A grande tecnologia está ansiosa para nos empolgar com a chegada do metaverso, mas o hardware de realidade virtual de hoje está muito longe de atingir seus objetivos ambiciosos. Um dos maiores desafios é construir telas melhores com muito mais pixels por polegada, mas especialistas dizem que novos materiais e designs estão a caminho.
O Vale do Silício está apostando bilhões de dólares que a internet está prestes a sofrer sua maior mudança desde o advento do smartphone. Em breve, o pensamento continua, a maioria das pessoas estará acessando a web por meio de fones de ouvido vestíveis que nos transportam para mundos virtuais, em vez de tocar em uma tela sensível ao toque.
Hoje, porém, a realidade virtual e aumentada ainda são bastante rudimentares. Embora empresas como Meta, Microsoft, Google e Magic Leap já estejam vendendo headsets de realidade virtual e aumentada, eles encontraram casos de uso limitados até agora, e as experiências que eles oferecem ainda estão muito aquém dos padrões de alta definição que esperamos do entretenimento digital.
Uma das maiores limitações é a tecnologia de exibição atual. Em um fone de ouvido VR, as telas ficam a apenas alguns centímetros à frente de nossos olhos, então elas precisam empacotar um grande número de pixels em um espaço muito pequeno para se aproximar da definição que você pode esperar da mais recente TV 4K.
Isso é impossível com as telas de hoje, mas em uma perspectiva publicada na semana passada na Science, pesquisadores da Samsung e da Universidade de Stanford dizem que as tecnologias emergentes podem em breve nos aproximar do limite teórico da densidade de pixels, inaugurando novos e poderosos headsets de realidade virtual.
Os esforços para aumentar o desempenho dos monitores são complicados pelo fato de que isso concorre diretamente com outro objetivo crucial: torná-los menores, mais baratos e mais eficientes em termos de energia. Os dispositivos de hoje são volumosos e pesados, limitando a quantidade de tempo que podem ser usados e o contexto em que podem ser usados.
Uma das principais razões pelas quais os fones de ouvido são tão grandes hoje é a variedade de elementos ópticos que eles apresentam e a necessidade de manter espaço suficiente entre eles e as telas para focar a luz adequadamente. Embora os novos designs de lentes compactas e o uso de metasuperfícies – filmes nanoestruturados com propriedades ópticas únicas – tenham permitido alguma miniaturização nessa área, dizem os autores, isso provavelmente está atingindo seus limites.
Novos designs como lentes holográficas e “lentes panqueca” que envolvem a luz refletida entre diferentes pedaços de plástico ou vidro podem ajudar a reduzir a distância entre a lente e a tela em um fator de dois a três. Mas cada uma dessas interações reduz o brilho das imagens, que precisa ser compensado por displays mais potentes e eficientes.
Telas melhores também são necessárias para resolver outra limitação importante dos dispositivos atuais: a resolução. As telas de TV Ultra-HD podem atingir densidades de pixel de cerca de 200 pixels por grau (PPD) a distâncias de cerca de 10 pés, muito acima dos cerca de 60 PPD que o olho humano pode distinguir. Mas como as telas de VR estão no máximo a uma ou duas polegadas dos olhos do espectador, elas só podem atingir cerca de 15 PPD.
Para corresponder aos limites de resolução do olho humano, os monitores de RV precisam espremer entre 7.000 e 10.000 pixels em cada polegada de tela, dizem os autores. Para contextualizar, as telas de smartphones mais recentes gerenciam apenas cerca de 460 pixels por polegada.
Apesar do tamanho dessa lacuna, porém, já existem caminhos claros para fechá-la. Atualmente, a maioria dos headsets VR usa diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) vermelhos, verdes e azuis separados, que são difíceis de tornar mais compactos devido ao seu processo de fabricação. Mas uma abordagem alternativa que adiciona filtros coloridos a OLEDs brancos pode tornar possível atingir 60 PPD.
Confiar na filtragem tem seus próprios desafios, pois reduz a eficiência da fonte de luz, resultando em menor brilho ou maior consumo de energia. Mas um projeto experimental de OLED conhecido como “meta-OLED” poderia contornar essa troca combinando a fonte de luz com espelhos de nanopadrões que exploram o fenômeno da ressonância para emitir luz apenas de uma determinada frequência.
Meta-OLEDS poderia atingir densidades de pixel de mais de 10.000 PPD, aproximando-se dos limites físicos estabelecidos pelo comprimento de onda da luz. Eles também podem ser mais eficientes e ter uma definição de cor melhorada em comparação com as gerações anteriores. No entanto, apesar do grande interesse das empresas de tecnologia de exibição, a tecnologia ainda é incipiente e provavelmente ainda mais distante da comercialização.
A inovação de curto prazo mais provável nas telas, dizem os autores, é aquela que explora uma peculiaridade da biologia humana. O olho só é capaz de distinguir 60 PPD na região central da retina conhecida como fóvea, com sensibilidade significativamente menor na periferia.
Se os movimentos dos olhos puderem ser rastreados com precisão, você só precisará renderizar a definição mais alta na seção específica da tela para a qual o usuário está olhando. Embora as melhorias necessárias no rastreamento dos olhos e da cabeça adicionem complexidade extra aos projetos, os autores dizem que essa é provavelmente a inovação que acontecerá mais rapidamente.
É importante lembrar que há uma série de problemas além de telas melhores que precisarão ser resolvidas para que a VR seja amplamente comercializada. Em particular, alimentar esses fones de ouvido levanta desafios complicados em relação à capacidade da bateria e à capacidade de dissipar o calor dos componentes eletrônicos integrados.
Além disso, as tecnologias de exibição discutidas pelos pesquisadores são principalmente relevantes para VR e não AR, cujos fones de ouvido provavelmente dependem de tecnologia óptica muito diferente que não obscurece a visão do usuário do mundo real. De qualquer forma, porém, parece que, embora as experiências virtuais mais imersivas ainda estejam longe, o roteiro para nos levar até lá está bem definido.
