Meta dévoile sa vision du casque VR du futur avec le concept Mirror Lake

Meta dévoile ses avancées en matière d'écrans pour les casques de réalité virtuelle ce 20 juin. L'entreprise américaine, pionnière du secteur depuis son rachat de la start-up Oculus en 2014, a réussi une percée notable sur le marché grand public avec son Quest 2, dont le total des ventes est estimé à 15 millions d'unités à date par IDC.

Cependant, les technologies d'affichage qu'il utilise (lentilles de Fresnel, écrans LCD) sont proches de leurs limites et ne permettront pas d'atteindre une qualité visuelle et une compacité suffisante pour réellement convaincre le plus grand monde. C'est là que rentre en jeu la division de recherche de Meta, dirigée par Michael Abrash. Elle s'est attaquée au problème dès 2015.

Un "test de Turing visuel" pour les casques VR

Elle a mis au point ce que les chercheurs appellent un "test de Turing visuel" dont l'objectif est de fournir une image si réaliste que l'utilisateur n'est pas capable de dire s'il voit le monde réel ou s'il utilise un casque VR.

On en est évidemment bien loin aujourd'hui à cause de tout un tas de problème, à commencer par la résolution (qui devra être supérieure à 8K par œil) et la latence évidemment, mais aussi le conflit entre la vergence et l'accommodation, le parallaxe oculaire, les aberrations chromatiques et le "pupil swim", qui désigne les distortions de l'image qu'on peut apercevoir en regardant différents points des lentilles et pas juste leur centre.



Les chercheurs de Meta ont créé un prototype s'accrochant de ce niveau de qualité, nommé Butterscotch. Il fournit une résolution de 55 pixels par degré, soit de quoi pouvoir lire la dernière ligne d'un test de vision (type tableau de Snellen) directement dans le casque. Pour y parvenir, les chercheurs ont dû réduire le champ de vision horizontal de moitié par rapport au Quest 2.



Pour les problèmes liés à l'absence de mise au point, qui est typiquement fixée à 5 mètres dans les casques actuels, la solution est l'utilisation de lentilles varifocales. Ces dernières nécessitent d'avoir des caméras à l'intérieur du casque permettant de suivre les mouvements du regard de façon très précise afin d'ajuster dynamiquement la mise au point, comme le fait naturellement le cristallin en temps normal lorsqu'on regard un objet près ou loin de nous. C'est le but des prototypes Half Dome sur lesquels Meta a déjà communiqué plusieurs fois par le passé.



"Il nous reste du travail à faire pour que leurs performances soient au point et que le suivi des yeux soit suffisamment fiable pour être utilisable par tout le monde et en toutes circonstances, mais nous sommes optimistes", a déclaré Mark Zuckerberg à ce sujet lors d'une présentation à la presse.

Concernant la distortion liée aux lentilles, elle est due au fait que les algorithmes qui corrigent leur distortion naturelle sont statiques. Meta cherche à les rendre dynamiques en fonction de ce que regarde l'utilisateur. Pour accélérer les recherches dans ce domaine, ses chercheurs ont développé un simulateur de distortion afin de pouvoir itérer le plus vite possible au lieu d'attendre des semaines pour créer des lentilles de test.



Le dernier élément tient à la luminosité et au contraste de l'écran. D'après Meta, l'industrie des téléviseurs aurait été estimé que l'idéal serait de pouvoir produire des pics de 10 000 nits pour fournir une image parfaite. Ils en restent encore loin aujourd'hui, mais la réalité virtuelle n'est de son côté même pas dans la cours des grands, avec une luminosité maximale d'à peine 100 nits pour le Quest 2. Pour tester ce que donnerait une image "Ultra HDR" de ce type, Meta a développé un prototype massif appelé Starburst (visible ci-dessus) qui place une lampe forte derrière l'écran.

Holocake 2, un prototype de casque ultra compact

A l'heure actuelle, le prototype le plus prometteur de Meta se nomme Holocake 2. Son design avait fuité il y a quelques semaines, certains spéculant à tort qu'il s'agissait du projet Cambria, un produit commercial qui arrivera sur le marché d'ici la fin de l'année.



Holocake 2 combine un affichage holographique et des lentilles dites "pancake" (avec un design plat) auxquels sont ajoutés des réflecteurs polarisés qui permettent de réduire la distance entre les lentilles et l'écran. Le résultat est un casque extrêmement compact qui dispose par ailleurs des mêmes caractéristiques et performances que le Quest 2 (champ de vision, résolution, fréquence de rafraîchissement, etc.).



Seul hic : la source de lumière est un laser, ce qui implique plus de travail en amont pour pouvoir en faire un produit grand public. Par ailleurs, contrairement au Quest 2, le prototype fonctionne en se branchant à un ordinateur, il n'inclut pas de capacités de calcul. Cela mis à part, il est 100% fonctionnel et peut faire tourner n'importe quelle application de réalité virtuelle sous Windows.

Mirror Lake, un concept très prometteur

Mais la vision de Meta va plus point. En effet, tous les prototypes présentés dans cet article solutionnent chacun un problème séparément, mais le vrai défi est de pouvoir tout résoudre avec une seule solution technique, dans un casque qui soit à la fois léger et compact.

Le dernier casque présenté se nomme Mirror Lake et n'est même pas un prototype. Michael Abrash tout comme Douglas Lanman (directeur de la recherche en systèmes optiques) ont bien insisté sur ce fait. Il s'agit d'un concept dont aucune version fonctionnelle n'existe. Mais si les recherches aboutissent à quelque qui fonctionne, il s'agira d'une révolution pour la réalité virtuelle.



Mirror Lake part de la base d'Holocake 2 et y ajoute tout le reste afin d'adresser tous les problèmes énoncés précédemment. La clé pour y parvenir est l'affichage holographique, car il fait que tous les autres composants sont eux aussi plats, suppléés par des caméras positionnées sur les branches. Il est même possible d'y ajouter une correction pour se débarrasser des lunettes de vue.

Et le champ de vision dans tout ça ?

Reste une question qui n'a pas été abordée lors de la présentation. Quid du champ de vision ? Il est aujourd'hui d'environ 104° horizontal et 98° vertical pour le Quest 2, alors que le champ de vision naturel d'un être humain est d'environ 210° horizontal (dont 114° en vision binoculaire) et 135° vertical.

En réponse aux demandes de L'Usine Digitale, les chercheurs de Meta précisent : "Holocake 2, qui est la base du concept Mirror Lake, dispose d'un champ de vision équivalent au Quest 2. Pour augmenter le champ de vision au-delà de ce point, il nous faudrait pouvoir fabriquer de plus petites structures microscopiques dans les lentilles holographiques. Par ailleurs, pour atteindre des champs de vision ultra large, il faudrait que les éléments optiques commencent à entourer le visage pour afficher des images dans la vision périphérique, ce qui serait un défi pour le système optique plat composite de Mirror Lake et Holocake."



Si les chercheurs de Meta Reality Labs Research parviennent à réaliser leur vision, il s'agira du plus grand bond en avant qu'ait connu la VR jusqu'ici. Mais il ne faudra pas l'attendre avant encore de nombreuses années.

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