（映維網Nweon 2022年06月22日）Meta首席執行官馬克·紮克伯格和Reality Labs首席科學家邁克爾·亞伯拉什（Michael Abrash）日前通過視頻亮相了一系列的VR原型，從而展示了團隊在探索探索變焦、畸變、視網膜分辨率、HDR等挑戰的成果努力。

其中，紮克伯格提到了所謂的“視覺圖靈測試”。簡單來說，為了令人類視覺系統完全相信頭顯呈現的一切都是真實，從而為VR頭顯帶來與物理現實别無二緻的視覺體驗，VR頭顯必須滿足一系列的條件，包括變焦、畸變、視網膜分辨率、HDR等方面。

現在，團隊專門撰文介紹了他們挑戰視覺圖靈測試的征途故事，詳細介紹了針對變焦、畸變、視網膜分辨率和HDR等方面的原型靈感和研發過程。下面是映維網的具體整理：

2020年11月，Meta創始人兼首席執行官兼馬克·紮克伯格向首席技術官安德魯·博斯沃思（Andrew Bosworth）和Reality Labs首席科學家邁克爾·亞伯拉什發送了一封電子郵件，并提出了一個非常直截了當的問題：“是什麼阻止我們擁有一個幾乎與物理現實别無二緻的虛拟現實。為了實現這一點，我們必須解決什麼問題？”

從2015年前往一家前景滿滿的增強現實公司，到頻繁的電子郵件、一對一讨論和技術評論，再到多年來在雷德蒙德和門羅公園的多次演示，這是紮克伯格和亞伯拉什就構建先進虛拟現實顯示系統進行的又一次詳細對話。

你或許認為兩人對問題的回答隻是紙上談兵，但事實并非如此。在過去五年中，由道格拉斯·蘭曼（Douglas Lanman）領導的顯示系統研究團隊（Display Systems Research/DSR）一直在對問題所需的所有技術進行深入研究。實際上，在明确和規劃DSR團隊未來十年的VR顯示器願景方面，這是在正确的時間裡所提出的正确問題：通過視覺圖靈測試。

1. 顯示系統研究的聖杯

圖靈測試由艾倫·圖靈于1950年設計，目标是評估計算機是否具有人類智能的測試。視覺圖靈測試由DSR團隊采用，并旨在與領先的學術團隊一起幫助普及，而它的目标與前面陳述類似：評估VR頭顯顯示的内容是否可以達到與真實世界别無二緻的水平。這是一個主觀測試，一個當今任何VR技術都無法通過的測試。盡管虛拟現實已經創造了一種強烈的臨場感，能夠以令人信服的方式将用戶置身于虛拟場所，但它迄今遠未達到令人不再懷疑面前一切是虛幻數字的程度。

紮克伯格的問題促使蘭曼在2020年12月撰寫了一份廣為傳閱的内部備忘錄：“Passing the visual Turing test（通過視覺圖靈測試）”。

其中，他為實現所述目标制定了詳細的路線圖，而如果成功實現，這将開創一個全新的虛拟現實賦能世界：從令遠程工作與在真實辦公空間中工作一樣高效甚至更高效，到令你感覺真實地與他人共在，再到如同身臨其境的虛拟旅遊，未來的虛拟現實将能複刻我們今天在現實世界中所做的一切。

由VR驅動的遠程工作将允許更多的人自由選擇生活在任何地方，不必搬到公司的所在地。這将為個人和企業創造全新的機會，因為個人的就業機會将不再受地理位置的限制，而企業則可利用巨大的全球人才庫。但改變遊戲規則的影響将超越生産力。VR與AR一樣都有望改變世界，它們甚至具有遠超個人計算機的潛力，而難以區分的真實視覺體驗将在其中發揮巨大作用。

在今天的博文中，我們将詳細介紹DSR構建顯示技術堆棧的探索。結合與Codec Avatars、逼真觸覺反饋和空間音頻等Reality Labs的項目，它們将有助于通過在所有視覺體驗中迎接視覺圖靈測試的挑戰，并實現一個逼真的未來元宇宙。

我們将關注DSR正在開發的核心技術，讨論推動DSR進步的原型方法，并分享第一次感知研究的結果。最後，我們将介紹DSR的幾個原型的詳細信息，并已原型設計Mirror Lake收尾。提前劇透，Mirror Lake将DSR在多個研究領域的工作集成到了一個具有輕質、舒适外形的下一代頭顯裝置之中。

這是一個科學探索的故事，一個研究概念的種子。它已經成長為一個全方位的項目，并在未來有望改變我們的工作、娛樂和交流方式。所述故事的開始将從它的挑戰開始。

2. 挑戰

對于DSR在追求視覺真實感的過程中所面臨的挑戰，我們非常容易可以将其總結出來：通過視覺圖靈測試所需的技術尚不存在，尤其是對于消費者頭顯而言。盡管Quest和Quest 2實現了引人入勝的3D視覺體驗，但它們尚不能與我們在現實世界中的體驗相媲美。

當前明顯的限制是分辨率，但其中挑戰要更為深入。VR引入了一系列當今2D顯示器所不存在的新問題，包括視覺輻辏調節沖突、色差、視差和瞳遊。所以，在接近完全真實的VR視覺體驗之前，我們需要克服一系列的障礙，需要進行大量的研究和大量的用戶研究。縮小差距所需的創新分為幾個大類。

首先，分辨率是一個問題。問題是，VR頭顯的視場比最寬的2D顯示器都要大，所以無論可用的像素是什麼，其都必須在比2D顯示器更大的區域内應用，從而導緻給定數量像素的分辨率較低。例如對于人類視場的20/20視覺，整個水平方向需要大約13000像素，這遠遠超過任何現有的消費者顯示器（事實并沒有那麼糟糕，因為眼睛無法在整個視場中感知高分辨率，但挑戰的程度依然适用）。

我們不僅需要更多的像素，而且像素的質量同樣需要提高。今天VR頭顯的亮度和對比度大大低于筆記本電腦、電視和智能手機。所以，VR尚不能達到我們已經習慣的2D顯示器的精細細節和精确表示水平。

然後，當前VR顯示器中的透鏡通常會扭曲虛拟圖像，降低真實感（除非在軟件中完全糾正扭曲畸變）。這是一個挑戰，因為随着眼睛朝不同方向移動，扭曲畸變會發生變化。同時，盡管不屬于真實感的範疇之内，但頭顯可能難以長時間使用，因為畸變問題以及頭顯的重量和形狀參數都可能會導緻暫時的不适和疲勞。

另一個可以歸屬于分辨率問題，但屬于自己的領域類别的關鍵因素是：在任何距離都能正确聚焦的能力。我們将重點解釋最後一點，因為這是我們今天故事的核心。

為了完全解決上述差距，紮克伯格和蘭曼認為，通過視覺圖靈測試需要構建一個全新的技術堆棧，包括：

• “變焦”技術提供了正确的焦距深度（相對于單個固定焦距），從而在手臂長度範圍内長時間實現更清晰、更舒适的視覺
• 接近并最終超過20/20人類視場的分辨率
• 畸變校正有助于解決光學像差問題，如對象周圍的彩色條紋和圖像扭曲
• 高動态範圍（HDR）技術擴展你在VR中可以體驗的顔色、亮度和對比度範圍

開發上述功能十分必要（但同時非常困難）。然而，這不夠。所有一切最終都需要整合至适合消費者使用的舒适頭顯之中，這意味着DSR不僅要在多個顯示領域提升技術水平，而且要構建遠遠超出當今水平的完整顯示系統。紮克伯格認為，這是邁向下一代VR所必須解決的挑戰。

顯然，難度提升到了另一個水平。但這是DSR正在努力應對的問題。

蘭曼指出這項任務的複雜性：“設計和制造融合這一系列技術的頭顯既困難又耗時，因為所有技術系統都相互關聯。所有一切都在為同樣的尺寸、重量、功耗和成本預算而競争，并且同時需要适合的緊湊可穿戴形狀參數。這不僅僅隻是将所有技術壓縮到一個緊張預算中的問題，堆棧中的每個元素必須與所有其他元素兼容。例如，特定的眼動追蹤技術必須與特定類型的顯示透鏡搭配。”

DSR通過一系列廣泛的原型研發工作來解決問題。然後對原型進行用戶研究，以評估通過視覺圖靈測試的進展。位于雷德蒙德的Reality Labs Research展示了這一切實成果：一堵滿是原型的牆。它們共同探索下一代VR顯示器的廣泛技術，而這是DSR追求視覺真實感的生動曆史。

在過去的七年中，蘭曼的團隊已經研發了二十多個全功能AR/VR研究頭顯，而每一個都是為了解鎖新的演示和用戶研究。

下面，我們将探索從一開始到今天的這段曆史，依次研究四個主要技術軸中的每一個，包括多次讨論的變焦項目。同時，我們将讨論兩種最新的DSR顯示系統架構：Holocake 2（據我們所知，與Quest 2級别的所有頭顯相比，Holocake 2是光學結構最緊湊的一款，同時是第一款采用全息光學的設備）和Mirror Lake（為未來幾代VR視覺體驗提出的一種架構）。

我們首先回到2015年。

3. 變焦和關于雙手作用的意外發現

2015年，蘭曼新組建的團隊開始研究與通過視覺圖靈測試相關的顯示技術。同時，Meta（當時稱為Facebook）正在推出Oculus Rift，并很快推出了一種全新的交互方法：Touch控制器。它為VR帶來了雙手臨在感。

蘭曼相信，Reality Labs總有一天會帶來超越Touch的交互技術，并帶來當時團隊已經在積極研究的手動追蹤技術（2020年，我們為Quest增加了裸手交互）。

對于這個概念，蘭曼産生了一個關鍵的見解：要最有效地使用雙手，你必須能夠聚焦于它們。這可能聽起來很明顯，很平常，因為我們在現實世界中就是這樣子。然而，這對VR而言則不然。在現實世界中，我們不斷改變眼睛晶狀體的形狀，使其聚焦在所見對象的距離，從而正确地成像從所述距離發出的光。

相比之下，當前的VR頭顯采用固定焦距的光學元件，其通常焦距為1.5到2米。這意味着，盡管我們沒有意識到這一點，但在VR中，無論我們在場景中看向什麼地方，光線總是來自相同的距離。這對于我們的視覺系統而言是一種新現象。在虛拟現實中，虛拟3D對象的模拟距離和聚焦距離之間的不匹配會導緻視覺輻辏調節沖突（Vergence-Accommodation Conflict/VAC）。VAC是VR領域的一個衆所周知現象，并可能會導緻暫時的疲勞和視力模糊。它可能是長時間使用VR時所體驗到的不适感的來源之一。紮克伯格在解釋變焦優點時曾指出：“你的眼睛試圖聚焦，但又無法聚焦，因為顯示器的投影距離隻有這麼一段距離。”

解決VAC的一種方法是動态調整VR中的焦距深度，以匹配感興趣對象的距離，從而令我們的眼睛能夠在正确的距離聚焦。一種潛在的方法稱為“可變焦距”，即在用戶改變視線時相應地移動透鏡。為了驗證這一理論，DSR于2016年構建了一個巨大的驗證原型，如下所示。我們将這類原型稱為“時間機器”，它不是為消費者準備，而是為了探索可能性而構建的時間機器。它們是DSR探索未來VR視覺技術所不可或缺的重要環節。

4. 首個同類用戶研究和Half Dome的演變

在2017年訪問RL Research時，紮克伯格體驗了一系列的原型，并就公司未來應采取的技術方向做出了決定。那天他嘗試的第一個VR演示是我們在變焦方面的首批嘗試。紮克伯格很快認可了這個可以提高近距離對象清晰度的龐然大物。所述原型和其他早期原型表明，變焦的基本原理可以發揮作用，并在主觀上提供更為清晰的視覺體驗。盡管富有前景希望，但團隊缺乏确鑿的證據證明DSR的變焦能夠克服VAC，并提高敏銳度和舒适度。

DSR團隊的視覺科學家瑪麗娜·紮諾利（Marina Zannoli）在用戶研究中找到了答案。她首先提出了一個令人生畏的工程挑戰：研究小組必須制造一款重量和形狀更接近Oculus Rift的新頭顯，從而避免研究受到佩戴笨重原型所帶來的普遍不适感影響。對于2450克的頭顯，這意味着将重量減少四倍，同時改進設備以消除變焦系統産生的噪音和振動。

九個月後，團隊交付了Half Dome Zero，這是一款680克的研究原型，與當時Rift支持的每一款VR遊戲都完全兼容，但可以通過變焦技術提供适當的聚焦深度。盡管比470克的Rift重，但瑪麗娜認為這款新頭顯足夠輕，可以幫助感受用戶偏好和變焦的真正優勢。

接下來，瑪麗娜必須決定如何測試變焦的預期優勢，包括它是否能提高近距離對象的清晰度，是否能幫助人們更快地感知3D場景，是否能提高視覺舒适度，以及最重要的是，人們是否真的喜歡它。

瑪麗娜決定采用一種與标準視覺科學方法截然不同的方法：使用有限的刺激，如眼圖。她選擇以豐富的VR體驗為基礎，并與一個技術美術團隊合作，共同開發基于遊戲技術的定制演示應用。然後，鼓勵被試将大部分時間花在觀察近距離對象（由于固定焦點VR的已知局限性，建議VR開發者避免這種情況）。

現在，瑪麗娜配備了合适的頭顯和精心設計的方案，并邀請了63名被試完成為期兩天的實驗，從而評估相對于固定焦點VR的變焦系統。一天，變焦技術在Half Dome Zero完全啟用，而另一天則選擇固定焦距模式。被試需要填寫一組問卷以主觀評估各種偏好。

研究結果比團隊最初猜測的更為積極。瑪麗娜總結道：“當我們觀察結果時發現，人們在使用變焦時在各個方面都更加舒适。他們經曆的疲勞、惡心和視力模糊更少，能夠更好地識别小型對象，閱讀文本更容易，對視覺環境的反應更快。”最有希望的是，大多數被試更喜歡變焦而不是固定焦距。這是一個特别令人驚訝的結果，因為Half Dome Zero是一個早期原型，采用了不完善的眼動追蹤和畸變校正軟件。

所以到2017年夏天，DSR終于有了确鑿的證據來證明變焦技術可以為VR帶來一系列的性能和舒适性增益。法國國家信息與自動化研究所、加州大學伯克利分校和斯坦福大學的同期研究支持了這一結論。所以團隊确信，解決剩餘的衆多工程挑戰（包括眼動追蹤、計算機圖形學、光學設計、控制系統和重量）是當務之急，因此在接下來的五年中，DSR制造了一系列突破變焦技術極限的原型。

5. 變焦之外：視網膜分辨率、無畸變顯示和HDR

蘭曼指出：“Half Dome系列是我們團隊的轉折點。它幫助我們提升了變焦技術的最新水平，同時為我們的其他顯示研究項目提供了一個模闆。”

在Half Dome之後，DSR開始沿着同一條道路指導他們的所有研究工作。這一過程從确定技術要求和假設開始，然後構建巨大的驗證時間機器，創建完善的概念驗證原型，最後進行用戶研究，生成關鍵數據，并為下一個原型提供信息。

他補充道：“我們已經将這一藍圖嚴格應用于視覺圖靈測試的其他維度，尤其是分辨率、光學畸變和高動态範圍。”

下面我們來深入研究這三個領域，看看DSR的研究正處于什麼階段。

6. Butterscotch：理解“視網膜分辨率”

“視網膜分辨率”長期以來一直都是屏幕産品的黃金标準。盡管沒有普遍接受的定義，但行業通常認為它大約是每度60像素（ppd），足以在眼圖描繪20/20。盡管大多數筆記本電腦、電視和手機早就通過了這一門檻，但VR卻遠遠落後，因為它的沉浸式視場将可用像素擴展到了更大的視覺範圍。例如，Quest 2的顯示器隻提供大約20ppd。

這顯然限制了呈現精細文本和其他細節的能力，同時限制了感知的真實感。例如，日本的研究人員表明，随着圖像分辨率的提高，真實感将穩步增強，一直可以到120 ppd左右，遠遠超過所謂的“視網膜”分辨率。由于視覺真實感是視覺圖靈測試的核心，DSR多年來構建了一系列高分辨率VR原型，從而探索VR環境下視網膜分辨率的重要性，并尋找實用頭顯能夠達到這一水平的方法。

在2021年紮克伯格和博斯沃思訪問Reality Labs Research時，這一原型的價值出人意料地獲得了加強。在從機場開車過來的路上，紮克伯格詢問亞伯拉什團隊在視網膜分辨率方面的進展。亞伯拉什回答道，你很快就會知道，因為在幾個小時内你就會戴上Butterscotch，這是DSR最新和最先進的視網膜分辨率原型。

Butterscotch是原型設計的一個優秀例子，可以幫助你快速地、直接地感知答案。目前沒有任何面闆能夠以标準VR視場支持視網膜分辨率，所以團隊使用了3K LCD面闆，并将視場限制在Quest 2的一半左右，從而将分辨率提高到55 ppd（Quest 2的兩倍半）。然後他們必須開發一種新型混合透鏡來解析如此高的分辨率。

其結果離消費者産品非常遙遠：太笨重，視場太小。但它允許紮克伯格體驗到接近視網膜分辨率的體驗，并親自看到它産生了多大的差異。這正是DSR時間機器的設計目的。事實上，在演示Butterscotch并認識到其視網膜分辨率技術對虛拟現實的未來至關重要之後，紮克伯格指導了一次集團級别的分辨率路線圖審查。

團隊在VR分辨率的道路中還有很長的路要走，但Butterscotch是重要的一步。它同時可以作為将其他DSR技術集成到高分辨率顯示系統中的基礎。例如，DSR正在構建Butterscotch的變焦技術變體，其分辨率将是Half Dome Zero原型的三倍以上。對于固定焦點，模糊會發生在遠離焦平面的地方，所以變焦式Butterscotch有望評估變焦技術在人類視覺極限附近的全部視力優勢。

7. 消除VR頭顯中的光學畸變

VR視覺體驗的分辨率很重要，但這隻是拼圖的一環。圖像質量同樣重要。由于各種技術原因，任何VR透鏡都無法完全消除光學像差。有些像差可以通過在軟件中扭曲圖像來糾正。這是當今幾乎所有VR頭顯的關鍵要素，正确使用它是實現出色視覺體驗的關鍵。

然而，現有VR頭顯中的畸變校正軟件并不完美；校正是靜态的，但虛拟圖像的畸變是動态的，會根據視線位置而變化。如下面所示，這種稱為瞳遊的現象會令VR看起來不太真實，因為當眼睛移動時，一切都會移動一點。使用變焦技術時，這一點變得更加重要，因為随着顯示器焦距的變化，圖像會略微放大和縮小。

得益于2017年Half Dome Zero用戶研究中的一個錯誤：意外關閉了變焦技術的畸變校正，團隊很早就意識到了準确變焦畸變校正的重要性。他們糾正了這個錯誤，并在這個過程中發現，隻有在正确應用透鏡畸變校正的情況下，變焦技術才能顯示出顯著的優勢。這突出了正确校正畸變的重要性。但随着團隊深入研究，他們又很快發現，缺乏進行校正所需的工具。

問題是畸變研究需要很長時間才能建立；僅在定制頭顯中制作透鏡可能需要數周或數月的時間，而對于隻是構建可用于測試的功能性頭顯顯示器而言，這隻是漫長過程的開始。DSR意識到他們需要以光學設計軟件而不是透鏡制造硬件的速度進行畸變研究。

他們解決了這個問題。團隊重新利用3D TV技術創建了一個VR透鏡畸變模拟器，從而誘發精确控制的畸變。這允許研究人員立即研究任何透鏡設計的畸變校正算法（DSR将在8月的SIGGRAPH大會展示解決方案）。

憑借這一獨特的快速原型制作能力，團隊首次能夠進行用戶研究，調查眼動追蹤畸變校正。與當今頭顯中的校正軟件不同，動态畸變校正利用眼動追蹤來更新渲染的校正，這有可能産生今天靜态校正所不能産生的始終穩定圖像。

快速原型技術有望大大加快對VR透鏡畸變和各種校正的研究，為未來VR頭顯減少畸變鋪平道路。

8. Starburst：預覽高動态範圍頭顯

分辨率、畸變校正和變焦都是高級視覺真實感的關鍵支柱，但高動态範圍（HDR）是唯一一種與增強真實感和深度聯系最緊密的技術。HDR是指對各種亮度、對比度和顔色的支持。

“NIT”是描述對象發出多少光的單位，室内環境的典型值遠遠超過10000 NIT，如下所示。在以前，一台典型的電視機亮度隻有幾百 NIT。但在2013年，杜比實驗室的研究人員使用定制顯示器進行了一項用戶研究，其顯示器的峰值達到20000 NIT，并發現峰值亮度的最佳點約為10000 NIT。這項開創性的研究激發了電視行業在過去五年中開發和引入HDR顯示器，并取得了巨大成功。

VR尚未實現這一飛躍。Quest 2的峰值亮度約為100 NIT，在VR頭顯的功率、散熱和形狀參數限制下，要想遠遠超過這一點并不容易。正如紮克伯格去年在一次采訪中所解釋的那樣：“在顯示器和使其變得超級逼真方面，最困難的挑戰可能是HDR問題。電視最近在HDR出現了一定的進步。但與眼睛在現實世界中看到的屏幕相比，我們所看到的屏幕逼真度尚差一個數量級或更多。”

現代VR頭顯中使用的LCD面闆和透鏡的對比度低于電視屏幕，進一步降低了真實感，而增加亮度往往會放大問題，洗掉較暗的顔色，尤其是黑色。最後，今天的顯示器隻能顯示人眼能夠感知的全部色域子集。DSR研究人員正在制造HDR VR頭顯原型。DSR研究科學家松田内森（Nathan Matsuda）說道：“我們最新的Starburst體積大、重量重，而且是系留頭顯，你必須像使用一副超大雙筒望遠鏡一樣把它舉到臉上。但當這樣做時，你會感受到前所未有的體驗：一個可以再現室内或夜間環境中通常遇到的全部亮度的演示内容。”

用自己的眼睛直接體驗HDR無可替代，所以DSR将于8月在SIGGRAPH大會演示Starburst。同時，DSR正在遵循其通常的模闆，構建改進的HDR頭顯，将其作為用戶研究的工具。通往真正的HDR VR顯示器的道路很長，但DSR已經開始了這一旅程，并将在途中提供團隊的進展。

9. 實現階躍式進化

經過多年的演示和用戶研究，DSR确信視網膜分辨率、變焦、準确的畸變校正和HDR對于通過VR視覺圖靈測試至關重要。他們已經構建并驗證了分别提升了視覺真實感的各個方面的原型。但最終的回報實際将是把它們整合到在一個小巧的頭顯之中。

問題是，VR頭顯需要緊湊、輕便和時尚，而實現DSR技術所需的額外硬件往往與其相反。蘭曼表示：“經過近七年的高性能變焦頭顯開發，我們的機械工程師始終發現，任何引人注目的變焦系統都會增加40到50克左右的重量。看起來可能不多，大約是兩節AA電池的重量，但這意味着要求用戶接受比Quest 2至少重10%的頭顯。

這正是DSR研究科學家安德魯·梅蒙（Andrew Maimone）發揮用武之地的時候。梅蒙的研究重點是盡可能減少現有VR的尺寸、重量和功耗。他指出：“盡管我們從早期的原型中學到了很多，但在大型、笨重的體驗式試驗台通過視覺圖靈測試隻是最終以你渴望的時尚、輕巧形狀參數交付所述技術的第一步。這就是為什麼我們依然在構建架構原型，探索如何将所有元素濃縮成可交付的産品。”

10. Holocake：你能小型化到什麼程度？

梅蒙領導開發了紮克伯格和博斯沃思去年秋天在雷德蒙德體驗過的一款原型：名為Holocake 2的超小型頭顯。

将全息和Pancake光學元件相結合，這是我們在2020年撰文介紹Holocake時首次讨論的一種方法。Holocake 2是我們制造過的最薄、最輕的VR頭顯。與最初的Holocake不同，Holocake 2是一款全功能PC系留設備，能夠運行任何現有的PC VR内容。Holocake看起來像一副太陽鏡，但缺少關鍵的機械和電氣組件，光學性能明顯低于當今的消費類VR頭顯。

對于Holocake 2如何實現其超緊湊外形，我們先快速過一遍VR顯示器的構造方式。今天的VR顯示器依賴于光源、通過調光或增亮照明形成圖像的顯示面闆，以及将光線從顯示器聚焦到眼睛的透鏡。通常，透鏡需要離顯示器數英寸的距離，以便有足夠的聚焦能力将光線引導到眼睛之中。

但如上所示，存在令透鏡更靠近顯示器的方法，從而大大減小耳機的尺寸。Holocake 2采用兩種技術來實現這一點。首先，它用全息光學元件代替透鏡。全息光學元件像透鏡一樣彎曲光線，但形狀像一塊薄而透明的玻璃闆。其次，它實現了基于偏振的光學折疊（模拟Pancake透鏡，但全息光學的形狀參數要小得多），以顯著縮短從顯示器到眼睛的光路。

這聽起來像是一種幾乎完美的“減肥”方法，但常識告訴我們事情一定沒那麼簡單。最大的問題與光源有關。Holocake需要專用激光器，而不是現有VR産品中使用的LED。梅蒙指出：“如今，激光非常普遍，但大多數消費類産品的激光器在性能、尺寸和價格都不符合我們的要求。所以，我們需要進行大量的工程工作，以實現一種符合我們規格、安全、低成本、高效、适合消費者、并且可以安裝在纖薄VR頭顯中的激光器。”

到今天為止，合适的激光源尚沒有定論，但如果證明可行，如同太陽鏡般的VR頭顯将有一條明确的道路。

11. Mirror Lake：将一切整合在一起

DSR的多個研究方向都源于一個核心理念。正如蘭曼所言：“之所以将自己命名為‘顯示系統研究團隊’，是因為我們知道除非我們開發出令人信服的實用架構，否則所有的演示和用戶研究都将一文不值。”

這是DSR的核心工作：不斷尋找解決方案，以将所有一切結合在一起，從而創造能夠通過視覺圖靈測試的下一代視覺體驗。不僅是單純的塞到一起，而是以一種優雅的方式帶來真正的用戶價值。

Holocake 2就是這一理念的産物，一個類似滑雪鏡的概念原型。團隊從Holocake 2的基本架構開始，不斷加入在過去七年中的各種研究成果。

Mirror Lake展示了Holocake架構的可能性。例如，可以添加Half Dome 3的纖薄電子變焦模塊，從而解決視覺輻辏調節沖突，并且不會顯著增加頭顯的厚度。個人視力矯正不需要巨大的配鏡，隻需附加另一個薄透鏡，甚至将佩戴者的視力矯正參數直接烘焙到Holocake主透鏡所使用的全息圖即可。太陽穴位置中有一對前置攝像頭，可以實現機器學習驅動的Passthrough（DSR将在SIGGRAPH大會展示這項研究）。

眼動追蹤已經成為通過視覺圖靈測試的關鍵要素，因為它對于變焦和動态畸變校正都是必需項。Mirror Lake架構開創了一種新的方法，使用全息薄膜将光線從眼睛重定向到一對攝像頭。這種新方法同時可以實現多視點眼動追蹤，從而顯著提高準确性。

這裡的關鍵是：多虧了全息技術，一切都變得又薄又平。變焦模塊十分扁平，用于Holocake的視力參數矯正和眼動追蹤的所有全息薄膜同樣扁平。另外，你可以非常容易繼續添加精簡的、扁平的技術。這一點在已經在早前演示的反向透視顯示器中得到了證明：隻需在光學堆棧中放置另一個平面3D顯示器，即可将其集成到Mirror Lake設計之中。

延伸閱讀：Meta分享研發反向透視VR頭顯的動機、局限和評估結果

Mirror Lake的概念非常具有前景，但目前它隻是一個概念，尚沒有全功能頭顯來最終證明其架構。但如果真的成功，它将改變VR視覺體驗的遊戲規則。

12. 通過視覺圖靈測試的漫長道路

但以上隻是通過視覺圖靈測試漫長道路的又一步。開發通過這項測試所需的技術，并找出如何将其轉變為滿足數百萬人需求的頭顯，這将是一個多年的旅程，而且其間潛伏着衆多陷阱，并且存在大量需要學習和解決的問題。DSR深知這一挑戰，并緻力于實現真正的視覺真實感。他們迄今為止的努力使他們和紮克伯格相信，這一目标最終可以實現。

正如紮克伯格之前所說：“當你憧憬10年之後，顯然你希望（頭顯）的形狀參數變得更小。理想的情況是達到與視網膜顯示器幾乎相同的程度。”

視網膜分辨率、變焦和HDR重要性的框架來自于多年來DSR的努力，投資于所述技術，親眼看到它們的優勢，然後為每種技術創建一條切實可行的前進道路。

蘭曼最後說到：“激光最終可能會證明對VR而言不切實際，至少對于Holocake的形态而言是這樣。在這種情況下，Mirror Lake的整個紙牌屋都将倒塌。這就是發明依賴新興技術的全新顯示系統的挑戰。但确保你到達理想目的地的最佳方法是挖掘多條通達路線，而Mirror Lake隻是DSR的研究方向之一。無論如何，無論我們走哪條路，我們的團隊都确信，通過視覺圖靈測試是我們的目标，物理層面沒有什麼能夠阻止我們達到目标。在過去的七年中，我們已經預見到了未來，我們依然全力緻力于找到一條通往視覺真實感元宇宙的實用道路。”

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