Pesquisadores propõem novo display E-Ink XR com resolução muito além dos headsets atuais

Um grupo de pesquisadores suecos propôs uma nova solução de exibição de tinta eletrônica que poderia abrir caminho para fones de ouvido VR supercompactos e óculos AR no futuro.

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Os displays emissivos tradicionais estão diminuindo, mas enfrentam limites físicos; pixels menores tendem a emitir de maneira menos uniforme e fornecer luz menos intensa, o que é especialmente perceptível em aplicações próximas aos olhos, como fones de ouvido de realidade virtual e aumentada.

Em um artigo de pesquisa recente publicado em Naturezauma equipe de pesquisadores apresenta o que é um “tela retinal e-ink”, que espera oferecer uma nova solução bastante diferente das telas vistas nos fones de ouvido VR modernos de hoje, que estão adotando cada vez mais micro-OLEDs para reduzir tamanho e peso.

O artigo foi de autoria de pesquisadores afiliados à Universidade de Uppsala, Universidade de Umeå, Universidade de Gotemburgo e Universidade de Tecnologia Chalmers em Gotemburgo: Ade Satria Saloka Santosa, Yu-Wei Chang, Andreas B. Dahlin, Lars Österlund, Giovanni Volpe e Kunli Xiong.

Embora o papel eletrônico convencional tenha lutado para alcançar a resolução necessária para imagens realistas e de alta fidelidade, a equipe propõe uma nova forma de papel eletrônico apresentando “metapixels” eletricamente ajustáveis ​​com apenas cerca de 560 nanômetros de largura.

Isso promete uma densidade de pixels de mais de 25.000 pixels por polegada (PPI) – uma ordem de magnitude mais densa do que as telas usadas atualmente em fones de ouvido como Samsung Galaxy XR ou Apple Vision Pro. Esses fones de ouvido têm um PPI de cerca de 4.000.

Conforme o artigo descreve, cada metapixel é feito de nanodiscos de trióxido de tungstênio (WO₃) que passam por uma transição reversível de isolante para metal quando reduzidos eletricamente. Este processo altera dinamicamente o índice de refração e a absorção óptica do material, permitindo o controle em nanoescala do brilho e do contraste da cor.

Com efeito, quando iluminada pela luz ambiente, a tela pode criar cores brilhantes e saturadas muito mais finas que um fio de cabelo humano, bem como pretos profundos com taxas de contraste óptico relatadas em torno de 50% – um equivalente reflexivo de alta faixa dinâmica (HDR).

E a equipe diz que pode ser útil tanto em monitores AR quanto VR. A figura abaixo mostra uma pilha óptica conceitual para ambas as aplicações, com a Figura A representando um display VR e a Figura B mostrando um display AR.

Ainda assim, existem algumas desvantagens observadas. Além da resolução absoluta, a tela oferece vídeo colorido em “mais de 25 Hz”, que é significativamente menor do que o que os usuários de VR precisam para uma visualização confortável. Além de uma taxa de atualização relativamente baixa, os pesquisadores observam que o papel eletrônico retina requer maior otimização na gama de cores, estabilidade operacional e vida útil.

“Reduzir a tensão operacional e explorar eletrólitos alternativos representam caminhos de engenharia promissores para estender a durabilidade do dispositivo e reduzir o consumo de energia”, explica o artigo. “Além disso, sua resolução ultra-alta também exige o desenvolvimento de matrizes TFT de ultra-alta resolução para controle independente de pixels, o que permitirá exibições de grandes áreas totalmente endereçáveis ​​e é, portanto, uma direção crítica para futuras pesquisas e desenvolvimento tecnológico.”

E embora a tela do papel eletrônico em si tenha um consumo extremamente baixo de energia, incluir a computação gráfica para colocar esses metapixels para funcionar também será um desafio. É um bom problema de se ter, mas mesmo assim é um problema.

Minha opinião

Pelo menos conforme o artigo descreve, a tecnologia subjacente poderia produzir telas XR com tamanho e densidade de pixels que nunca vimos antes. E atingir os limites da percepção visual humana é um daqueles momentos do Santo Graal que eu estava esperando.

No entanto, aumentar a taxa de atualização bem além de 25 Hz será extremamente importante. Conforme o artigo descreve, 25 Hz é bom para reprodução de vídeo, mas dirigir um ambiente de VR imersivo requer atualização de pelo menos 60 Hz para ser minimamente confortável. 72 Hz é melhor e 90 Hz é o padrão hoje em dia.

Também estou curioso para ver a tela do e-paper comparada com os contemporâneos micro-OLED de resolução mais baixa, apenas para ver como a iluminação ambiente proposta pode alcançar HDR. Eu tenho dificuldade em entender isso. Essencialmente, os metapixels da tela absorvem e espalham a luz ambiente, assim como o Vantablack faz – provavelmente algo que precisa ser realmente visto pessoalmente para acreditar.

Deixando de lado o ceticismo saudável, acho realmente incrível que tenhamos chegado à conversa: estamos no ponto em que os monitores XR podem recriar a realidade, pelo menos no que diz respeito aos seus olhos.