Melalui holografi dan AI, kacamata ini dapat menampilkan gambar bergerak 3D penuh warna dalam tampilan langsung ke dunia nyata. Kredit: Andrew Brodhead
Insinyur di Stanford mengklaim telah membuat kemajuan signifikan dalam augmented reality dengan menggabungkan perkembangan teknologi tampilan, pencitraan holografik, dan kecerdasan buatan.
Para peneliti di bidang komputasi spasial yang inovatif telah menciptakan prototipe headset augmented reality yang memproyeksikan gambar dinamis 3D penuh warna ke lensa yang tampak seperti kacamata biasa. Model baru ini memberikan pengalaman 3D yang mendalam secara visual dalam desain ramping dan nyaman yang mudah dipakai sepanjang hari, tidak seperti sistem augmented reality yang lebih besar saat ini.
“Di mata dunia luar, headset kami tampak seperti kacamata sehari-hari, namun apa yang dilihat oleh pemakainya melalui lensa adalah dunia yang diperkaya dengan citra komputer 3D yang penuh warna dan cerah,” kata Gordon Wetzstein, seorang profesor teknik elektro. dan seorang ahli di bidang komputasi spasial yang berkembang pesat. Wetzstein dan tim insinyur memperkenalkan perangkat mereka dalam makalah baru di jurnal Alam.
Meskipun saat ini hanya sebuah prototipe, teknologi seperti itu, menurut mereka, dapat mengubah bidang mulai dari game dan hiburan hingga pelatihan dan pendidikan – di mana pun citra komputer dapat meningkatkan atau menginformasikan pemahaman pemakainya terhadap dunia di sekitar mereka.
“Orang dapat membayangkan seorang ahli bedah mengenakan kacamata seperti itu untuk merencanakan pembedahan yang rumit atau rumit, atau mekanik pesawat terbang menggunakannya untuk belajar cara mengerjakan mesin jet terbaru,” Manu Gopakumar, seorang mahasiswa doktoral di laboratorium Pencitraan Komputasi Stanford yang dipimpin Wetzstein dan rekan- kata penulis pertama makalah itu.
Hambatan diatasi
Pendekatan baru ini merupakan pendekatan pertama yang mampu mengatasi labirin rumit persyaratan teknik yang sejauh ini menghasilkan headset yang kaku atau pengalaman visual 3D yang kurang memuaskan sehingga dapat membuat pemakainya lelah secara visual, atau bahkan sedikit mual pada saat tertentu.
“Saat ini tidak ada sistem augmented reality lain yang memiliki faktor bentuk kompak yang sebanding atau yang sesuai dengan kualitas gambar 3D kami,” kata Gun-Yeal Lee, peneliti pascadoktoral di laboratorium Stanford Computational Imaging dan salah satu penulis pertama makalah ini.
Agar berhasil, para peneliti telah mengatasi hambatan teknis melalui kombinasi pencitraan holografik yang disempurnakan dengan AI dan pendekatan perangkat nanofotonik baru. Kendala pertama adalah teknik untuk menampilkan citra augmented reality sering kali memerlukan penggunaan sistem optik yang kompleks. Dalam sistem ini, pengguna tidak benar-benar melihat dunia nyata melalui lensa headset. Sebaliknya, kamera yang dipasang di bagian luar headset menangkap dunia secara real-time dan menggabungkan citra tersebut dengan citra komputer. Gambar campuran yang dihasilkan kemudian diproyeksikan ke mata pengguna secara stereoskopis.
“Pengguna melihat perkiraan digital dari dunia nyata dengan overlay citra komputer. Ini semacam augmented virtual reality, bukan augmented reality yang sebenarnya,” jelas Lee.
Sistem ini, jelas Wetzstein, berukuran besar karena menggunakan lensa pembesar antara mata pemakainya dan layar proyeksi yang memerlukan jarak minimum antara mata, lensa, dan layar, sehingga memerlukan ukuran tambahan.
“Selain ukurannya yang besar, keterbatasan ini juga dapat menyebabkan realisme persepsi yang tidak memuaskan dan, seringkali, ketidaknyamanan visual,” kata Suyeon Choi, seorang mahasiswa doktoral di laboratorium Stanford Computational Imaging dan salah satu penulis makalah tersebut.
Aplikasi pembunuh
Untuk menghasilkan gambar 3D yang lebih memuaskan secara visual, Wetzstein melompati pendekatan stereoskopis tradisional dan mendukung holografi, teknik visual pemenang Nobel yang dikembangkan pada akhir tahun 1940-an. Meskipun pencitraan 3D sangat menjanjikan, penerapan holografi yang lebih luas telah dibatasi oleh ketidakmampuan untuk menggambarkan isyarat kedalaman 3D secara akurat, sehingga menyebabkan pengalaman visual yang mengecewakan dan terkadang membuat mual.
Tim Wetzstein menggunakan AI untuk meningkatkan isyarat kedalaman pada gambar holografik. Kemudian, dengan menggunakan kemajuan dalam nanofotonik dan teknologi tampilan pandu gelombang, para peneliti dapat memproyeksikan hologram terkomputasi ke lensa kacamata tanpa bergantung pada optik tambahan yang besar.
Pandu gelombang dibuat dengan mengetsa pola skala nanometer ke permukaan lensa. Layar holografik kecil yang dipasang di setiap kuil memproyeksikan citra yang dihitung melalui pola terukir yang memantulkan cahaya di dalam lensa sebelum dikirimkan langsung ke mata pemirsa. Melihat melalui lensa kacamata, pengguna melihat dunia nyata dan gambar komputasi 3D penuh warna yang ditampilkan di atas.
Kualitas seperti hidup
Efek 3D ditingkatkan karena dibuat secara stereoskopis, dalam artian setiap mata dapat melihat gambar yang sedikit berbeda seperti dalam pencitraan 3D tradisional, dan secara holografik.
“Dengan holografi, Anda juga mendapatkan volume 3D penuh di depan setiap mata sehingga meningkatkan kualitas gambar 3D yang hidup,” kata Brian Chao, seorang mahasiswa doktoral di laboratorium Stanford Computational Imaging dan juga salah satu penulis makalah tersebut.
Hasil akhir dari teknik tampilan pandu gelombang baru dan peningkatan dalam pencitraan holografik adalah pengalaman visual 3D yang nyata dan memuaskan secara visual bagi pengguna tanpa rasa lelah yang menantang pendekatan sebelumnya.
“Tampilan holografik telah lama dianggap sebagai teknik 3D terbaik, namun belum pernah mencapai terobosan komersial sebesar itu,” kata Wetzstein. “Mungkin sekarang mereka memiliki aplikasi mematikan yang telah mereka nantikan selama bertahun-tahun.”
Referensi: “Tampilan augmented reality holografik 3D penuh warna dengan pandu gelombang metasurface” oleh Manu Gopakumar, Gun-Yeal Lee, Suyeon Choi, Brian Chao, Yifan Peng, Jonghyun Kim dan Gordon Wetzstein, 8 Mei 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07386-0
Penelitian ini didanai oleh Stanford Graduate Fellowship in Science and Engineering, National Research Foundation of Korea (NRF) yang didanai oleh Kementerian Pendidikan, Beasiswa Kwanjeong, Meta Research PhD Fellowship, ARO PECASE Award, Samsung, dan Sony Program Penghargaan Penelitian. Sebagian dari pekerjaan ini dilakukan di Stanford Nano Shared Facilities (SNSF) dan Stanford Nanofabrication Facility (SNF), didukung oleh National Science Foundation dan National Nanotechnology Coordinated Infrastructure.
