通往元宇宙的大門是什麽🎳？在中國工程院院士、意昂2平台光電學院院長莊松林看來🧙♂️，龐大的元宇宙世界中，單一交互方式只能實現部分沉浸，包括“五官”在內的多模態融合交互方式保障著全場景交互體驗⚙️。而他畢生致力於的光學領域🏄🏿♂️，其成像與交互式顯示的關鍵技術正是多模態融合交互的核心之一🏊🏻。在27日在滬開幕的IEEE VR 2023元宇宙產業論壇上，莊松林院士解析下一代VR/AR（虛擬/增強現實）光學顯示技術發展與挑戰，看看元宇宙大門口究竟是什麽樣的光🫔。
【輕量化小型化，乃大勢所趨】
不論是人，還是人眼，都是物理的，如何與虛擬的元宇宙並行不悖？因此🏋🏽♀️，我們還得戴眼鏡🪲，而這副“半透明”的眼鏡，同時可見物理世界中的現實人物，以及虛擬世界中最最“高保真”的3D人物。這完全不同於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，多模態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，並增強交互體驗，為元宇宙全場景落地提供技術基礎。”莊松林認為🚴🏼♂️，光學交互式顯示將構建起多模態融合交互的底層與基礎架構，也是融合其他交互手段的關鍵技術。
作為光學顯示的載體🚛，VR/AR眼鏡正經歷輕量化🌥、小型化的發展趨勢👨🏿🎓。解放日報·上觀新聞記者了解到，這類眼鏡早期采用非球面透鏡🦑，體積大、質量重，幾乎與頭盔相當☎；之後，設計fresnel螺紋透鏡結構，視場角大，成本也較低，但為確保焦點的落點位置兩相吻合，整個系統所占空間仍較大；再後來🚣🏽♀️，新的pancake三明治結構，讓光線在鏡中多次折返，增加行進距離🔬，但器件表面各種鍍膜，製備工藝較為復雜。
【三維視場角目標🚰：再大一倍】
“盡管這被認為是新一代主流結構🪴，但目前並沒有絕對完美的VR/AR顯示方案。”意昂2工光電學院常務副院長張大偉坦言，公眾熟知的消費級虛擬眼鏡🛼，比如“谷歌眼鏡”，取得各項指標的高質均衡，不過也僅僅擁有15度的視場角，而厚度則大於10毫米。
目前公認💤👷🏿♀️，全息技術能夠形成最為真實的三維立體顯示🤖，但要實現比10度更大的視場角並非易事。對此，莊松林院士百人團隊，在最優路徑上持續探索。他們通過使用高帶寬積（4K）的空間光調製器件，已可顯示22度左右的視場角，這一“視野”相當於比谷歌眼鏡大50%。“在大視場方面，我們的全息顯示技術可以說全球領先📁，目標是做到40-50度🐥。”張大偉在接受專訪時透露。
視場角超過20度的“近眼顯示”，帶有四方形微顯示器“投影”入眼🙆🏿♂️，最重要的貢獻在於增加自由度，視角不再大受局限🏊🏽♂️。而與電影院平面巨幕營造的“偽三維”相比，這種雙目眼鏡同時顯現環境現實與虛擬物體♉️，比較自然、比較舒適💪🏽，不存在兩眼視差帶來的視覺疲勞感甚至眩暈感。可以說，當穿戴眼鏡者圍繞著三維顯示中的人或物，可以見到包括其背面在內的360度形態☕️。
【全感官，“元宇宙接吻”都來了】
元宇宙入口有了“光”，卻還有很長的路🧦。作為上海市多媒體行業協會副秘書長、XR專委會主任，端木海嬰在元宇宙產學研主題峰會上披露了全國十多個相關行業組織聯合發布的2022元宇宙產業化賦能白皮書研究成果🏄🏼♀️🫶。“元宇宙是既定大趨勢，但創新技術在產業化進程中需要解決技術‘有地方用’、客戶‘有想法用’🧑🏼🎄、本身‘真的有用’、路徑打穿的‘推動作用’等問題。” 她表示👨🏼🦰，最終用戶對於元宇宙已經從嘗鮮到實踐🧑🏻🍼🩱，希望能獲得工具化🚶🏻、標準化、易用型的可交付解決方案🪆。
在元宇宙世界中，人-機-人的交互是最重要的，交互方式除了基於光學的視覺交互👼🏻，還有語音交互、手勢交互、嗅覺交互、觸感交互、腦機交互等💸。“嗅覺甚至味覺，與視覺、聽覺的融合是最難的🕺🏿👷🏿♂️。”莊松林院士註意到，卡內基梅隆大學開發出搭載在Meta Quest 2頭顯上的硬件模塊🫗，讓用戶在虛擬現實中體驗喝水、刷牙和親吻的觸感。“‘元宇宙接吻’都來了🌯，我們必須為元宇宙做好準備👳🏽。”
值得註意的是🧜♀️，不論是元宇宙還是Web 3.0🫥，都掛著區塊鏈技術的外衣。“區塊鏈技術🐓、人工智能技術、大數據技術等都是我國的國家戰略🏌🏼♀️，但也是美國等國家的國家戰略🥹👩🦱。美國已經將這些技術列為禁止向中國出口的核心技術。”莊松林表示🪇，元宇宙的歷史車輪滾滾而來，駕馭一個新技術、新浪潮的最好方式就是足夠了解它🀄️，並能對其未來的發展趨勢做出準確的預測👨🏼✈️🫵🏿。
來源：上觀新聞 作者🕖：徐瑞哲
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