Meta開發超過20個頭戴顯示器　「Mirror Lake」將成最終解決方案？

Meta創辦人暨執行長馬克祖克柏近日在全球媒體圓桌會議上，展示了一系列頭戴式裝置原型機。他強調這些原型機都是Meta在實驗室中製作，專為特定用途量身打造的自訂模型，但都不是可上市的產品。

Butterscotch原型機　在VR世界的視力達1.0

祖克柏認為，如何讓頭戴式裝置的解析度達到視網膜（Retina Display）等級，必須將顯示器的解析度提高到每度60像素左右，這個名為「Butterscotch」的最新原型機能帶來接近視網膜等級的解析度，可以讓使用者在VR世界中看到視力表上1.0的文字。

Meta Reality Labs（實境實驗室）首席科學家麥可亞伯拉什（Michael Abrash）補充道，「Butterscotch」原型機的解析度是已上市Quest 2裝置解析度的2.5倍。目前沒有任何顯示面板可在VR頭戴式裝置的完整視野中，支援接近視網膜級別的解析度。Butterscotch團隊所做的就是將視野縮小到Quest 2的一半左右，並採用一種新的混合鏡片，可達到更高的解析度。這類原型機非常笨重，遠遠不到可以上市的地步。

祖克柏說，「Butterscotch」原型機雖可將虛擬世界的顯示技術提升到視網膜等級，但其他的「圖像堆疊」仍無法提供逼真的視覺效果。

2016年，市場上已有Oculus Rift頭戴裝置及其手部控制器Touch，這是首次在虛擬世界中能出現雙手。但既然出現了雙手，隨之而來的對焦問題也浮現。 

祖克柏解釋，與人類眼睛不同，現有的VR光學技術採用無法移動或彎曲的固體鏡片，代表著焦點只能維持不變。因此，單靠顯示器的視網膜級別解析度並不足以解決問題。這些視網膜級顯示器還需要在各種距離支援每度60像素的對焦，讓使用者可以閱讀距離臉部很近的書，以至眺望樹上葉子的紋路細節等。

Rift原型機　採機械變焦技術

為了解決這個問題，Meta想出了一種方法，按照實際情況移動鏡片來改變焦距，以配合VR使用者所注視的位置，這個做法有點像相機的自動對焦技術；業界稱為「變焦技術」。2017 年，Meta製作了Rift的原型版本，此版本設有機械變焦顯示器，並採用眼球追蹤技術來判斷注視的位置，同時使用即時失真修正技術，用以補償鏡片移動的放大效果及成像模糊情形；也就是說，當使用者戴上「Rift」原型機之後，只有他注視的事物才會對焦。

Meta也從Rift原型機的眾多測試者獲得意見，與定焦VR體驗相比，大多數參與者更喜歡變焦體驗，能夠減少疲勞及視力模糊的情況，同時讓大家更容易識別體積較小的物體、閱讀文字等。

Half Dome原型機　縮尺寸減重量

祖克柏說，在獲得使用者意見回饋後，團隊就把所有精力放在為裝置縮小尺寸和減輕重量，以及擴大視野。然後開發出一系列名為「Half Dome」的原型，而這些原型均採用以液晶鏡片為主的全電子變焦技術，尺寸也大為縮小。

其中，Half Dome Zero為2017年用戶測試中使用。Half Dome 1的視野則擴大到 140度。Half Dome 2則專注於人體工學和舒適性，透過縮小頭顯的光學元件，成功將裝置減重200克。Half Dome 3則引入電子變焦，將Half Dome 2的所有移動零件都替換為液晶鏡片，進一步減小裝置的尺寸和重量。

Starburst原型機　首款HDR VR裝置

祖克柏說，儘管解析度、變焦技術和失真情況都是營造真實感的功臣，但當中最重要的一環可說是HDR（High Dynamic Range）高動態範圍，這是指顯示器的整體亮度和對比度。Michael補充道，HDR的主要衡量數據是尼特（nits），也就是顯示器的亮度。目前電視的最佳亮度為10,000尼特。反觀VR世界，Quest 2目前的最高尼特約為100。

這其中的差異可謂天壤之別，為了解決亮度和高動態範圍問題，Meta顯示系統研究團隊開發了「Starburst」原型。祖克柏補充道，或者應該說是原型的其中一部分，因為它基本上就是在LCD面板後方放置了一盞非常明亮的燈。

「Starburst」非常沉重，因此研發團隊設置了把手，以便使用者可以扶住它，這是在以電池供電且讓使用者舒適穿戴的前提下設計出來。Starburst可呈現室內或夜間環境中可看到的所有亮度，最高可達20,000尼特，是到目前為止最亮的HDR顯示器。

Holocake 2實驗裝置　有史以來最輕薄

Meta正在研究如何將不同的技術整合到更小巧輕便的頭戴式裝置，同時維持實惠的售價，有兩款新裝置正朝著這個方向發展。第一個裝置是「Holocake 2」實驗裝置，是Meta有史以來最輕薄的VR頭戴式裝置，能夠運行任何現有的PC VR遊戲。

為了解決VR頭戴式裝置中鏡片過厚，以及裝置前方配戴較為沉重的問題。「Holocake 2」引入了兩種全新技術。第一項技術就是透過全息投影的鏡片（簡稱全息透鏡）來傳送光線，而非使用一般鏡片。

祖克柏解釋，全息投影會記錄光線照射物體時所發生的情況，會比物體本身扁平得多，而它的光學元件也比其模擬的鏡片扁平得多，但兩者對於入射光的影響幾乎相同；可以說是一項非常巧妙的技術。

第二項新技術則是使用「偏振反射」來減少眼睛與顯示器之間的距離所帶來的影響。如此一來，光線不會透過鏡片從面板射入眼睛，而是經過偏振處理，在反射面之間來回多次反射。光線可以在更小巧的裝置機身內保持相同的傳送距離。

Michael補充道，「Holocake 2」需要採用專門的雷射光，我們仍在尋找合適的雷射光來源。因為在性能、尺寸和價格皆符合需求的消費性VR頭戴式裝置中，目前還無法發現這種雷射光的存在。這需要進行大量的工程設計，才能實現符合規格的雷射光。

Mirror Lake原型機　一切都變小變扁了

Michael指出，Meta的最終目標是將各種通過視覺圖靈測試（Visual Turing test）所需的視覺元素整合到輕便小巧且節能的裝置中。為此，團隊設計了名為「Mirror Lake」的原型，成功朝著這個方向邁出了一大步。

「Mirror Lake」是一個概念設計，裝置外型有如滑雪護目鏡，它採用了「Holocake 2」的架構，並加入了Meta在過去7年中所有的先進視覺技術，當中包括變焦和眼球追蹤技術，它完整地預視展示下一代顯示系統的外觀。

「Mirror Lake」設計的關鍵在於，全息投影技術讓各個組件變得又薄又平。不僅變焦技術相當扁平，用於Holocake的所有全息膠片、失真修正和眼球追蹤技術也都是一樣。這意味著最終產品可以容納更多功能，同時擁有比任何現有頭戴式裝置都來得小巧的機身。

首席科學家Michael強調，「Mirror Lake」目前仍只是一個概念機，且Meta還未製作出功能齊全的頭戴式裝置，以證明這個架構確實可行。如果未來可成功製作出這種頭戴式裝置，將會為VR視覺體驗帶來革命性的變化。