专访丁守谦、李进良:深度解析非近轴光学原理

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小编:四年一度的世界杯正如火如荼的进行中,有一项技术能够使球迷从家里走进足球的赛场,这个技术就是VR技术。

  【环球网科技 记者 樊俊卿】四年一度的世界杯正如火如荼的进行中,有一项技术能够使球迷从家里走进足球的赛场,这个技术就是VR技术。

  近年来VR技术可以算是科技界的宠儿,随着该技术的蓬勃发展,VR也开始渐渐的走入普通人的生活。虽然目前该技术尚不成熟,但仍处于不断的更新和完善之中。近年来,中国VR、AR教育文化产业领先公司玄视科技的两位教授发明了一项叫做“非近轴成像”的VR技术,成功的解决了VR眼镜眩晕的问题,响彻国内外各大媒体。

  今天环球网科技有幸邀请到非近轴成像VR技术的研发者丁守谦教授和李进良教授,为我们详细解读非近轴成像理论原理。

  VR到底是什么

  李进良教授表示,VR技术早在上个世纪三十年代就已经出现了,但直到2014年,Facebook花费20亿美元收购Oculus,这时VR技术才引起全世界的重视。Oculus利用VR技术,让人们观看拍摄的景物图像时有亲临其境的体验,仿佛自己就沉侵在“立体的现实世界”之中。现在学界共有“虚拟现实”VR技术、“增强现实”AR技术和“混合现实”MR技术三种,三种技术共有的现实都是立体的世界。

  “但是,在该技术刚出现的时候,人们没能完全掌握立体显示的原理,虽然在刚开始观看的时候感觉很好,但看不了多久就会感到头晕脑胀,这是它的缺点。”李进良教授说,“丁守谦教授经过二十多年的研究,发现立体的显示光靠180多年前的‘高斯光学’,也叫‘近轴光学’是不行的。近轴光学可以广泛运用在显微镜、望远镜、射电天文望远镜和电子显微镜等设备上,使这些设备捕获很好的图像,但这些图像都是平面的。而现实世界是立体的,在立体情况下怎样才能得到更好的图像,这是要建立在更先进的非近轴光学技术之上。”

  非近轴光学理论是VR技术的一大突破

  丁守谦首先详细解释了VR技术的成像原理。利用高斯光学原理,在VR设备中同时播放两张大同小异的照片,通过透镜折射光线,使左右眼各自看到的景象进行重合,同时利用了人体自身“对眼”的能力,使左右眼像合在一起而看出立体效果。这样的VR设备长时间观看容易引起眼部疲劳,进而产生头昏眼花的不适感。

  丁教授介绍到:“我通过一二十年的研究,彻底搞清了这一问题所在。通过我在非近轴光学领域的研究发现,在使用VR设备时,人眼不是对准透镜轴的中心,而应偏离一定的距离,这样才会使影像做非失真的横移。即左眼看到的放大影像向右横移,而右眼看到的影像向左横移,偏心距选得恰当,在虚像空间它们就完全重合在一起就看出完美的立体像,而不会引发眼疲劳,这就解决了在长时间使用VR设备时头昏脑胀的问题。”

  丁教授进一步说到:“同时,因为双眼视线是在虚像空间中汇合,左眼绝对看不到右眼所看到的影像,右眼也绝对看不到左眼所看到的影像,所以不会发生‘串影’的现象。又由于采用了光学玻璃材质,这一材质对光学的亮度和饱和度都不会产生损失,所以双眼合成的影像就是人双眼各自看到的实物影像,这一影像不但没有损失,反而提升了它的清晰度,产生更鲜艳的色彩,例如在显示金属的光泽、绸缎衣物光泽方面更为鲜明清晰。所以我认为非近轴光学是形成理想的VR像的理论基础。”

  偏心透镜是非近轴光学的秘宝

  李进良教授表示,非近轴成像技术的核心就是如果利用偏心透镜,使左右眼看到的图像产生非失真位移,让其达到完美的重合。当前市面上的VR设备大多是靠人类眼睛“对眼”的调节功能成像的。这一成像功能在应用手机等小尺寸屏幕设备时还能清晰成像,但如果应用电脑、电视机或投影仪等大尺寸屏幕设备时便不适用了,必须要到电影院通过专门投影巨型屏幕加专业眼镜才能清晰体现。

  李教授自信的说:“VR设备要有所发展就必须要有非近轴光学理论,可以说非近轴光学是现在VR设备发展所必须的理论基础。甚至可以说是该领域唯一正确的理论,因为高斯光学无法完美解决这一问题。”

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