小扎秀了四台不卖的VR头显，我才明白真的元宇宙离我们还太远

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要解决的技术难题和体验痛点，太多太多了。
文｜杜晨 编辑｜VickyXiao 题图来源 Meta
扎克伯格肯定超级希望元宇宙 (metaverse) 赶快实现。不然，他也不会把公司的名字改成“元” (Meta)。
也许是出于这种等不及的心态，Meta 的元宇宙研发实验室 Meta Reality Labs ，让他体验了该实验室正在开发中的四款 VR 头显原型机。昨天，扎克伯格在Facebook 账号上发布了体验视频。
没错，关键词是“原型机”，是不卖的产品：臃肿、工业、电线到处乱飞，散热风扇裸置，甚至有的部件是用胶带粘起来的——可真是赛博朋克风满满。

图片来源：Meta
据扎克伯格的介绍，这几台原型机分别用于研究和解决各自的问题/痛点，具有不同的优化方向。他 表示：“我们的目标是把所有这 些技术，都塞到一个设备里，并且这台设备还要比现在市面上的任何 VR 头显都要更轻更薄。 ” 他还说， 这样的目标，在未来几年内就能实现。
然而根据硅星人的了解，这些 VR 头显原型机，有些在技术水平上甚至没有达到竞争对手已经在售的产品；更何况想要把这些技术都做到一台头显当中，而且要比 Meta Quest 2 更小的尺寸，至少从这些原型机目前的状态来看，简直不要更难了。
甚至可以说，扎克伯格这次想给我们看未来的 VR 头显技术有多厉害，看完视频我却只感觉到真正的VR/元宇宙，离我们有多远……
视频发布后，Meta 的股票更是在今天持续下跌……

| 接近人眼可接受最大限度的清晰度
“首先，我们需要实现完美的视网膜分辨率，也即每1度角60像素，”扎克伯格表示。
在 VR 领域，分辨率的进步已经不再用“几乘几”这种传统的方法来标示了。由于显示器距离人眼非常近，“角分辨率”成为了新的标准。
而光学专家和显示技术方面人士普遍认为，每1度角60像素 (60ppd) ，也即视界里平行和垂直1°的小方格里，一共有60x60=3600个像素的时候，就可以称之为“视网膜分辨率” (retinal resolution) 了。因为高于这个分辨率的话，人眼就无法再接受更多的信息，不会感觉更清楚了，所以这个分辨率也成为“眼限分辨率” (eye-limiting resolution)。
为了实现视网膜分辨率，Meta Reality Labs 在目前已经在售的 Quest 2 头显的基础上，开发了一款名为“Butterscotch”（奶油硬糖）的原型机：

图片来源：Meta

图片来源：Meta

据 Meta 透露，Butterscotch 的分辨率约为了 55ppd，已经非常接近每1度角60像素的“视网膜分辨率”水平了。

遗憾的是，想要做到如此高密度的分辨率，这台原型机只能牺牲了可视角度 (field of view) 。Butterscotch 的可视角度只有人眼正中心的60°左右，是 Quest 2 的一半左右，不过仍然比微软 Hololens 的54°强。

图片来源：Meta

如果你之前因为分辨率太低，用久了头晕而讨厌使用 VR 头显，那么 Meta 在分辨率上的努力应该能让你重新拾回一点信心。
直接对比来看，Butterscotch 的显示清晰度已经远超早年的 Oculus Rift和当前在售机型 Quest 2：

图片来源：Meta

在 VR 头显领域，Meta 并不是唯一正在冲击视网膜分辨率的厂家。高端头显品牌 Varjo 推出的 VR-3 型号头显已经超过了70ppd，甚至略微超过了行业认为的视网膜分辨率标准，而且可视角度达到了115°，比 Quest 2 的 110°还要稍微大一点。
很明显，Meta 要追赶的距离还长着呢。

图片来源：Varjo

| 人眼追踪和可变景深
之前在使用 VR 头显的时候，另一个会让我们感到不适应的点，就在于显示屏的对焦效果。
在用电脑或看电视的时候，屏幕距离我们的位置是固定的，眼睛对焦到屏幕距离上就可以了。然而当我们试图在 VR 头显的3D环境里观察或远或近的物体时，眼睛会自然地调整对焦距离，这就造成了一种视觉上的不适。
Meta Reality Labs 正在开发的第二款原型机 Half Dome，正在试图解决这个问题。

图片来源：Meta
Half Dome 是一款搭载了可变焦距/景深 (varifocal) 光学/数码融合成像技术的 VR 头显原型机。通过眼球追踪技术，头显能够以接近实时的超低延迟水平，追踪佩戴者眼球晶体的变化，并快速改变画面中虚拟的“对焦”效果，如下图所示：

图片来源：Meta

不过值得提及的是，可变景深光学技术在 Facebook VR 部门已经研究了很多年了，自从最早 Oculus 被收购就在进行了。在2020年 Facebook 曾经表示可变景深技术“基本已经准备好了” (almost ready) [1] 。然而到了2年后的2022年，我们看到仍然是原型机的状态……
真不知道这项技术什么时候才能真的准备好。
| 光学畸变

Meta Reality Labs 还希望解决目前在 VR 头显上普遍存在的光学畸变问题。简单来说，VR 头显有两种常见的光学畸变，第一种是位于画面边缘，类似于鱼眼镜头的效果；第二种则是画面移动畸变，也即随着佩戴者头部移动，画面移动过程中，可能会出现投射偏离、双眼画面不同步等情况，导致画面变形
Meta 没有太具体介绍这方面的技术细节，不过从一段非常短的视频中可以看到，他们在解决画面移动过程中畸变，已经实现了非常不错的效果。

图片来源：Meta
双眼画面的叠加一直能够完美保持，只有在画面边缘切换时的一瞬间会出现略微重影；
其次，即使头部快速移动画面投射的改变也不会发生幻灯片式的梯形畸变，能够看出在实时畸变消除方面有了非常不错的进步。
| HDR
Meta 正在开发中的最大、最重，也最酷的一台原型机，叫做 Starburst（星暴、光芒四射的亮光）。
据扎克伯格透露，Starburst 是已知的第一台支持超高亮度和高动态范围成像 (HDR) 的 VR 头显。

图片来源：Meta

然而做到这一切并不容易，Starburst 基本上是靠堆砌硬件才实现的当前效果，包括了更高亮度的光源、支持 HDR 双眼 VR 内容实时计算的显卡等。
由于整个系统功率过高，团队成员甚至直接安装了两枚裸露在外的散热风扇，来给硬件设备散热；甚至因为系统过重，根本没法用常规方法戴在头上，所以只能用两个把手扶着……

图片来源：Meta

聊到为什么要做HDR，扎克伯格指出“大自然环境下的亮度，通常能达到一般高清电视和高端显示屏的几十甚至上百倍。而且真实色彩也比一般的显示屏更鲜艳。”因此，为了让 VR 显示效果更接近真实，HDR 是一定要追逐的一个重要技术方向。
Starburst 的峰值显示亮度达到了惊人的20000尼特，是 MacBook Pro 的10倍还多。至于 HDR 内容显示效果，Meta 提供了一段非常短的视频，效果我们就不描述了，大家眼见为实吧：

图片来源：Meta
就连扎克伯格都承认，“这台机器非常不现实，我们更多是把它当作未来 HDR 技术研究和学习的试验田。”
HDR、解决光学畸变、实现可变景深，以及显著提高分辨率——把所有的这些技术结合起来，正好就是更接近真实的虚拟现实/元宇宙效果。
扎克伯格表示，未来的计划是把这些所有的技术，尽可能都塞到一台头显里面。更重要的是，这款产品还要比现在市面在售的所有 VR 头显都更轻、更薄。
他还透露，未来公司对于头显产品的计划是做两个产品线，一个平价亲民，和 Quest 2 系列一样；另一个则是像前面所说的这样，融合所有最先进的技术，面向真正的专业级消费者 (prosumer)，在“未来几年内”有可能推出。
反正从这次几台原型机的状况来看，我们可以明确的一点就是：至少从显示技术的角度上，如果想要做出这款面向专业级消费者的产品，以及实现真正的虚拟现实和元宇宙，还有太多太多的难关要克服。
但扎克伯格还是抱有很大希望的。他说：“距离能够在 VR 环境里还原请拿出完美清晰度的场景，这样的未来距离我们现在已经不远了。”
暂时只能给小扎一个大大的 “respect”了，也希望他能够实现宏伟目标，给股市和分析师们一记响亮的耳光。

图片来源：图虫创意

参考资料：
[1] Display Systems Research at Facebook Reality Labs (Conference Presentation) https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/11310/2566597/Display-Systems-Research-at-Facebook-Reality-Labs-Conference-Presentation/10.1117/12.2566597.full
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