La nueva pantalla contiene 10,000 PPI y podrÃa pintar impresionantes mundos de realidad virtual
por Jason Dorrier
Se puede decir plausiblemente que la realidad virtual actual es descendiente de los teléfonos inteligentes. Los sensores, chips y pantallas de alta resolución asequibles que son fundamentales para brindar una experiencia de realidad virtual decente fueron diseñados para iPhones y Galaxys, no para Rifts y Vives. Al principio, el pionero de la realidad virtual Oculus construyó prototipos con pantallas AMOLED de 1080p de los teléfonos inteligentes Samsung Galaxy S4.
Pero después de la adquisición de Facebook por $ 2 mil millones, el equipo tuvo los medios para comenzar a soñar y ordenar componentes personalizados. Y, por supuesto, las pantallas fueron las primeras en su lista.
Los primeros kits de desarrollo de Oculus Rift eran como mirar a través de una puerta con mosquiteros con un diseño tosco. Pero la experiencia ideal es aquella en la que el ojo no percibe ni un pÃxel en la pantalla, un estado celestial denominado resolución de retina.
Las mejores pantallas de realidad virtual se encuentran en algún lugar entre la resolución de superpantalla y retina. Los auriculares conectados de alta gama ofrecen una resolución más alta que las primeras versiones del Rift. Sin embargo, la imagen aún no es tan nÃtida como para que el ojo no detecte pixelación alguna. No está mal, no es ideal.
La resolución de la retina depende de varios factores, uno de los cuales es qué tan cerca está la pantalla de sus ojos. Cuanto más cerca esté, más pÃxeles necesitará. Eso significa que para que la realidad virtual alcance la resolución de retina, necesitaremos pantallas con muchos más pÃxeles mucho más pequeños.
Afortunadamente, la ciencia está en eso, y con las computadoras portátiles con resolución de retina y los teléfonos dignos de bostezar en este momento, la realidad virtual y la realidad aumentada son ahora tecnologÃas clave que impulsan la investigación de vanguardia en pantallas de alta resolución.
En un ejemplo reciente, un equipo de cientÃficos dirigido por Won-Jae Joo de Samsung y Mark Brongersma de Stanford publicó un artÃculo en Science que describe una nueva pantalla meta-OLED que puede empaquetarse en 10,000 pÃxeles por pulgada con espacio para escalar. En comparación, los teléfonos inteligentes y las pantallas de realidad virtual actuales tienen menos de 1000 pÃxeles por pulgada.
El equipo dice que las pantallas actuales, suficientes para televisores o teléfonos inteligentes, no pueden satisfacer las necesidades de densidad de pÃxeles de las aplicaciones de realidad virtual y realidad virtual de cerca. También están mirando más allá de los auriculares y escriben: “Una densidad ultra alta de 10.000 pÃxeles por pulgada cumple fácilmente con los requisitos de las micropantallas de próxima generación que se pueden fabricar en gafas o lentes de contacto”.
Por supuesto, no están solos en su búsqueda de ultra alta definición, y la pantalla aún se encuentra firmemente en la fase de investigación, pero da una pista de lo que depara el futuro para las asombrosas experiencias de AR / VR.
Very Meta: de los paneles solares a la realidad virtual
La nueva pantalla nació de un gran avance en las células solares , donde el laboratorio de Brongersma utilizó metasuperficies ópticas, que son superficies con estructuras de nanoescala incorporadas para controlar las propiedades de un material, para manipular la luz. Joo, que estaba visitando Stanford en ese momento, se enteró del enfoque de Brongersma en una presentación del estudiante graduado Majid Esfandyarpour.
Se dio cuenta de que el mismo enfoque también podrÃa ser útil en pantallas de diodos emisores de luz orgánicos (OLED).
Algunas de las mejores pantallas del mundo, como las de los televisores de alta gama y los iPhones, usan OLED porque son muy delgadas y flexibles y conocidas por sus colores profundos y puros.
Actualmente, hay dos formas de hacer pantallas OLED. Para pantallas pequeñas como los teléfonos inteligentes, los pÃxeles se dividen en subpÃxeles que emiten luz roja, verde o azul. Estos se colocan rociando puntos de cada material a través de una malla fina. Pero el método tiene limitaciones tanto en lo pequeños que pueden ser los subpÃxeles (y, por lo tanto, los pÃxeles) y en el tamaño que puede alcanzar la pantalla. Si la malla es demasiado grande, tiende a combarse.
Entonces, para pantallas más grandes como televisores, los fabricantes optan por OLED blancos con filtros rojos, azules y verdes encima de ellos. El caso es que los filtros absorben el 70% de la luz, por lo que requieren más potencia para mantenerlos brillantes. Los OLED filtrados también están limitados en cuanto a lo pequeños que puede hacerlos.
Un horizonte a nanoescala para filtrar la luz en pÃxeles
Los nuevos Stanford y Samsung resuelven ambos problemas al mismo tiempo.
En lugar de filtros o materiales OLED de colores especÃficos, la nueva pantalla hace uso de una superficie erizada con diminutos nanopilares de plata de 80 nanómetros de altura.
Cuando se baña en luz blanca, el espacio entre los pilares determina qué longitudes de onda se transmiten. Cada subpÃxel contiene pilares de diferentes anchos. Los pilares más anchos con el menor espacio emiten luz roja, el siguiente más ancho, verde y el menos ancho, azul. Los cuadrados más grandes, que contienen subpÃxeles rojos, azules y verdes, forman los pÃxeles de la pantalla. Cada uno tiene 2,4 micrones de ancho o aproximadamente 1/10 000 de pulgada.
Como los pÃxeles ya no están sombreados por los filtros, y debido a una propiedad curiosa de la metasuperficie que permite que la luz se acumule y resuene, un poco como el sonido de un instrumento musical, el color de la pantalla es muy puro y logra mayor brillo con menos energÃa. .
El equipo estima que el enfoque podrÃa producir una densidad de pÃxeles de hasta 20.000 pÃxeles por pulgada. Pero a medida que los pÃxeles descienden por debajo de una micra, comienza a sacrificar el brillo. El siguiente paso es hacer una pantalla de tamaño completo, algo que Samsung está trabajando actualmente para que suceda.
Por supuesto, otras investigaciones también se centran en las pantallas de resolución ultra alta.
La tecnologÃa MicroLED, un candidato lÃder, ha logrado 30.000 pÃxeles por pulgada. Sin embargo, las pantallas de más de 1000 pÃxeles por pulgada son monocromáticas y las pantallas a todo color siguen siendo un desafÃo.
Cualquiera sea el enfoque que gane, la potencia informática también tendrá que escalar. Más pÃxeles equivalen a más procesamiento. Una posible solución para AR / VR se llama renderizado foveated, donde los dispositivos rastrean nuestros ojos y solo muestran la imagen de mayor resolución hacia donde se dirige la mirada. Esto hace uso del hecho de que nuestra visión periférica es borrosa, independientemente del medio, ahorrando asà una valiosa potencia de procesamiento.
¿Más inmersión = mejor?
Por supuesto, las imágenes son solo una parte de la ecuación. La realidad virtual verdaderamente inmersiva y de ciencia ficción proporcionará un sentido del tacto, resistencia muscular y tal vez incluso manipulación directa de mundos virtuales. Y si queremos evitar disfrutar de la realidad virtual en grandes almacenes, tendremos que descubrir cómo movernos en el lugar.
Lentamente han ido apareciendo soluciones prácticas a estos problemas. Los periféricos tempranos, extraños y / o costosos incluyen cintas de correr de realidad virtual para el hogar , botas robóticas e incluso exoesqueletos robóticos .
Uno podrÃa preguntarse (bastante racionalmente) si realmente necesitamos estar más inmersos en nuestros dispositivos. Mucha gente ha pasado mucho más tiempo frente a las pantallas y puede ser bastante agotador. Es asombroso lo que puede hacer por tu cordura pasar una tarde sentada junto a una buena corriente antigua representada por las leyes de la fÃsica sin filtrar.
Aún asÃ, las interfaces de realidad virtual y aumentada de calidad pueden resolver algunos de los efectos secundarios menos agradables de las pantallas 2D porque se adaptan mejor a cómo funcionan nuestros cerebros en el mundo . De manera muy consciente, tenemos que enseñarnos a escribir y usar un trackpad, pero aprendemos a navegar por el mundo fÃsico casi por accidente (basta con ver a un bebé entrar en la niñez).
Quizás, a medida que pasamos más tiempo en el mundo digital, hacerlo inmersivo también ayudará a que sea una mejor experiencia (al menos de alguna manera). E independientemente, se acerca la próxima ronda de interfaces. Entonces, ¿no serÃa bueno si se vieran especialmente bonitos?
Crédito de la imagen: Luca Huter / Unsplash