具有舒适三维显示界面的智能手机不再是奢望:中山大学研究小组成功研发光场显示新技术

2016年上半年的这个时候,VR、AR概念炒得很火。一时间,各方势力乘乱而起,泥沙俱下:有趁火打劫者,有虚张声势者,有浑水摸鱼者,也有隔岸观火犹豫彷徨者……到下半年,VR又坐上了“过山车”,陡然降落。各种“资本寒冬”、“VR已死”的论调甚嚣尘上。“匆匆忙忙”、“熙熙攘攘”过后,整个行业逐渐趋于理性。如今,泡沫破灭,真正的行业前行者,正在探索核心突破口……


1.虚拟现实,曾经昙花一现

稿件来源:电子与信息工程学院 | 作者:冯春华 | 编辑:彭楚裔 |
发布日期:2016-04-21 | 阅读次数:

虚拟现实历史之久远,超出你我想象。早在1935年,Stanley G.
Weinbaum在其小说中就提到以眼镜为基础,涉及视觉、嗅觉、触觉等全方位沉浸式体验的虚拟现实早期概念。这个在小说中描绘的美好梦境直到1968年计算机图形学之父Ivan
Sutherland首次进行了实验尝试,Ivan设计了第一款头戴式显示,因其头顶悬有大量设备,又被称为“达摩克利斯之剑”。该设备标志着头戴式虚拟现实设备(HMD)与头部位置追踪系统(Head
Tracking)的诞生,当时能显示的内容仅为8个顶点的立方体。

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(1968年,Ivan Sutherland 设计的头戴式显示器)

伴随观感的头痛、恶心等是三维显示技术面临的顽疾,其主要来源于传统体视技术固有的聚焦-会聚冲突。该冲突和人体的生理习惯相悖,导致由观察者眼部肌肉控制的关注距离在投影面和显示物点间频繁转换,从而引起头痛、恶心,甚至诱发疾病。
中山大学电子与信息工程学院刘立林、物理学院滕东东和庞志勇组成的研究小组创新性地提出一种面向智能手机的光场显示技术,实现了光场技术在薄光学结构中的应用,从生理层面上避免了聚焦-会聚冲突带来的视觉不适,使具有舒适三维显示界面的手持终端不再是奢望。

而“虚拟现实(Virtual Reality)”这一术语最早由美国VPL公司创建人Jaron
Lanier在20世纪80年代初正式提出,并一直沿用到今天。在经历了20世纪80奥门金沙手机娱乐网址,~90年代的多次商业化尝试后,虚拟现实最终还是昙花一现,并没有像智能手机一样被大众消费者接受。究其原因,主要是因为当时的虚拟现实产品并没有带来用户所期望的效果。

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直到跨过千禧之年,虚拟现实产业再次迎来发展浪潮。随着相关技术的沉淀积累,以及国际科技巨头的加入,虚拟现实在近几年发展迅猛,也引起了大众的广泛兴趣。

研究组采用OLED微显示屏和创新性的光学结构,在所研制的样机上成功验证了技术的可行性。该技术不但大幅降低光场技术对显示系统带宽的要求,更具价值之处在于其具有薄的光学结构,首次使光场三维界面在智能手机上的应用成为可能。该研究成果发表在光学工程领域的权威期刊《Optics
Express》(24:4421-4430,2016),成为该期下载最多次的文章,并被OSA和AIP联合推荐至著名科学媒体Phys.
Org.进行了题为“Shrinking 3D technology for comfortable smart phone
viewing”专访报道。
中山大学拥有该技术的自主知识产权,已申请国内、国际发明专利。下一步,该研究小组将致力于将该技术应用于虚拟现实、增强现实领域,有望实现基于光场技术的虚拟现实、增强现实系统。

2.最难满足“挑剔”的人眼