Новый 3D-шлем с голограммами и ИИ создаёт реалистичные изображения смешанной реальности

Голографические дисплеи виртуальной реальности обеспечивают реалистичные 3D-эффекты в ультракомпактных устройствах. Автор: Натан Мацуда

Используя 3D-голограммы, улучшенные искусственным интеллектом, исследователи представили компактный 3D-шлем в форме очков, который, по их словам, является значительным шагом к прохождению «Визуального теста Тьюринга».

«В будущем большинство дисплеев виртуальной реальности будут голографическими», — заявил Гордон Ветцштайн, профессор электротехники Стэнфордского университета, демонстрируя последнюю разработку своей лаборатории. «Голография предлагает возможности, недостижимые для других типов дисплеев, в форм-факторе, который значительно компактнее всего, что есть сегодня на рынке».

Голография — это удостоенная Нобелевской премии технология 3D-отображения, использующая как интенсивность отражённого света (как в традиционной фотографии), так и его фазу (синхронизацию волн) для создания реалистичного трёхмерного изображения объекта.

Новая голографическая система Ветцштайна, описанная в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics, приближает эру лёгких, иммерсивных и реалистичных очков смешанной реальности, проецирующих трёхмерные изображения прямо в поле зрения пользователя.

Толщина дисплея от линзы до экрана составляет всего 3 мм. Такое устройство может изменить образование, развлечения, виртуальные путешествия, коммуникацию и другие сферы, отмечают исследователи.

Расширение реальности

По словам Ветцштайна, голограммы обеспечивают более реалистичный 3D-эффект, чем современные стереоскопические технологии на основе LED. При этом они лишены громоздкости современных VR-шлемов. Однако достичь этого было непросто.

«Исследователи иногда называют нашу цель прохождением "Визуального теста Тьюринга"», — говорит Суюн Чой, постдокторант лаборатории Ветцштайна. «Это означает, что в идеале человек не сможет отличить физический объект от цифрового изображения, проецируемого на дисплей».

Прорыв в реализме

Новый дизайн шлема сочетает кастомный волновод, направляющий изображение к глазу пользователя, и метод калибровки с помощью ИИ, улучшающий качество и трёхмерность картинки. Результат — широкое поле зрения и большая «зона видимости» (eyebox), в пределах которой изображение остаётся чётким.

Устройство достаточно лёгкое, чтобы носить его часами без усталости глаз или шеи — проблемы, характерной для современных VR-гарнитур.

«Мы хотим, чтобы оно было компактным и удобным для использования в течение всего дня. Это главная задача», — подчеркнул Ветцштайн.

ИИ улучшает разрешение и трёхмерность голограмм, а большой eyebox и широкое поле зрения усиливают эффект погружения. По словам разработчиков, это похоже на просмотр реалистичного домашнего кинотеатра, где глаза могут свободно перемещаться по изображению без потери качества.

Данное исследование — вторая часть научной трилогии. В первой (2024 год) команда представила голографический волновод, а теперь создала рабочий прототип. Третья часть, возможно, станет коммерческим продуктом, меняющим представление о виртуальной реальности.

«Мир ещё не видел дисплея с таким полем зрения, зоной видимости и качеством изображения в голографическом формате. Это лучшая 3D-система на сегодня, но впереди ещё много вызовов», — заключил Ветцштайн.

Дополнительная информация: Suyeon Choi et al, Synthetic aperture waveguide holography for compact mixed-reality displays with large étendue, Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01718-w

Источник: Стэнфордский университет