微软最新黑科技：让普通大小眼镜显示全息

按：全息技术一直是个自带话题属性的名词，许多技术在宣传时都想与它搭界，但事实上真的用上全息技术的产品是少之又少，即使微软售价昂贵的HoloLens 也不是全息家族的一员。想得到真正的全息影像，你需要一个由激光生成的3D 图像，而想将这套复杂的系统整合进可穿戴设备，可不是件容易事。不过，最近微软在该领域取得了重大进展，它们的研究人员开发出了一款真正的近眼全息屏幕，甚至可以装进普通的黑框眼镜。

据了解，在这项新技术中，微软用到了镜片和硅基液晶，但光学引擎目前采用的还是外置方案。不过，微软已经很棒了，它们居然能利用自动矫正在如此便携的体积下实现可用的全息图像，而且用户能顺利读取像素级的细节，实在是不简单，要知道传统的数字全息图像总是与噪点、低反差、低分辨率和单色显示为伍。此外，研究人员还实现了80 度的视场范围。

同时，微软还通过生成的全息影像解决了不少问题。研发团队在这里用到了眼部追踪渲染（像素级细节的来源）和GPU 驱动算法，它们是实时（刷新率可达90-260 Hz）高分辨率全息影像的“流水线”，而视觉矫正、像差矫正和聚焦控制技术则是“质检员”，有了这两个“质检员”，你就不用再佩戴矫正眼镜来补偿散光或其他视力问题了（眼镜一族的福音）。同时，还能实现平滑且自然的影像焦点过渡。

下面我们来详细讲解这三个“质检员”，它们也是微软原型产品上的亮点功能：

聚焦控制（Focus Control）

切换焦点能力应该是近眼显示器的标配功能：它能解决聚焦与视察冲突，让图像焦点能与人眼的焦点在透明屏幕上相匹配。与可变焦距、多交点和光场显示器不同，全息显示器能提供单像素聚焦控制，几乎不会出现离散化现象。

下图中，微软展示了其原型产品的高分辨率和高画质图像。注意龙的胸口部位，这里是焦点，完全对上了焦，清晰度相当高，而离胸口较远的部位则处于虚焦状态。

视觉矫正（Vision Correction）

视觉矫正是第二项标配功能，它能修复用户的视力缺陷。有了这项功能，眼镜一族（无论近视、远视或是散光）就可以摘掉眼镜体验AR 了。

下图就展示了全息屏幕纠正散光的能力。在左图中，微软展示了视力良好用户看到的图像，而中间的图则是散光病人戴上圆柱形透镜看到的图（线条稍显模糊）。右图则是经过视觉校正后的图像，右图的清晰度接近左图，全面超越了使用传统矫正方式的中图。

像差矫正（Aberration correction）

有了像差矫正，全息屏幕就能实现软件级别的光学矫正。这样一来，光学架构的设计就能走向新路子。在这款原型产品上，微软的研究人员实现了像素级的任意光学矫正。这就像用了一堆独立的复杂镜片对图像中每个点进行了重构。

在下图中，微软展示了离轴光学结构下的视图。在左上图中，全息图并未经过像差矫正，散光现象非常严重，同时还伴随着桶形畸变的出现。右上图则用上了像差矫正，图上的线条重新清晰了起来。下图则是像差矫正作用下高画质的复杂全息影像。

在公布这项新技术时，微软也做了补充说明，研究人员明确表示这款产品的出现并不代表微软要从这里找突破口，更不是微软AR 产品的路线图，因为这项技术还面临许多限制。除了需要外置光学引擎，这款眼镜暂时只能呈现单视场的图片。同时，立体影像也是一个坎，想实现这样的效果，微软必须扩大眼镜的后透光孔。此外，这款原型产品还没有搭载类似头部追踪和定位等功能，因此离量产还有很远呢。

当然，如果研发人员能突破这些限制，让万事具备，我们就能用上真正的便携版全息眼镜了。到时，无论是医生、设计师还是游戏玩家，都能轻松的沉浸在AR 世界中了，而现在想拥有神奇的AR 体验，你的脖子必须足够有力。