠公開(kāi)談?wù)勎覀兯龅难芯?。所以讓我們開(kāi)始吧。

你在一個(gè)科技大會(huì)。這個(gè)大會(huì)只是給房間里的項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行演示。我也喜歡你。謝謝你參加這次大會(huì)。

現(xiàn)在我要和科學(xué)家們談?wù)?。你像是在說(shuō)，‘我懂了，我懂了，快點(diǎn)說(shuō)你的第二階吧。’好吧，我要給你講更好的東西。

讓我們向你介紹一下變焦顯示器的最新進(jìn)展。我們花了四年多的時(shí)間來(lái)研發(fā)左邊的設(shè)備。我愿意說(shuō)，這是因?yàn)槲覟樗械津湴?，它是世界上最好的變焦顯示器，140度視場(chǎng)，集成眼動(dòng)追蹤，絕對(duì)靜音的變焦。這很酷，非?？?。

當(dāng)然，不久前我們已經(jīng)向全世界展示了它，但你知道總有更好的東西在后頭，對(duì)吧？如果你是一個(gè)魔術(shù)師，你總是會(huì)藏著下一個(gè)魔術(shù)。我們?cè)趲讉€(gè)月前非常自豪地展示了Half Dome 3，因?yàn)樗皇且粋€(gè)產(chǎn)品。它是第六階。

它不是一篇刊物。不止只是這樣。它更像是第五階，已經(jīng)快到成熟時(shí)節(jié)，所以下面讓我來(lái)告訴你吧。

Half Dome 3是一款超緊湊型VR頭顯，采用折疊光學(xué)元件，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)組件，電子變焦。再次說(shuō)明，我真的非常喜歡對(duì)外公開(kāi)。事情就是這樣。請(qǐng)隨意引用。

這是我們制作Half Dome 1時(shí)的馬達(dá)和機(jī)械裝置。左邊是Half Dome 3。我們會(huì)說(shuō)，看，我們有我們的演示內(nèi)容。如果我們是一家初創(chuàng)公司，現(xiàn)在每一個(gè)嘗試過(guò)Half Dome 1的人都會(huì)相信變焦頭顯值得一試。接下來(lái)讓我們把馬達(dá)全部扔掉。

幸運(yùn)的是，我們有優(yōu)秀的博士后、實(shí)習(xí)生和液晶科學(xué)家，他們經(jīng)常一起吃午飯。在過(guò)去的兩年里，一個(gè)從實(shí)習(xí)開(kāi)始的想法，加上科學(xué)家是在這段實(shí)習(xí)前就開(kāi)始播種，其在后來(lái)演變成了這個(gè)概念。我認(rèn)為在虛擬現(xiàn)實(shí)中解決焦點(diǎn)的一種非常實(shí)用的方法是，堆疊液晶元件，可變相位透鏡和可切換的半波片混合在一起。

這些都是你期待顯示行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)的事情，加上光學(xué)科學(xué)家和其他坐在這里的人的關(guān)懷，然后將其放到一個(gè)非常棒的模塊之中。所以讓我?guī)闳タ纯础Ｊ紫?，你有兩個(gè)平面。雙平面屬于業(yè)內(nèi)最先進(jìn)。

讓我們來(lái)看看怎么做這兩個(gè)平面。通過(guò)改變可切換半波片上的電壓，你可以對(duì)焦近距離，你也可以對(duì)焦遠(yuǎn)距離。這是一個(gè)透視場(chǎng)景，但當(dāng)然我們是為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)。

所以你有一對(duì)數(shù)字雙焦。這很酷，但我們開(kāi)始構(gòu)建連續(xù)變焦距系統(tǒng)是因?yàn)槲覀兿胪ㄟ^(guò)視覺(jué)圖靈測(cè)試，而不是說(shuō)這是最低可行的產(chǎn)品測(cè)試。所以我們需要一種方法來(lái)創(chuàng)建更平滑的焦點(diǎn)，而它可以做到。

通過(guò)堆疊六個(gè)元件，你是以二次方增加。你得到的是64個(gè)焦點(diǎn)狀態(tài)。這是一段真實(shí)的視頻。顯然，這是一個(gè)好視頻。我們?cè)诮M裝部件時(shí)非常小心。

如果這還不夠，你可以再加一個(gè)可切換半波片，再加一個(gè)PDP，這樣你就可以達(dá)到128個(gè)焦點(diǎn)狀態(tài)，256個(gè)焦點(diǎn)狀態(tài)。根據(jù)馬蒂·班克斯（Marty Banks）和其他人的研究，在某種程度上，人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)無(wú)法解析這種差異。

這就是當(dāng)你從第一原理開(kāi)始的電子變焦系統(tǒng)。你會(huì)問(wèn)，當(dāng)光源是偏振光，照明是變色，分辨率不是視網(wǎng)膜分辨率的時(shí)候，我可以用虛擬現(xiàn)實(shí)做什么？你最終會(huì)得到這樣的東西，為虛擬現(xiàn)實(shí)量身定做，而你會(huì)展示給別人看。

這就是它的樣子。這是通過(guò)一個(gè)真實(shí)原型拍攝的畫(huà)面，它包含了真實(shí)原型所面臨的所有挑戰(zhàn)。就像這里的其他創(chuàng)業(yè)公司一樣，你什么也看不到，因?yàn)檫@是我們的目標(biāo)。你不會(huì)注意到閃爍，亮度的變化，顏色的變化。當(dāng)然，這需要大量的研究人員在第五階能力下實(shí)現(xiàn)。

好。這很好。在一家沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)的創(chuàng)業(yè)公司是一件令人興奮的事情。在某個(gè)時(shí)候我會(huì)推薦給你們所有人。那是我們的創(chuàng)業(yè)公司。

現(xiàn)在，我們是科學(xué)家。我們撰寫(xiě)這些論文的原因是我們喜歡這個(gè)階段的開(kāi)始，構(gòu)思一些古怪的想法并將它們實(shí)現(xiàn)。所以我想和大家分享一些Display Systems Research認(rèn)為屬于通過(guò)視覺(jué)圖靈測(cè)試任務(wù)一部分的古怪新想法。

首先是對(duì)我來(lái)說(shuō)非常珍貴的東西。在這個(gè)演講中，我已經(jīng)告訴過(guò)你好幾次了，我走進(jìn)電子商店，我很失望，因?yàn)槲乙槐橛忠槐榈乜吹酵瑯拥碾娨?。我告訴你，當(dāng)來(lái)第一次看到高動(dòng)態(tài)范圍電視時(shí)，我感到無(wú)比振奮。我當(dāng)時(shí)說(shuō)，好，好，好。這真是了不起。

感覺(jué)就像我第一次看到高清電視。感覺(jué)就像是陽(yáng)光下的新鮮事。到目前為止，還沒(méi)有人嘗試過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)中的HDR。原理非常好理解，因?yàn)檫@很難做到。

我們甚至不知道這是否重要。我喜歡解決那些我們不知道是否重要的問(wèn)題。視覺(jué)調(diào)節(jié)是否重要呢？我們很快就會(huì)知道。

HDR是否重要呢？嗯，我當(dāng)然知道這可以帶來(lái)非常好的體驗(yàn)，但必須有人來(lái)構(gòu)建這個(gè)功能。這是DSR喜歡做的事情，或者說(shuō)至少我喜歡做這樣的事情。

當(dāng)然，我們想要的是更亮。我真的很想前往虛擬現(xiàn)實(shí)海灘，并感受太陽(yáng)光射進(jìn)眼睛的感覺(jué)。當(dāng)然，我想看到黑色更黑。現(xiàn)在，為了說(shuō)服某人，你需要告訴他們不需要在虛擬現(xiàn)實(shí)中佩戴墨鏡。

所以拿出一個(gè)亮度計(jì)，走進(jìn)一個(gè)正常的辦公環(huán)境，你會(huì)發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)并不能創(chuàng)造出所需的亮度范圍。請(qǐng)看看顯示器后面的數(shù)字，它比最亮的VR頭顯要高出2.5倍。所以，我們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)中的亮度大約為100尼特。

最好的消費(fèi)類(lèi)電視大約是2000尼特。很明顯，它們需要接到墻壁的插座。它們比VR頭顯的背光要厚得多。當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)逼真的現(xiàn)實(shí)，我們需要10億尼特。

對(duì)于AR，我們擔(dān)心的是能不能在10000億尼特里面保留10億？在虛擬現(xiàn)實(shí)中保留10億尼特是一個(gè)非常不同的問(wèn)題。同樣，這是推動(dòng)這一領(lǐng)域向前發(fā)展的早期研究。

下面是Yang Zhao，團(tuán)隊(duì)里面的實(shí)習(xí)生和其他人的想法。他們說(shuō)，‘從第一原理來(lái)看，我們知道HDR VR需要改變一些事情。首先，我們應(yīng)該小心我們的光線。

從光源，LED或者其他什么開(kāi)始。聚焦。讓它經(jīng)過(guò)一個(gè)工程設(shè)計(jì)的擴(kuò)散器。這就是我們所說(shuō)的定向背光。

因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)獨(dú)一無(wú)二，不像墻上的那些電視，它們只需要為我工作，一次只能為一只眼睛工作。這意味著每一個(gè)光子都可以瞄準(zhǔn)視窗。這將有助于提高亮度，然后你可以利用雙重調(diào)制的老把戲來(lái)獲得對(duì)比度。

但下面是你還沒(méi)有看到一個(gè)VR頭顯的原因。你需要一個(gè)目鏡。如果你使用菲涅耳透鏡或其他光學(xué)元件，你通常會(huì)失去通過(guò)這種雙重調(diào)制方式產(chǎn)生的所有對(duì)比度。

所以我們建造了一個(gè)時(shí)間機(jī)器。我們很多研究就是這樣開(kāi)始。這是第一階，因?yàn)闆](méi)有學(xué)術(shù)委員會(huì)會(huì)接受它。因?yàn)樗^(guò)基礎(chǔ)了。

但我們需要看看我們是否認(rèn)為HDR值得做。所以這是我們建造的原型。一個(gè)DMD投影儀和一個(gè)可見(jiàn)于VR頭顯的LCD。這是一個(gè)（聽(tīng)不清）高動(dòng)態(tài)范圍顯示器。

但我們把它和高對(duì)比度目鏡結(jié)合起來(lái)，我們沒(méi)有選擇菲涅耳透鏡。它太大，太重了，不能放到頭顯里面，但它能夠在6000尼特的水平下維持了亮度和對(duì)比度。

我們繼續(xù)說(shuō)下去。你會(huì)看到一臺(tái)非常好的HDR電視，因?yàn)檫@不是頭戴式。沒(méi)有對(duì)它進(jìn)行追蹤。它只是向我們說(shuō)明了這種組件可行，亦即如果你愿意接受一個(gè)巨大的目鏡，它可以保持顯示器的對(duì)比度。

所以你問(wèn)，我們有沒(méi)有制造一個(gè)可以穿戴的頭顯呢？非常接近。我們是來(lái)分享我們的研究。所以Yang Zhao和他的實(shí)習(xí)生發(fā)表了這個(gè)。

創(chuàng)造世界上第一個(gè)HDR頭顯的第一步，這是一個(gè)折疊光學(xué)。從一個(gè)（聽(tīng)不清）風(fēng)格的投影儀開(kāi)始，你可以將其組合成一個(gè)導(dǎo)光板，在設(shè)計(jì)上要小心，你可以折疊所有的一切。這個(gè)你可以戴在頭上。

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再次強(qiáng)調(diào)，我們是研究人員。我們會(huì)做創(chuàng)業(yè)者的事情。我們會(huì)讓你為變焦設(shè)備感到驚嘆，但真正讓我們興奮的是這些東西，亦即不確定它是否值得研究的最開(kāi)始。

好吧。我想再告訴你一個(gè)項(xiàng)目。你可以通過(guò)論文了解這個(gè)項(xiàng)目。很多人可能對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)持懷疑態(tài)度。所以你來(lái)這里是因?yàn)檫@是一個(gè)AR大會(huì)。

好吧，我告訴你，我的團(tuán)隊(duì)意見(jiàn)不統(tǒng)一。像我一樣，有些人相信虛擬現(xiàn)實(shí)是最偉大的敘事媒介。它是嘗試捕捉和再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的漫長(zhǎng)歷史鏈條的最終結(jié)局。

但是AR，AR本身就非常有趣。所以，對(duì)于你之前看到的那些論文，我的團(tuán)隊(duì)中大約有一半的人，包括加入FRL之前和之后的人，他們都專(zhuān)注于制造AR眼鏡，眼鏡形態(tài)，大視場(chǎng)，大視窗，精美的系統(tǒng)。而且在這篇論文中，我們所采用的許多方法并不是波導(dǎo)顯示，而是另一種選擇：視網(wǎng)膜投影。

我們團(tuán)隊(duì)的安德魯·馬洛尼（Andrew Maimone）最近首創(chuàng)了使用全息透鏡近眼離軸投影儀的想法，通過(guò)光學(xué)折疊方式創(chuàng)建出非常寬視場(chǎng)的眼鏡。你們中的許多人應(yīng)該熟悉這項(xiàng)研究。如果你沒(méi)有，請(qǐng)谷歌搜索一下。你會(huì)喜歡的。這是一項(xiàng)了不起的研究。

延伸閱讀：Facebook展示迄今最輕薄VR頭顯原型：基于全息光學(xué)和偏振光學(xué)折疊

唯一的問(wèn)題是光學(xué)擴(kuò)展量。當(dāng)然，他在論文中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)非常寬的視場(chǎng)，但你必須在論文中睜大雙眼尋找視窗，因?yàn)橐暣安⒉淮嬖?。所以現(xiàn)在視網(wǎng)膜投影的問(wèn)題是，如果你轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，你可以獲得一個(gè)很大的視場(chǎng)，但沒(méi)有視窗。

也就是說(shuō)你戴上這個(gè)設(shè)備的時(shí)候，圖像就會(huì)消失?；蛘吣愀鼘?shí)際一點(diǎn)。你轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕使興奮感降低。你得到了一個(gè)不太令人興奮的視場(chǎng)和一個(gè)不錯(cuò)的視窗。這是我們?cè)趬?duì)面沒(méi)有看到大量自由空間視網(wǎng)膜投影的原因之一。

大多數(shù)人在不同的設(shè)計(jì)空間努力，因?yàn)樗麄冞€沒(méi)有完全破解這個(gè)光學(xué)擴(kuò)展量難題。我們正在探究一些想法，非常早期的想法，并希望以此來(lái)來(lái)激勵(lì)大家。不僅僅是為了推動(dòng)公司向前發(fā)展，同時(shí)要鼓勵(lì)大家，告訴大家這個(gè)方向或許存在一定的機(jī)會(huì)。這就是安德魯發(fā)表這篇論文的初衷，他是為了鼓勵(lì)大家，告訴大家進(jìn)行關(guān)于自由空間的研究或許會(huì)很有趣。

所以這里有了一個(gè)解決方案。當(dāng)然，我們可以回到大視場(chǎng)設(shè)計(jì)，讓眼睛動(dòng)起來(lái)，你知道解決辦法是什么。你們都聽(tīng)到了。它的變焦方式不同。

如果我們有一個(gè)眼動(dòng)追蹤器和一個(gè)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，我們可以控制出射光瞳。就像你聽(tīng)過(guò)注視點(diǎn)追蹤概念。再次說(shuō)明，就像變焦系統(tǒng)。這個(gè)控制回路是由自適應(yīng)光學(xué)和眼動(dòng)追蹤共同處理。

光瞳控制如果有效，我們就有可能解決視網(wǎng)膜投影的問(wèn)題。我相信你們很多人都在朝這方面努力。你可能沒(méi)有無(wú)法這么自由地談?wù)撃阏谧龅氖虑?。我希望你能解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)檫@可能是一個(gè)解決AR挑戰(zhàn)的好方法。

你們中的很多人研究它的方式可能和我們一樣，第二階，第三階，第四階。你有了一個(gè)想法。我們把激光陣列放在眼鏡對(duì)應(yīng)太陽(yáng)穴的位置怎么樣。我們采用一種非常有奇特的全息光學(xué)元件怎么樣。

這就是我午餐時(shí)喜歡談?wù)摰脑掝}。你會(huì)在一小時(shí)內(nèi)找到50個(gè)點(diǎn)子。如果你在面試中詢(xún)問(wèn)別人，你會(huì)得到較少但更好的想法，因?yàn)樗麄兿氆@得這份工作。如果你詢(xún)問(wèn)一個(gè)全職研究員，你會(huì)得到更少但可能是一個(gè)有效的想法。

這是一個(gè)解決研究問(wèn)題的好方法。不過(guò)，我認(rèn)為在行業(yè)內(nèi)部，我有機(jī)會(huì)在更基礎(chǔ)的階梯工作。所以在我們的團(tuán)隊(duì)里，我們實(shí)際上是從第一階開(kāi)始。我們聘請(qǐng)了一位博士后卡維塔·拉特南（Kavitha Ratnam），我們讓她不要去考慮你會(huì)怎么控制，而是考慮控制的要求。

所以，從第一原理開(kāi)始，卡維塔和斯坦福大學(xué)的羅伯特·康拉德（Robert Konrad）合作，從你們都知道的和喜歡的眼睛模型開(kāi)始。他們提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：我們需要控制嗎？需要。

我們是否只需要在二維空間中實(shí)現(xiàn)控制呢？當(dāng)眼睛在三維空間中移動(dòng)時(shí)，我們需要控制嗎？例如，當(dāng)你的眼睛在眼窩里旋轉(zhuǎn)時(shí)，適眼距就會(huì)改變。我們是否需要通過(guò)改變投影儀的縱搖，橫搖和垂搖來(lái)實(shí)現(xiàn)控制呢，或者至少調(diào)整非冗余的兩度呢？

據(jù)我們所知，沒(méi)有人探究過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。每個(gè)人都跳到第二階、第三階、第四階。所以我想你得從基礎(chǔ)開(kāi)始。

你的出射光瞳有多大？你的入射瞳孔有多大？你需要多大程度的控制？因?yàn)樗鼘儆?D，所以會(huì)很快變得很難。也許每個(gè)從事其他架構(gòu)的人都是對(duì)的。

所以我鼓勵(lì)你看看卡維塔和羅伯特的研究。他們已經(jīng)建立了一個(gè)端到端的ZMAX模型，在這里你可以研究Vignetting、MTF和模擬需求。所以當(dāng)你裁剪的時(shí)候，是否可以失去一半的圖像？這些都是你可以問(wèn)的簡(jiǎn)單問(wèn)題。請(qǐng)讀一下具體的論文。

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好了，是時(shí)候被人踢下臺(tái)了。我們來(lái)總結(jié)一下PPT。這是我在Display Systems Research團(tuán)隊(duì)的最新進(jìn)展。五年半之后，與我們大多數(shù)過(guò)去的工作相比，在更廣泛的研究領(lǐng)域里工作要更加有趣。

從第一階開(kāi)始，我們?cè)噲D推動(dòng)基礎(chǔ)視覺(jué)科學(xué)，從而推動(dòng)我們的系統(tǒng)需求。在第二階到第四階的黃金時(shí)間里，我們還有很多還沒(méi)有準(zhǔn)備好的想法。我們偶爾會(huì)進(jìn)入初創(chuàng)公司模式，在第五階或更高階領(lǐng)域做一些事情，比如Half Dome。我們很高興能在SPIE XR拋磚引玉。當(dāng)然，我們希望能激勵(lì)其他人。

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