У світі технологій, що невпинно крокує вперед, сталося справжнє революційне відкриття, здатне перевернути уявлення про віртуальну реальність та інші застосування мікродисплеїв. Дослідники розробили екран, розміром приблизно з людську зіницю, роздільна здатність якого долає всі попередні межі піксельної технології. Ця інновація обіцяє кардинальні зміни.
Хоча більшість відеоекранів – на наших телефонах, телевізорах чи величезних стадіонних табло – з кожним місяцем демонструють все кращу роздільну здатність, існувала одна суттєва проблема: підвищення роздільної здатності крихітних екранів, що використовуються у застосунках віртуальної реальності (ВР). Суть у тому, що чим ближче екран розташований до людського ока, тим меншими повинні бути пікселі, з яких він складається. Однак, якщо пікселі стають надто малими, їхня функція починає погіршуватися, і якість зображення страждає. Наприклад, на мікро-LED екрані пікселі не можуть бути значно меншими за один мікрометр у ширину, перш ніж втратити свою здатність відтворювати чітке, якісне зображення. Це призводить до таких проблем, як розмиття кольорів та нерівномірність відображення, які стають особливо помітними на близько розташованих до ока дисплеях.
Від пікселів до метапікселів: нова ера візуалізації
Замість того, щоб покладатися на традиційні пікселі, науковці з Технологічного університету Чалмерса, Університету Гетеборга та Уппсальського університету у Швеції – провідних науково-дослідних установ країни, звернулися до іншої методики. Вони створили те, що назвали “метапікселями”, використовуючи оксид вольфраму – матеріал, який може перемикатися між станом ізолятора та металу залежно від його електричного стану. Оксид вольфраму – це неорганічна сполука вольфраму і кисню, яка відома своїми фотохромними та електрохромними властивостями, що робить її ідеальною для подібних інноваційних застосувань. Метапікселі по-різному відбивають світло, залежно від їхнього розміру та розташування, і ними можна маніпулювати за допомогою електричного струму. Певним чином, вони функціонують подібно до пігментів у пір’ї птахів, які можуть набувати різних кольорів залежно від того, як на них падає світло. Той факт, що метапікселі не потребують власного джерела світла, усуває проблеми, з якими стикаються відеопікселі, коли вони стають занадто малими, як-от розмиття кольорів та труднощі з однорідністю зображення.
Безпрецедентна роздільна здатність, невідрізненна від реальності
Результатом цієї наполегливої праці стало створення командою екрана розміром приблизно з людську зіницю, щільно упакованого метапікселями, ширина яких становить близько 560 нанометрів. Цей екран, що отримав назву “ретинальний електронний папір”, має роздільну здатність понад 25 000 пікселів на дюйм. “Цей прорив відкриває шлях до створення віртуальних світів, візуально невідрізненних від реальності”, – зазначається у прес-релізі Університету Чалмерса щодо цього досягнення.
“Це означає, що кожен піксель приблизно відповідає одному фоторецептору в оці, тобто нервовим клітинам у сітківці, які перетворюють світло на біологічні сигнали”, – додає Андреас Далін, професор кафедри хімії та хімічної інженерії в Чалмерсі. – “Люди не можуть сприймати вищу роздільну здатність, ніж ця”. Фоторецептори – це спеціалізовані клітини сітківки ока, відповідальні за сприйняття світла і перетворення його на електричні сигнали, які мозок інтерпретує як зображення. Їхня функція є фундаментальною для нашого зору.
Щоб продемонструвати ефективність крихітного екрана, дослідники відтворили “Поцілунок” – знаменитий витвір мистецтва, написаний Густавом Клімтом. Картина була показана в ідеальній роздільній здатності на екрані, розміром приблизно 1,4 x 1,9 мм, що становить 1/4000 розміру стандартного смартфона. Густав Клімт – видатний австрійський художник-символіст, один з найяскравіших представників віденського модерну. Його “Поцілунок”, створений у період його “Золотої фази” (1907-1908), є однією з найвпізнаваніших і найцінніших картин у світовому мистецтві, символізуючи любов і єднання.
“Технологія, яку ми розробили, може надати нові способи взаємодії з інформацією та навколишнім світом”, – каже Кунлі Сюн з Уппсальського університету, який задумав проєкт і є головним автором дослідження. – “Вона може розширити творчі можливості, покращити віддалену співпрацю і навіть прискорити наукові дослідження”.
Наразі дослідники працюють над подальшим вдосконаленням свого винаходу, але вони вірять, що він може мати драматичний вплив на світ мініатюрної оптики. “Це значний крок вперед у розробці екранів, які можна зменшити до мініатюрних розмірів, одночасно покращуючи якість та зменшуючи споживання енергії”, – зазначає Джованні Вольпе з Університету Гетеборга. – “Технологію потрібно ще доопрацювати, але ми віримо, що ретинальний електронний папір відіграватиме важливу роль у своїй галузі і зрештою вплине на всіх нас”.
Дослідження було опубліковано у поважному науковому журналі Nature.
