Команда исследователей из Стэнфордского университета разработала необычную гарнитуру дополненной реальности. В ней вместо дисплеев, на которые выводится изображение, снимаемое камерой, с наложенным на него контентом используются специальные очки с метаповерхностной оптикой, а на их линзы проецируются голограммы.
В представленных сегодня на рынке гарнитурах дополненной реальности применяется принцип съемки реального мира камерами, объединения с цифровым контентом и демонстрации смешанного изображения через два небольших дисплея, расположенных в непосредственной близости от глаз пользователя. Так что, фактически он видит не реальный мир, на который накладывается виртуальная картинка, а оцифрованное изображение реального мира. Это представляет собой своего рода дополненную виртуальную реальность и, по мнению авторов проекта, не является настоящей дополненной реальностью. Чтобы человек воспринимал выводимый на маленьких экранах контент в масштабе реального мира, используется система линз, располагаемая между дисплеями и глазами. В конечном счете такой подход делает гарнитуру громоздкой, а реализм восприятия неполным.
Для преодоления этих проблем и создания настоящей дополненной реальности ученые задействовали иной принцип. В основе разработанного ими прототипа лежат достижения в области нанофотоники и технологии волноводных дисплеев, что позволяет проецировать голограммы на линзы очков, внешне схожих с обычными. Но это только внешне. На самом деле на поверхности линз вытравлены специальные нанометровые узоры, формирующие волноводы, что делает оптику метаповерхностной. Дополнительно к этому на обеих дужках установлены компактные голографические дисплеи, проецирующие изображение на эти узоры. Они, в свою очередь, отражают свет внутри линз и он попадает в глаза наблюдателя, создавая трехмерные голограммы. Разработанные исследователями нанофотонные волноводы были изготовлены на заводах Stanford Nanofabrication Facility и Stanford Nano Shared Facilities.
Еще одной сложностью в реализации концепции стала неточность в отображении глубины 3D-изображения, характерная для ряда голографических технологий, что нередко приводит к неудовлетворительному визуальному опыту, иногда вызывающему тошноту. Чтобы решить эту проблему, была использована созданная для проекта система на базе искусственного интеллекта, которая отвечает за оптимизацию глубины демонстрируемой пользователю голографической картинки.
Для усиления 3D-эффекта применяется не стандартное, а стереоскопическое изображение, немного отличающееся при просмотре левым и правым глазом. Таким образом, разработчикам удалось сделать очки, через которые без искажений видно реальный мир, а сверху на него накладываются полноцветные трехмерные голограммы, формирующие дополненную реальность с удовлетворительным визуальным опытом и при этом не вызывающие утомления или неприятных физических ощущений. К тому же их прототип имеет удобный форм-фактор, сопоставимый с обычными очками, который подходит для ношения в течение всего дня, а не только определенного периода времени.
Комментирует руководитель проекта Гордон Вецштейн, доцент кафедры электротехники Стэнфордского университета и эксперт в области пространственных вычислений:
«Наша AR-гарнитура выглядит для окружающих как обычная пара очков, но то, что видит ее владелец через линзы – это дополненная реальность с наложенным на просматриваемый сквозь линзы реальный мир ярким полноцветным 3D-контентом. Сегодня не существует ни одной AR-системы с сопоставимым по компактности форм-фактором и качеством 3D-изображения. До недавнего времени голографические дисплеи считались окончательной формой этой 3D-технологии, но так и не смогли добиться большого коммерческого успеха. Мы использовали их как часть своего более комплексного решения, что, возможно, станет для технологии новым этапом развития».
