Você já se sentiu tonto ou enjoado depois de assistir a um filme 3D ou usar um fone de ouvido de realidade virtual? Se então, é provavelmente porque você foi subconscientemente capaz de detectar as diferenças sutis entre a cena 3D virtual apresentada a você e o mundo real.

O Santo Graal para telas 3D é produzir uma cena que, aos nossos olhos, é indistinguível da realidade. Para alcançar isto, a exibição precisaria enganar todas as pistas perceptivas que o sistema visual humano utiliza para sentir o mundo. Nossos olhos percebem uma ampla gama de cores, uma grande variedade de intensidades, e inúmeras dicas para perceber a profundidade. Entre estes, indiscutivelmente o mais difícil de enganar é a capacidade de percepção de profundidade. Acontece que isso tem implicações imensas para TVs 3D, filmes, dispositivos de realidade virtual e aumentada.

Nossos olhos percebem a profundidade usando duas pistas dominantes. A primeira sugestão é chamada de vergência, onde os olhos giram para trazer o mesmo objeto para o centro do campo em ambos os olhos; quando o objeto está próximo (digamos, perto do seu nariz), os olhos giram muito para se fixar nele e quando está longe, eles giram menos. Esta é uma dica forte para perceber a profundidade. A segunda sugestão é chamada de acomodação, onde o olho muda a distância focal da lente ocular para trazer um objeto para o foco. Muito parecido com uma câmera, um objeto parece nítido apenas quando o olho está focalizado nele. Vergência e acomodação impulsionam uma à outra, ou seja, quando os olhos se fixam em um objeto usando a vergência, as dicas de acomodação garantem que o objeto entre em foco. Sem este acoplamento estreito entre vergência e acomodação, não seríamos capazes de ver o mundo em toda a sua nitidez e também não seríamos capazes de perceber a profundidade.

Pesquisadores da Carnegie Mellon University (CMU) desenvolveram uma nova tecnologia para permitir sinais de acomodação natural em monitores 3D. A tecnologia funciona gerando muitos visores virtuais localizados em diferentes profundidades. As profundezas estão densamente dispersas o suficiente para que não possamos diferenciá-las do mundo real, pelo menos em termos de percepção de profundidade. Essa ideia de colocar camadas de monitores em profundidades diferentes não é nova; Contudo, a tecnologia proposta pelos pesquisadores CMU pode gerar uma ordem de magnitude a mais de telas do que os métodos existentes, proporcionando assim uma imersão sem precedentes. A Figura 1 compara um display VR típico com o display proposto. Como pode ser visto, a exibição proposta altera a lente usada em exibições VR típicas para uma que pode modificar sua distância focal. Ao alterar a distância focal em uma alta frequência, monitorando, e coordenar essa mudança com uma exibição rápida, a tela proposta supera as limitações enfrentadas pela maioria das telas existentes.

Um benefício de usar a tecnologia de exibição proposta pode ser visto na Figura 2. A cena mostrada na figura contém objetos em uma ampla faixa de profundidade. Por exemplo, a lua está no infinito, as nuvens estão a milhas de distância, as árvores estão a metros de distância, e a casa está a centímetros de nós. Capturamos a cena vista por uma câmera focada em diferentes profundidades - imitando a mudança de foco do nosso olho - e criamos um vídeo a partir dessas imagens. Observe que a câmera é totalmente independente da tela, o que significa que a tela não sabe onde a câmera está ou para onde nossos olhos estão olhando. Como pode ser visto no vídeo, a tela gera foco natural e sinais de desfoque, ou seja, um objeto se torna nítido quando é focado e embaçado quando o foco da câmera se afasta. Isso significa que o display gera a sugestão de acomodação.

Dispositivos de realidade virtual e aumentada podem se beneficiar significativamente deste trabalho. Os dispositivos de hoje produzem imersão ao satisfazer apenas a sugestão de vergência e, em geral, ignorando dicas de acomodação. Isso tem consequências para a experiência do usuário, levando a desconforto e fadiga após um longo uso. O trabalho da CMU mostra que as sugestões de acomodação não correspondentes também reduzem a resolução da tela devido ao desfoque de desfoque. Nesse sentido, a tecnologia desenvolvida na CMU é muito oportuna e pode abrir caminho para uma experiência de AR / VR muito mais envolvente.

Este artigo descreve o trabalho publicado e apresentado na conferência SIGGRAPH Asia em dezembro de 2018.

A National Science Foundation apoiou a pesquisa no âmbito de um Programa de Desenvolvimento da Carreira Inicial do Corpo Docente (CAREER).