Varjo XR-4凝視自動(dòng)對(duì)焦XR頭顯

Varjo將可變焦距攝像機(jī)傳遞系統(tǒng)引入虛擬和混合現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)。在這篇文章中，Varjo詳細(xì)介紹了在其產(chǎn)品Varjo XR-4焦點(diǎn)版的凝視自動(dòng)對(duì)焦功能。

可變焦距光學(xué)系統(tǒng)的必要性

如今，市面上的大多數(shù)XR HMDs都使用定焦光學(xué)系統(tǒng)，這意味著顯示焦距是不能改變的。人眼可以分辨高達(dá)大約每度60像素的細(xì)節(jié)，但定焦光學(xué)器件的問(wèn)題在于，實(shí)際上，它們?cè)?0 PPD左右就會(huì)達(dá)到分辨率極限。

這是因?yàn)樾枰胶猓阂环矫妫R頭光圈需要足夠小以適應(yīng)景深以覆蓋目標(biāo)PPD下的整個(gè)工作范圍，例如從20cm到無(wú)窮大。另一方面，孔徑不能太小，因?yàn)樾枰欢康墓獾竭_(dá)傳感器，以便圖像處理器產(chǎn)生無(wú)噪聲的高質(zhì)量圖像。并且這些光需要非常接近衍射極限，以避免縮小孔徑實(shí)際上降低有效分辨率。曝光時(shí)間也不能做得太長(zhǎng)，因?yàn)閄R HMDs需要高速攝像(至少90Hz)，例如，在快節(jié)奏的訓(xùn)練場(chǎng)景中，曝光時(shí)間甚至必須降低到1/90s以下，以減少運(yùn)動(dòng)模糊。

出于類(lèi)似的原因，手機(jī)早就從定焦相機(jī)過(guò)渡到了變焦相機(jī)。事實(shí)上，人眼也是一種可變焦距光學(xué)系統(tǒng)。Varjo如今將可變焦距攝像機(jī)直通系統(tǒng)引入XR頭顯市場(chǎng)。

凝視驅(qū)動(dòng)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)

可變焦距和固定焦距相機(jī)的景深

可變焦距相機(jī)以DoF為代價(jià)強(qiáng)化了PPD和到達(dá)傳感器的光量，一次只允許很小的距離范圍對(duì)焦。現(xiàn)在的問(wèn)題變成了：我們?nèi)绾卧谡_的距離聚焦，以及我們?nèi)绾巫銐蚩斓刈龅竭@一點(diǎn)？

你可能熟悉手機(jī)的對(duì)焦方式：在屏幕上點(diǎn)擊一個(gè)物體，相機(jī)會(huì)評(píng)估不同的對(duì)焦距離，并選擇提取物體最高頻率的距離。這對(duì)于XR HMDs來(lái)說(shuō)并不友好。

XR-4 Focal Edition擁有精心校準(zhǔn)的光學(xué)系統(tǒng)、及其快速的對(duì)焦致動(dòng)器(從一端到另一端不到一毫秒)——最重要的是，Varjo開(kāi)發(fā)了一種模仿人眼的新型自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)。

用激光雷達(dá)和視線跟蹤確定焦距

其原理是使用先進(jìn)的激光雷達(dá)深度傳感器以200赫茲的頻率追蹤使用者的目光，最終實(shí)現(xiàn)比人眼更快地調(diào)整到正確的焦距。最終的結(jié)果是盡可能自然的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變焦：無(wú)論看向哪里，使用者都會(huì)看到對(duì)焦的圖像，對(duì)焦速度非常快，以至于大多數(shù)情況下我們不會(huì)發(fā)掘變焦的過(guò)程。如同一開(kāi)始就沒(méi)有通過(guò)攝像頭看現(xiàn)實(shí)世界一樣。

Varjo可以通過(guò)選擇與凝視聚焦距離相關(guān)的凝視位置周?chē)募す饫走_(dá)深度樣本來(lái)消除對(duì)焦困難的情況，例如凝視手指之間的物體。你可能會(huì)擔(dān)心，在注視點(diǎn)之外，物體可能沒(méi)有聚焦。XR-4 Focal Edition的光圈大約是人類(lèi)虹膜的大小，因此即便是遇到類(lèi)似情況其也能像人眼一樣工作。

任務(wù)關(guān)鍵型工作的主要優(yōu)勢(shì)

從30PPD到50PPD

在真實(shí)世界中，我們周?chē)膸缀跛袞|西都是為人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的分辨率而設(shè)計(jì)的，無(wú)論是我最喜歡的雜志的字體大小，還是我電腦顯示器的分辨率，或者是鍵盤(pán)上字體的大小。

如果在XR中沒(méi)有達(dá)到人眼的分辨率，會(huì)迫使你把你正在看的東西靠近你的眼睛，有效地改變你的自然行為。這在許多用例中是不可能實(shí)現(xiàn)的，尤其是在高級(jí)培訓(xùn)中。你用來(lái)訓(xùn)練的儀器已經(jīng)被仔細(xì)地優(yōu)化以適合人類(lèi)的視覺(jué)，你的頭會(huì)被要求固定于特定的位置。因此在虛擬訓(xùn)練中飛行員無(wú)法探過(guò)頭去讀儀表，因?yàn)樵趯?shí)際情況下你不會(huì)這么做。Varjo XR-4焦點(diǎn)版的可變焦距功能允許通過(guò)攝像頭像用你的眼睛一樣看清真實(shí)世界。