通往元宇宙的大門是什么？在中國(guó)工程院院士、上海理工大學(xué)光電學(xué)院院長(zhǎng)莊松林看來(lái)，龐大的元宇宙世界中，單一交互方式只能實(shí)現(xiàn)部分沉浸，包括“五官”在內(nèi)的多模態(tài)融合交互方式保障著全場(chǎng)景交互體驗(yàn)。而他畢生致力于的光學(xué)領(lǐng)域，其成像與交互式顯示的關(guān)鍵技術(shù)正是多模態(tài)融合交互的核心之一。在27日在滬開(kāi)幕的IEEE VR 2023元宇宙產(chǎn)業(yè)論壇上，莊松林院士解析下一代VR/AR（虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）光學(xué)顯示技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)，看看元宇宙大門口究竟是什么樣的光。

【輕量化小型化，乃大勢(shì)所趨】

不論是人，還是人眼，都是物理的，如何與虛擬的元宇宙并行不悖？因此，我們還得戴眼鏡，而這副“半透明”的眼鏡，同時(shí)可見(jiàn)物理世界中的現(xiàn)實(shí)人物，以及虛擬世界中最最“高保真”的3D人物。這完全不同于電影院用平面銀幕放映影像、利用左右眼視差形成3D感的原理，而是真正的全息三維顯示。

“為了元宇宙的沉浸式體驗(yàn)，多模態(tài)交互的核心是將物理人100%投射到元宇宙中，形成虛擬化的感官交互，并增強(qiáng)交互體驗(yàn)，為元宇宙全場(chǎng)景落地提供技術(shù)基礎(chǔ)?！鼻f松林認(rèn)為，光學(xué)交互式顯示將構(gòu)建起多模態(tài)融合交互的底層與基礎(chǔ)架構(gòu)，也是融合其他交互手段的關(guān)鍵技術(shù)。

作為光學(xué)顯示的載體，VR/AR眼鏡正經(jīng)歷輕量化、小型化的發(fā)展趨勢(shì)。解放日?qǐng)?bào)·上觀新聞?dòng)浾吡私獾?，這類眼鏡早期采用非球面透鏡，體積大、質(zhì)量重，幾乎與頭盔相當(dāng)；之后，設(shè)計(jì)fresnel螺紋透鏡結(jié)構(gòu)，視場(chǎng)角大，成本也較低，但為確保焦點(diǎn)的落點(diǎn)位置兩相吻合，整個(gè)系統(tǒng)所占空間仍較大；再后來(lái)，新的pancake三明治結(jié)構(gòu)，讓光線在鏡中多次折返，增加行進(jìn)距離，但器件表面各種鍍膜，制備工藝較為復(fù)雜。

【三維視場(chǎng)角目標(biāo)：再大一倍】

“盡管這被認(rèn)為是新一代主流結(jié)構(gòu)，但目前并沒(méi)有絕對(duì)完美的VR/AR顯示方案。”上理工光電學(xué)院常務(wù)副院長(zhǎng)張大偉坦言，公眾熟知的消費(fèi)級(jí)虛擬眼鏡，比如“谷歌眼鏡”，取得各項(xiàng)指標(biāo)的高質(zhì)均衡，不過(guò)也僅僅擁有15度的視場(chǎng)角，而厚度則大于10毫米。

目前公認(rèn)，全息技術(shù)能夠形成最為真實(shí)的三維立體顯示，但要實(shí)現(xiàn)比10度更大的視場(chǎng)角并非易事。對(duì)此，莊松林院士百人團(tuán)隊(duì)，在最優(yōu)路徑上持續(xù)探索。他們通過(guò)使用高帶寬積（4K）的空間光調(diào)制器件，已可顯示22度左右的視場(chǎng)角，這一“視野”相當(dāng)于比谷歌眼鏡大50%?！霸诖笠晥?chǎng)方面，我們的全息顯示技術(shù)可以說(shuō)全球領(lǐng)先，目標(biāo)是做到40-50度?！睆埓髠ピ诮邮軐ＴL時(shí)透露。

視場(chǎng)角超過(guò)20度的“近眼顯示”，帶有四方形微顯示器“投影”入眼，最重要的貢獻(xiàn)在于增加自由度，視角不再大受局限。而與電影院平面巨幕營(yíng)造的“偽三維”相比，這種雙目眼鏡同時(shí)顯現(xiàn)環(huán)境現(xiàn)實(shí)與虛擬物體，比較自然、比較舒適，不存在兩眼視差帶來(lái)的視覺(jué)疲勞感甚至眩暈感?？梢哉f(shuō)，當(dāng)穿戴眼鏡者圍繞著三維顯示中的人或物，可以見(jiàn)到包括其背面在內(nèi)的360度形態(tài)。

【全感官，“元宇宙接吻”都來(lái)了】

元宇宙入口有了“光”，卻還有很長(zhǎng)的路。作為上海市多媒體行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、XR專委會(huì)主任，端木海嬰在元宇宙產(chǎn)學(xué)研主題峰會(huì)上披露了全國(guó)十多個(gè)相關(guān)行業(yè)組織聯(lián)合發(fā)布的2022元宇宙產(chǎn)業(yè)化賦能白皮書(shū)研究成果。“元宇宙是既定大趨勢(shì)，但創(chuàng)新技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中需要解決技術(shù)‘有地方用’、客戶‘有想法用’、本身‘真的有用’、路徑打穿的‘推動(dòng)作用’等問(wèn)題?！?她表示，最終用戶對(duì)于元宇宙已經(jīng)從嘗鮮到實(shí)踐，希望能獲得工具化、標(biāo)準(zhǔn)化、易用型的可交付解決方案。

在元宇宙世界中，人-機(jī)-人的交互是最重要的，交互方式除了基于光學(xué)的視覺(jué)交互，還有語(yǔ)音交互、手勢(shì)交互、嗅覺(jué)交互、觸感交互、腦機(jī)交互等?！靶嵊X(jué)甚至味覺(jué)，與視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的融合是最難的?！鼻f松林院士注意到，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)發(fā)出搭載在Meta Quest 2頭顯上的硬件模塊，讓用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)中體驗(yàn)喝水、刷牙和親吻的觸感?！啊钪娼游恰紒?lái)了，我們必須為元宇宙做好準(zhǔn)備?！?/p>

值得注意的是，不論是元宇宙還是Web 3.0，都掛著區(qū)塊鏈技術(shù)的外衣?！皡^(qū)塊鏈技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等都是我國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略，但也是美國(guó)等國(guó)家的國(guó)家戰(zhàn)略。美國(guó)已經(jīng)將這些技術(shù)列為禁止向中國(guó)出口的核心技術(shù)?！鼻f松林表示，元宇宙的歷史車輪滾滾而來(lái)，駕馭一個(gè)新技術(shù)、新浪潮的最好方式就是足夠了解它，并能對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

來(lái)源：上觀新聞 作者：徐瑞哲

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