在現(xiàn)實生活中,一件物品遮擋住另一件物品的事情十分常見。這種遮擋可以幫助我們的眼睛和大腦判斷物品在空間中的位置,并且令我們相信眼前的物品確實存在。然而,這對增強現(xiàn)實而言是一個巨大的挑戰(zhàn),因為你需要將虛擬物品與真實物品混合在一起。
增強現(xiàn)實在過去數(shù)年間已經取得了長足的進步,部分原因是微軟,蘋果和谷歌等科技巨頭的大力投入,他們提供的開發(fā)工具能夠幫助開發(fā)者創(chuàng)建更好的AR體驗。不過,盡管視覺質量正在不斷提高,今天的AR體驗最多只能將數(shù)字對象擺放在其他真實對象的前面。
為此,亞利桑那大學光學科學學院的研究人員正在研發(fā)相應的解決方案。他們研制出了一款特殊的增強現(xiàn)實顯示器原型,其中的虛擬對象能夠遮擋真實對象,并且同時被其他真實對象所遮擋,如圖所示:
論文合著者,亞利桑那大學的光學科學教授Hong Hua表示,這種顯示器像是一種望遠鏡系統(tǒng)(最初只是為單眼設計)。透鏡在空間光調制器上成像現(xiàn)實世界的視圖,這將用于制作一個掩模,幫助虛擬對象逐個像素地遮擋真實對象。調制后的光線和虛擬影像將通過目鏡傳輸?shù)侥愕难劬Α?br/>
值得一提的是,Hong Hua是神秘AR初創(chuàng)公司Magic Leap的一名顧問,并且是Magic Leap部分專利申請與授權專利的發(fā)明者,包括兩項于2017年審批通過的專利(一種支持雙重遮擋和透明控制的透視顯示器,與這一原型十分接近)。她并沒有解釋自己為Magic Leap所作的貢獻,只是表示這一學術性研究與Magic Leap并無關聯(lián)。不過,考慮到提供逼真視圖對AR的重要性,Magic Leap涉足這一方面的研究并不令人感到意外(對此,Magic Leap不予置評)。
Hua表示,要在AR中實現(xiàn)這種雙重遮擋,一個巨大的挑戰(zhàn)是處理光線,尤其是你需要能夠精確控制來自現(xiàn)實世界的光線,從而(比方說)將一個數(shù)字茶壺置放于壓縮空氣瓶前面,以及噴漆瓶后面。當前市場上的AR頭顯設備暫時無法實現(xiàn)這一點。
Hua表示,如果AR頭顯要實時做到這一點,你將需要一個深度傳感器(頭顯設備正越來越多地采用這一元件,比如說HoloLens)。
另外,要實現(xiàn)這種遮擋,硬件設備需要在變得更小。她指出,當前的原型相當笨重,因為她與自己的研究生Austin Wilson正在把重點放在降低系統(tǒng)成本上,而非令其變得更加緊湊。Hua表示,他們正在研究一種適合穿戴的新原型,但其仍將是頭盔大小的體積。
她說:“要將其集成至普通眼鏡大小的外形因子中可能需要一段時間?!?/p>
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