Facebookの親会社であるメタ社は、同社の研究所を紹介し、今後数年間でVRディスプレイがどのような方向に発展する可能性があるかを示しています。
VRディスプレイの課題
VRゴーグルの中核となるディスプレイは、この10年間でほとんど進化しておらず、レンズの後ろに接続された2つの比較的低解像度のスマートフォン・スクリーンで、目の錯覚で3Dの世界を見るという、極めて原始的なものです。
VRディスプレイに求められるリアルさとは？
バーチャルリアリティの視覚的な可能性を最大限に引き出すには、人間の視覚に匹敵する新しいタイプのVRディスプレイが必要なのです。
リアルさが大事な理由
リアルさを追求することで、”ただ画面で見る “のではなく、“その場にいるような感覚や、誰かと一緒にいるような感覚、ある場所に物理的にいるかのような臨場感など、普段は決して体験できないようなことを体験できるようになります。
メタ社によるVRディスプレイの研究歴史
メタ社は2015年から新しい種類のVRディスプレイに取り組んでいます。
この研究は、バーチャルリアリティが今後数年間で進むであろう方向性と、それに関わるディスプレイ技術が従来の2Dスクリーンのそれをはるかに超えるものであることを示しています。
メタ社がVRディスプレイの研究とは？視覚的チューリングテストのクリア
メタ社は、視覚的チューリングテストをクリアし、スリムで軽量なVRゴーグルにフィットするVRディスプレイを開発しようとしています。
視覚的チューリングテストとは、VRで表示されるものが現実と区別できるかどうかを評価する方法です。現在、このテストに合格するVR技術は存在しません。
視覚的チューリングテストを突破するために必要な4つの技術
メタ社のディスプレイ開発を専門とするディスプレイ・システム・リサーチ（DSR）チームは、VRディスプレイが視覚的チューリングテストをパスするために満たすべき4つの特性を定義しました。
- 仮想オブジェクトの自然なフォーカシング
- 網膜の視覚と同等の解像度を達成
- レンズによる光学的な歪みの補正
- HDR(高ダイナミックレンジ)の実現
仮想オブジェクトの自然なフォーカシング(可変焦点深度)
これまでのVRゴーグルでは、焦点面が1つに固定されているため、人間の視覚に支障をきたすことがありました。その結果、視界がぼやけたり、目が痛くなったり、吐き気をもよおしたりする可能性があります。VRゴーグルをつけた状態で、仮想空間に長時間滞在することができない、あるいは少なくとも目に負担がかかるという問題があります。そのため、この問題を解決することが急務となっています。
VRゴーグルは、正確なアイトラッキングにより、装着者が見ている場所に解像度を割り当て、周辺視野の画像レンダリングに割くリソースを少なくすることが可能になります。可変焦点深度により、仮想空間の近くのものと遠くのものとの間でフォーカスを容易に移動させることができます。
網膜の視覚と同等の解像度(高解像度)
視覚的リアリズムのもうひとつの重要な条件は、解像度です。
テレビやパソコンのモニターは、解像度が高いほど、より鮮明でリアルに見えます。しかし、現在のVRゴーグル内の小さな画面では、その鮮明さに近づくことはできません。
メタ社の試算によると、VRゴーグルが人間の視覚を騙し、現実のイメージを偽りなく再現するには、片目あたり8Kの解像度と60PPDの画素密度を実現する必要があるそうです。これに対し、Meta Quest 2(メタ・クエスト2)のような現在のVRゴーグルは、2Kの解像度と20PPDの範囲にあります。
レンズによる光学的な歪みを補正
視覚的なチューリングテストをクリアするためのもう一つの障害は、光の屈折によって生じる歪みです。Meta Quest 2(メタ・クエスト2)では、これをソフトウェアで補正しています。完璧な歪み補正は、リアルタイムで目の動きに適応するダイナミックなものになります。
メタ社の研究チームは、仮想オブジェクトとアイトラッキングを使用して、与えられた光学設計のヘッドセットで見られる歪みを再現し、それを3Dテレビ技術で表示する歪みシミュレーターを構築しました。
これにより、研究チームは実際のVRゴーグルを製作することなく、さまざまな光学設計や歪み補正アルゴリズムを数分で研究することができます。
HDR(高ダイナミックレンジ)の実現
リアルさを追求するためには、HDR(高ダイナミックレンジ) に対応したVRディスプレイの開発が求められます。HDRとは、現在のVRディスプレイよりもはるかに広い色とコントラストのスペクトルをカバーできることです。
ダイナミックレンジとは、ディスプレイの全体的な明るさとコントラストです。私たちの経験では、照明が明るいと色が飛び出し、影が暗くなると、そのシーンが本当に生きていると感じられるようになります。
物理的な世界で目が見ているものを再現するためには、VRディスプレイの輝度は、2万ニット（単位）が求められます。しかし、最近のHDRテレビは数千ニットを実現するが、Quest 2は100ニットにとどまります。
