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（映維網 2020年12月23日）在映維網早前分享的SIGGRAPH 2020論文《Towards occlusion-aware multifocal displays》中，卡內基梅隆大學和Technion的研究人員演示了如何利用全新的ConeTilt運算符實現遮擋感知型多焦點顯示器。 相關論文：Towards occlusion-aware multifocal displays 具體而言，人類視覺系統利用一系列的線索來感知深度，包括視差、視覺調節、運動視差和遮擋。為提供一種沉浸式用戶體驗，虛擬現實顯示器必須能夠同樣提供所述的線索。多焦點顯示器是滿足視覺調節提示的經典方法之一。它將虛擬內容放置在多個焦平面之上，而每個焦平面的深度不同。然而，靠近眼睛的焦平面內容無法遮擋遠方的焦平面內容。這會減損遮擋線索，并由于散焦模糊溢出而降低深度不連續位置的對比度。 這篇論文利用能夠提供額外自由度的ConeTilt運算符來實現遮擋感知型多焦點顯示器，方式是傾斜顯示面板的每個像素所發射的光錐。團隊發現，對于具有相對簡單遮擋配置的場景，傾斜光錐可以提供與物理遮擋相同的效果。研究人員證明ConeTilt可以輕松使用純相位空間光調制器來實現。利用一個實驗室原型，卡內基梅隆大學和Technion證明了遮擋線索的存在和深度邊緣顯示對比度的增加。 日前，Siggraph采訪了項目的兩位研究人員卡內基梅隆大學博士生Rick Chang和副教授Aswin Sankaranarayanan。下面是映維網的具體整理： 可以談談論文描述的研發過程嗎，你們的靈感是什么？ Rick Chang：ConeTilt顯示器是一個令人愉快的副產品。我們原本是希望解決多焦顯示器的遮擋問題，我們的初衷是利用光場顯示器代替顯示面板，并通過角度分辨率來控制虛擬對象發出的光。但我們很快發現，我們需要的角分辨率太高，而這會大大降低分辨率。我們同時考慮使用相位空間光調制器（SLM）來局部控制光場顯示的空間角度平衡，但這使得系統過于復雜。后來，我在一次乘坐公共汽車時思考這個問題，看著路過的汽車，我突然意識到，要創建遮擋，我們只需要傾斜整個光錐。我非常興奮并直接走進Aswin的辦公室，在白板勾勒了一張圖表。這就是我們提出ConTilt的由來。 Aswin Sankaranarayanan：一切都是Rick的功勞。他當時非常興奮地來到我的辦公室，在我的白板勾勒出了所述想法。當他說完之后，我馬上就信服了。 下面談談技術方面。你是如何開發多焦點顯示技術的呢？ Rick Chang：我是在2018年寒假的時候構建了這個顯示器。我們的實驗室剛剛買來了我們的第一個相位SLM。Aswin和我正試圖弄清楚如何使用它：從安裝、校準、選擇光源到讓它顯示出漂亮的圖像。我整個圣誕節都在實驗室里度過。是Anat（Anat Levin，論文的另一位作者）幫上了忙。她積極參與，提出了大量有用的建議和見解。她人在以色列，所以我們不得不用網絡攝像頭來一個一個地檢查原型。光學裝置的遠程調試非常有趣。 在我看來，提高圖像質量的關鍵是安裝在顯示面板上的field lens。加入field lens使我們的推導更簡單，相位函數更容易直觀地理解。最大的挑戰是如何將透明相位SLM像素與DMD（數字微鏡設備）對齊。最后，我們通過改變偏振態，使相位SLM像振幅SLM一樣來解決這個問題。 Aswin Sankaranarayanan：這是一個艱苦的過程，因為我們在制作顯示器時發現了新的挑戰。Rick可能至少從零開始重建了三次原型。原型中有兩個痛點。第一個是必須對齊DMD和SLM，兩個陣列，像素對像素。第二個問題與光源有關；SLM最好使用單色光源，但這種光源會產生嚴重的散斑。最后，Rick使用了一個足夠窄的LED，它不會出現嚴重的相位失真，并且在這個過程中避免了散斑。 在SIGGRAPH 2020大會的演示中，你們最為興奮的是什么？ Rick Chang：對我來說，ConeTilt最令人興奮的地方是它能夠通過硬件設計減少計算量。設備密集的焦平面允許我們用Z-buffer創建一個精美的三維場景，所以我們不需要渲染散焦模糊。ConeTilt進一步提高了保真度，它允許我們的眼睛移動，同時保持遮擋線索，無需追蹤或重新渲染。只需簡單地改變顯示硬件就可以大大減少虛擬現實顯示系統的總體計算負擔，這非常酷。 Aswin Sankaranarayanan：對我來說，令人著迷的點是遮擋對深度感知的作用。 接下來的計劃是什么？ Rick Chang：ConeTilt提供了一種在高空間分辨率下生成和操縱光場的新方法。我有興趣了解這些功能是如何應用于虛擬現實顯示器以外的領域。 Aswin Sankaranarayanan：我走相反的路吧。多焦點顯示器將真正受益于SLM技術的進步。我們真的需要更好的調相裝置。我覺得這方面的進步真的可以讓ConTilt變得非常實用。 原文鏈接：https://news.nweon.com/81694 |
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