元宇宙巨头公司Meta，近日向媒体公开了其首席执行官马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）录制的一条视频；视频向外界展示了Meta的VR眼镜产品最新研发进展，内容可谓信息量爆炸
扎克伯格的终极目标是，要将以上原型机的所有优势都集中到同一款的产品上，它既轻薄便利，又极富美感，可以满足所有视觉要求，让你的视觉系统认为“足够真实”。他为“梦中情镜”命名为“Mirror Lake（镜湖）”。扎克伯格解释说：“这将是一个综合的技术进步，除了显示技术自身外，对VR眼镜的软件、芯片、传感器等硬件来说需要做到无缝协同。”
能骗过大脑的“Mirror Lake” VR眼镜，究竟长什么样？就让小编来逐步揭秘。
扎克伯格和Meta现实实验室首席科学家迈克尔·阿布拉什(Michael Abrash)在Meta定期举办的Inside the Lab活动中，陆续向外界传递Meta AI最新的研发进展。在此次公开的视频中，扎克伯格也强调，创造一款完美的VR眼镜，一定要突破四个技术难点。
1、清晰度/分辨率
想让VR眼镜所呈现的虚拟世界骗过大脑，首先要做的就是让双眼看到足够清晰的画面。头戴式显示（HMD)领域，衡量清晰度的是“显示的角分辨率（angular resolution）”，单位是“ppd（points per degree）”，即为每弧度上，有多少个像素点。现在业界一般认为60 ppd的显示水平，可以认为人眼无法识别；如果是动态画面，30 ppd左右的画面，就可以让人看不到像素颗粒，能达到视觉上的真实感。
2、根据景深自动变焦
（左图为人眼正常3D成像右图为VR眼镜的3D成像）
人的眼睛构造非常精密，能够根据注视点的远近，通过肌肉牵拉眼球，不断形成合适的焦点——这个过程，就是视觉辐辏调节（VAC)。但是VR眼镜与VAC却有着水火不相容的矛盾，因为VR眼镜创造3D效果的原理，是通过左右屏显示同一物体不同角度拍摄的画面，利用双眼看到的图像偏移来呈现立体的感觉。但是屏幕发出的光线并没有深度信息，眼睛的焦点就定在屏幕上，因而眼睛的焦点调节与这种纵深感是不匹配的，从而产生视觉辐辏调节冲突（VAC现象），这种冲突是与人类日常生理规律是相违背的。我们戴上VR眼镜后所感到的头晕或疲劳，就是VAC现象所导致的。
3、图像畸变
图像畸变，在人的视觉上的直观感受，就是图像变得扭曲，越靠近边缘，扭曲的幅度越大。VR眼镜的显示系统，通常是显示屏通过弧形透镜向人眼传输图像，因为有透镜的存在，所以VR眼镜的显示系统会使得图像发生畸变。
（从左到右依次是：正常图像，桶形畸变，枕形畸变）
目前通行的解题思路是，把正常图像通过畸变参数的计算，变成桶形畸变图像，投放VR眼镜的显示上，再通过透镜再呈现出正常图像到人眼，实现"去畸变"。
4、HDR高动态范围图像技术
HDR全称是High-Dynamic Range，即高动态范围图像技术。这项技术最早应用于摄影，在拍照过程中开启HDR，能够模拟人眼自动适应光线变化的生理反应，对原始图像进行调整使图像的色彩更加饱和、画质更为清晰 。HDR技术已经应广泛应用于家电、智能终端等产品中。
人眼在现实中可以体验到的亮度范围，远远大于镜头及显示器所呈现的亮度范围，尤其是在动态情况下实现HDR，才能让人们在虚拟现实场景中感受到更逼真的真实感。
VR的四大技术难点，已被扎克伯格划出了重点，那么Meta 元宇宙研发实验室 Meta Reality Labs在这几年里所着力打造的，就是用技术手段骗过人眼、骗过大脑的VR头戴式设备。
扎克伯格在视频中如数家珍地展示了4款VR头显原型机，它们虽然看起来笨重、粗糙，甚至电线和散热风扇外露，但是它们却很有可能是当今地表最强的VR眼镜天团。
它们每一个都有代号分别为Butterscotch（奶油糖果）、Half Dome（半圆顶）、StarBurst（星爆）和Holocake（全息蛋糕）。就像现在流行的Kpop偶像团体里每个成员都有一样突出特长，这4个原型机也各自有一技之长。
（左上：Butterscotch，右上：Half Dome 左下：Starburst，右下：Holocake）
Butterscotch，清晰度担当。前文说到，人眼的HMD大概是60ppd，而Butterscotch的HMD达到了55ppd（当前最清晰的Quest2的清晰度只能达到22ppd），可以让视力为2.0的用户清楚阅读视力表上的最小字母——Meta可以自豪地说，这款原型机的清晰度已接近视“网膜分辨率”的水准。
（从左到右，依次是RIFT、QUEST2、Butterscotch的清晰度效果。图源网络）
Half Dome，变焦担当。Half Dome使用机械移动的显示器来改变显示器和镜头之间的距离,从而改变图像的焦深；同时，它的透镜和可切换半波片堆叠在一起，能够实现现实世界的平滑变焦。Half Dome向每个透镜层施加电压会改变其焦距，因此每个独特的开和关组合都会产生不同的焦距。有 6 层、 64 种不同的可能焦距。
（Half Dome变焦效果，能够提供与人眼相近的变焦体验）
Starburst，亮度担当。Starburst所呈现的亮度，最高可以达到20000nit（单位面积内可以发出的亮度）。对比而言，市面上的电子产品（电脑、手机、投影仪等），亮度大约为500~2000nit，日光灯表面亮度为8000nit，人眼能够适应的最大亮度为3000nit。但是亮度高意味着高对比度，对比度高的图像，从明到暗的层次和细节会更加丰富；相对应的，人眼能够看到的色彩细节也会更精致。
（Starburst的画质效果能够把光感度进行极为真实的还原）
提升画质需要提升对比度，而提升对比度的先决条件是提升亮度。有了20000nit的亮度加持，Starburst可以轻松还原高亮度光源的场景，比如万里无云的晴天、爆炸、火山喷发等等。
Holocake，轻便担当。Holocake主要通过“折叠光路”这一神技能，来解决光路长度和透镜宽度的难题。折叠光路，又称短焦距光学系统，预计是未来VR光学方案的主要方向。因为镜头需要将来自显示器的光聚焦到用户眼中，而光线的聚焦必须留以足够的距离，所以VR头显必须保持一定的厚度。
折叠光路则是将距离”折叠到其自身，使光线可以在更窄的空间内穿越同样的距离。这样就可以使得整体VR设备变轻薄。可以将其理解为一张任意长度的纸，当我们对折纸张多次之后，纸张的长度本身没有发生任何改变，但由于被对折，所以长度占用的空间变小了很多。
（左：普通VR眼镜光路无法缩短，所以设备很厚。 右：Holocake使用“折叠光路”，使光线可以在更窄的空间内穿越同样的距离。）
（扎克伯格戴上Holocake，止不住骄傲自豪地笑了起来）
Mirror Lake，C位担当。Meta的VR眼镜天团不止于以上四位，偏心的它早已把C位预留给了尚还未出世的Mirror Lake。不同于其他技术原型机“来福”“旺财”一般的随意起名，Mirror Lake有着最富哲学美感、仙气十足的名字，中文名也极为好听——镜湖。中国明朝文人朱熹曾写下名句“半亩方塘一鉴开，天光云影共徘徊”，所描绘的便是湖面如同镶嵌在大地的镜子一般投映着天空湛蓝色彩的美好画面。
（Mirror Lake概念图示及建模图）
Meta早先便公布说，Mirror Lake将融入Meta在过去7年中所有的先进视觉技术，还额外支持镜片附件，并通过全息透镜去实现“类似滑雪护目镜的外形”。新的穿透技术和外部显示器，可以向外界展示用户的眼睛和脸。Mirror Lake 有望成为世界上第一个具有反向传递功能的完全集成的VR设备。
（左图为Mirror Lake概念图，它的外形会不会像Superme滑雪护目镜一样酷炫？）
人类从外界所获知到的信息，超过80%是来自于视觉，人类的视觉系统极为复杂，研究并模仿视觉系统，是一项非常艰难的工作；这也是为什么相当多计算机领域的科学家和研究机构投身于视觉研究。
Meta为了更好地衡量视觉研究的进步，提出“视觉图灵测试”（Visual Turing Test）的新概念。“图灵测试”由艾伦·麦席森·图灵提出，意思是检测机器思考能力的测试，“通过图灵测试”代表了测试者受到机器的“欺骗”，并认为它是真人。
“视觉图灵测试”同理，即测试者否能够区分VR显示的环境和真实世界。截至目前，还没有任何VR技术能够通过“视觉图灵测试”。也就是说，让VR在视觉上能够“欺骗”人类视觉，让人完全相信“通过VR看到的视觉是真实可信的”。
不过我们无需灰心，一定要相信技术的发展迭代速度。虽然视觉类产品暂时难以通过图灵测试，但是听觉类产品早已实现了“沉浸感+真实感”的效果，我们可以从耳机、音响等音乐设备感受到高质量的体验效果。相信视觉“沉浸感+真实感”来临的日子也不远啦。
（Meta股价近一个月情况）
略显讽刺的是，Meta公布这条扎克伯格亲自上阵讲解的视频以来，Meta的股票不增反降，近一个月来，Meta的股价跌了25%，看来市场对于Meta的VR研发之路仍然充满了怀疑和忧虑。不过，苹果Apple每次的新品发布会后，有70%的情况也是股价下跌，随后股票总将经历一轮猛涨。Meta此番公布VR研发进展，会不会也出现一轮先跌后涨？我们拭目以待。
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