Há muita empolgação em torno dos fones de ouvido de realidade virtual (VR) que exibem um mundo simulado por computador e óculos de realidade aumentada (AR) que se sobrepõem aos elementos gerados por computador com o mundo real. Embora os dispositivos AR e VR estejam começando a chegar ao mercado, eles continuam sendo uma novidade porque a fadiga ocular os torna desconfortáveis ​​para uso por longos períodos. Um novo tipo de tela 3D poderia resolver esse problema de longa data, melhorando muito o conforto de visualização desses dispositivos vestíveis.

"Queremos substituir os módulos de display óptico AR e VR usados ​​atualmente por nosso display 3D para nos livrarmos dos problemas de fadiga ocular, "disse Liang Gao, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. "Nosso método pode levar a uma nova geração de visores 3D que podem ser integrados em qualquer tipo de óculos AR ou fone de ouvido VR."

Gao e Wei Cui relatam sua nova exibição de mapeamento óptico 3D no jornal The Optical Society (OSA) Cartas de Óptica . Medindo apenas 1 x 2 polegadas, o novo módulo de exibição aumenta o conforto de visualização, produzindo dicas de profundidade que são percebidas da mesma forma que vemos a profundidade no mundo real.

Superando a fadiga ocular

Os fones de ouvido e óculos AR atuais apresentam duas imagens 2D de uma forma que induz o cérebro do espectador a combinar as imagens na impressão de uma cena 3D. Este tipo de exibição estereoscópica causa o que é conhecido como conflito de acomodação de vergência, o que com o tempo torna mais difícil para o espectador fundir as imagens e causa desconforto e fadiga ocular.

O novo display apresenta imagens 3D reais usando uma abordagem chamada mapeamento óptico. Isso é feito dividindo um display digital em subpainéis, cada um criando uma imagem 2D. As imagens do subpainel são deslocadas para diferentes profundidades enquanto os centros de todas as imagens são alinhados uns com os outros. Isso faz com que pareça que cada imagem está em uma profundidade diferente quando um usuário olha pela ocular. Os pesquisadores também criaram um algoritmo que combina as imagens, para que as profundidades pareçam contínuas, criando uma imagem 3D unificada.

O componente principal para o novo sistema é uma unidade de multiplexação espacial que muda axialmente as imagens do subpainel para as profundidades designadas enquanto desloca lateralmente os centros das imagens do subpainel para o eixo de visualização. Na configuração atual, a unidade de multiplexação espacial é composta por moduladores espaciais de luz que modificam a luz de acordo com um algoritmo específico desenvolvido pelos pesquisadores.

Embora a abordagem funcione com qualquer tecnologia de exibição moderna, os pesquisadores usaram um display de diodo orgânico emissor de luz (OLEDs), uma das mais novas tecnologias de exibição a ser usada em televisores comerciais e dispositivos móveis. A resolução extremamente alta disponível no display OLED garantiu que cada subpainel contivesse pixels suficientes para criar uma imagem nítida.

"As pessoas tentaram métodos semelhantes aos nossos para criar profundidades planas múltiplas, mas em vez de criar várias imagens de profundidade simultaneamente, eles mudaram as imagens muito rapidamente, "disse Gao." No entanto, esta abordagem vem com uma compensação na faixa dinâmica, ou nível de contraste, porque a duração de cada imagem é muito curta. "

Criação de dicas de profundidade

Os pesquisadores testaram o dispositivo usando-o para exibir uma cena complexa de carros estacionados e colocando uma câmera na frente da ocular para registrar o que o olho humano veria. Eles mostraram que a câmera podia focar em carros que pareciam distantes enquanto o primeiro plano permanecia fora de foco. De forma similar, a câmera poderia ser focada nos carros mais próximos enquanto o fundo parecia borrado. Este teste confirmou que a nova tela produz pistas focais que criam percepção de profundidade muito parecida com a forma como os humanos percebem a profundidade em uma cena. Esta demonstração foi realizada em preto e branco, mas os pesquisadores dizem que a técnica também pode ser usada para produzir imagens coloridas, embora com resolução lateral reduzida.

Os pesquisadores agora estão trabalhando para reduzir ainda mais o tamanho do sistema, peso e consumo de energia. "No futuro, queremos substituir os moduladores de luz espacial por outro componente óptico, como uma grade de holografia de volume, "disse Gao." Além de ser menor, essas grades não consomem energia ativamente, o que tornaria nosso dispositivo ainda mais compacto e aumentaria sua adequação para fones de ouvido ou óculos de realidade aumentada. "

Embora os pesquisadores não tenham atualmente nenhum parceiro comercial, eles estão em discussões com empresas para ver se o novo display poderia ser integrado em futuros produtos de RA e VR.