Construindo as Fundações de Hardware do Metaverso

O metaverso tornou-se um buzzword em círculos de tecnologia, especialmente após anúncios de alto perfil de empresas como Meta (anteriormente Facebook) e Nvidia. No entanto, o que o termo realmente significa, quais obstáculos de hardware devem ser superados e quais tecnologias já estão no caminho para realização? A firma de analistas IDTechEx dissecou recentemente domínios-chave de hardware — displays, sensores de imagem, óptica, haptics, AR/VR — e resumimos essa análise aqui.

Em seu núcleo, o metaverso visualiza mundos virtuais que coexistem perfeitamente com o mundo físico, permitindo interações imersivas que remodelam nosso senso de presença. Embora software esteja se aproximando da maturidade, o hardware ainda enfrenta obstáculos significativos.

Sem o hardware certo, o metaverso permanece um conceito visionário. Interações atuais ainda dependerão de telefones e laptops, mas esses dispositivos logo se tornarão legados. Imersão total demanda headsets VR dedicados, e verdadeira integração de ambientes digital e físico requer óculos AR.

Aceitabilidade social é o teste decisivo para hardware AR/VR. Mesmo com orçamentos de P&D de bilhões de dólares, óculos AR genuínos que são tanto estilosos quanto entregam visuais nível IMAX ainda estão anos distantes. A Meta revelou seu conceito de óculos AR junto com seu rebrand, admitindo que a tecnologia não está perto de viabilidade. Alguns headsets VR são tão volumosos que lembram robôs futuristas; apenas modelos premium começam a borrar a linha entre virtual e real.

A visão de longo prazo é um dispositivo leve, confortável, que pode ser usado o dia todo, alternando fluidamente entre AR e VR enquanto permite interação natural com outros usuários. A jornada de hardware para esse dispositivo está cheia de progresso empolgante, mas também desafios complexos.

Displays MicroLED: um avanço crucial

Colocar uma tela diretamente na frente do olho expõe gaps de pixels — conhecidos como screen-door effect. A regra prática é 60 pixels por grau (ppd) de campo de visão para alcançar aparência realista, impulsionando requisitos de resolução extremamente altos. Ópticas também devem focar e dimensionar a imagem corretamente. Em AR, ópticas ineficientes requerem níveis de brilho na casa dos milhões de nits; para contexto, o iPhone 13 Pro Max atinge pico de 1.200 nits.

A tecnologia MicroLED oferece várias vantagens para AR e VR: evita burn-in de OLED, pode atingir brilho extraordinário (painel AR da JadeBird supera 3 milhões de nits), e suporta pitches de pixel ultra-pequenos. O nanoLED da Mojo Vision alega sub-pixel pitch de 900 nm, pequeno o suficiente para display tamanho lente de contato.

Desafios permanecem. MicroLEDs lutam com fidelidade de cor completa porque emissores azuis são muito mais eficientes que vermelhos e verdes. Conversão de cor por quantum-dot é a solução preferida da indústria, convertendo luz azul nas outras cores. Embora essa técnica possa ser inkjet-printed ou patternada litograficamente, preocupações sobre durabilidade a longo prazo sob brilho extremo e uso de metais pesados persistem. Um roadmap detalhado para comercialização de microLED pode ser encontrado em nosso relatório completo.

O principal campo de batalha para ópticas AR é o combiner: uma lente transparente que sobrepõe imagem projetada. Empresas competem por precisão de cor superior, campo de visão mais amplo e maior eye-box para entregar experiências visuais convincentes para todo usuário.

Líderes da indústria agora veem waveguides de surface-relief como o caminho adiante. Em maio, Snap adquiriu WaveOptics, e em novembro, Samsung Electronics investiu $500 milhões na Digilens, pioneira waveguide fabless. O waveguide TREX da Digilens pode efetivamente dobrar resolução do display, ajudando a atingir o benchmark de 60 ppd. Para mergulho mais profundo em ópticas AR, VR e MR, consulte nosso relatório dedicado.

Eye-tracking: otimizando resolução onde importa

Cobrir campo de visão horizontal de 135° a 60 ppd seria proibitivo. Felizmente, acuidade visual pico no centro do olhar; eye-tracking permite alocar alta resolução apenas onde o usuário está olhando, reduzindo demandas em outras áreas.

Iterações futuras podem até projetar imagens diretamente na retina usando laser-beam scanning, bypassando combiners e acomodando usuários de óculos — desde que consumidores aceitem a tecnologia.

Designs emergentes de image-sensor — como vision baseada em eventos — simplificam processamento registrando eventos de movimento em vez de frames completos. Sensores impressos permitem eye-trackers mais finos; Meta Materials Inc. (não relacionada à Meta) já incorpora micro-câmeras em superfícies de lentes, estratégia que integrará com ópticas combiner conforme o campo amadurece.

Haptics: adicionando dimensão tátil

Mesmo o hardware visual mais avançado é incompleto sem feedback de toque realista. Em novembro de 2021, o Reality Labs da Meta revelou protótipo de luva haptics, com canais microfluídicos que entregam feedback localizado através da mão. Embora o design compartilhe semelhanças com HaptX, a posição de propriedade intelectual da Meta é sólida e exemplifica o impulso da indústria em direção a imersão multissensorial, segundo a IDTechEx.

Câmeras time-of-flight emergiram como sensor chave para hand tracking, eliminando necessidade de controladores tradicionais. O interesse de longa data da Apple em AR/VR foi recentemente confirmado quando LG Innotek forneceu tais câmeras para headset de 2022, sinalizando iminente ubiquidade da tecnologia.

Em conclusão, o metaverso já está emergindo em formas limitadas. Embora a montanha de hardware permaneça íngreme, o progresso é constante, e a perspectiva de óculos AR elegantes com qualidade IMAX substituindo smartphones é cada vez mais realista.