再論VR像素點:何時去除馬賽克?
在VR/AR頭顯設備出現(xiàn)以前,我們一般使用分辨率描述一款顯示設備,例如一臺FHD(1080P)顯示器,這種參數(shù)對于平面顯示設備來說并沒什么問題,但分辨率并不適合頭顯設備。像素密度或者說單位視場角的像素數(shù)目才是更合適的參數(shù)。實際上無論什么顯示設備,我們并不需要無限提升像素密度,達到“視網(wǎng)膜”級別的顯示效果就是我們的終極目標,因為人眼本身具有分辨能力極限,超過一定像素密度之后我們也看不出更多細節(jié)了。這篇文章將在這里探討這些概念,并讓大家理解目前市場上的頭顯距離“視網(wǎng)膜”等級還差多遠。
在VR/AR頭顯設備出現(xiàn)以前,我們一般使用分辨率描述一款顯示設備,例如一臺FHD(1080P)顯示器,這種參數(shù)對于平面顯示設備來說并沒什么問題,但分辨率并不適合頭顯設備。像素密度或者說單位視場角的像素數(shù)目才是更合適的參數(shù)。實際上無論什么顯示設備,我們并不需要無限提升像素密度,達到“視網(wǎng)膜”級別的顯示效果就是我們的終極目標,因為人眼本身具有分辨能力極限,超過一定像素密度之后我們也看不出更多細節(jié)了。這篇文章將在這里探討這些概念,并讓大家理解目前市場上的頭顯距離“視網(wǎng)膜”等級還差多遠。
Yuval是Sensics公司CEO和OSVR平臺的聯(lián)合創(chuàng)始人。他和他的團隊設計了OSVR的軟件平臺,并構(gòu)建了OSVR最關(guān)鍵的部分。他經(jīng)常在自己博客上分享自己的專業(yè)知識,VR之家這次就將部分內(nèi)容帶給大家。
如果我們把人眼當作是一部數(shù)碼相機,它的參數(shù)說明上會提及相機傳感器能夠檢測的像素密度最高為每度角60像素點,這部分位于眼球的中央小窩區(qū)域,是人眼視覺最敏感的部位,越往外圍分辨能力越低。因此,從顯示效率來看,像素密度超過每度角60像素點的顯示屏分辨率都存在冗余,因為眼睛已經(jīng)沒辦法捕捉更多細節(jié)了。當然,由于我們平時使用顯示器時眼睛距屏幕的位置不固定,大部分高清顯示屏實際上仍然未達到“視網(wǎng)膜”的等級,或者說如果你想要體驗“視網(wǎng)膜”顯示屏,離遠點就可以了。
讓我們簡單計算一下,現(xiàn)在有一幅3600個像素的圖像(60*60),它正好落在中央小窩視場角1°*1°區(qū)域,然后又有一幅細節(jié)更豐富的8100像素點(90*90)圖像也落在這一區(qū)域,正常人是沒有辦法看出這兩幅圖像的區(qū)別的。VR之家簡化版說明:人眼分辨極限在視力檢查中就可以看出,例如對于400度近視眼人群來說,視力5.2那一欄所有圖形都只是黑點。
小貼士:每度角60像素點有時又被稱為“1弧分像素點”,意思是單個像素點所占角度為1/60度。在當年喬布斯發(fā)明“視網(wǎng)膜”屏幕這一概念的時候,這個參數(shù)就是其主要參考依據(jù),由于是手持設備,首先蘋果公司假設了我們使用iPhone和iPad的通常手持距離(iPad離得遠,所以分辨率相對較低也能達到視網(wǎng)膜等級),在這一距離下像素密度達到上述定義,即為“視網(wǎng)膜”屏幕。
在像素密度計算方面VR頭顯有兩個特色,一是距離相對固定,二是眼鏡屏幕距離很近。如果你手里有一個VR頭顯,我們可以來進行計算,我們可以用屏幕的水平分辨率除以鏡片提供的水平視場角。以Oculus DK1為例,它使用了1280*800屏幕(單眼640*800),水平視場角大約為90度。這意味著其像素密度只有7像素點/度(640/90),所以這款設備的顯示效果可想而知了。
下表列出了部分流行VR頭顯的像素密度進行對比:
很顯然,目前的設備中像素密度越高我們能夠讀到越多細節(jié),可以看到賽車游戲中車胎的花紋,看到更遠處的景物,同時也獲得更高的真實感。
實際上專業(yè)級VR頭顯很多年前就已經(jīng)出現(xiàn)了,它們與消費級VR頭顯最大的區(qū)別之一就在于像素密度。讓我們用以下四幅圖片(取自Epic的一款游戲Demo)模擬不同等級的像素密度。假設第一張代表60像素點/度,也就是人眼的天然分辨能力(目前想要獲得這種體驗,可以買高清電視,然后在幾米之外觀看),然后是一半像素密度,也就是30像素點/度,然后是15像素點/度,最后是7.5像素點/度。顯示效果一目了然:
目前的高端消費級VR頭顯的顯示效果基本上也就是第三張圖片的水平,同樣分辨率的顯示屏實現(xiàn)的VR像素密度并不一定相同,因為頭顯鏡片對像素點的放大倍數(shù)不同;同樣,同一塊顯示屏受到不同鏡片的放大,其效果也是不同的;視場角設計較小的頭顯一般會看起來更加清晰,不過視場角過小又會影響其他方面的體驗。
目前的顯示屏技術(shù)當然還在繼續(xù)提升,但想要達到體驗比較令人滿意的VR效果,恐怕還需要幾年時間,假設水平視場角120度(視覺上的拘束感比較小,但還未達到人眼視場角),而VR箘認為上圖中第二幅圖的清晰度還是比較令人滿意的,那么像素密度就是30像素點/度,我們需要水平分辨率3600的顯示屏,也就是單眼4K級別,在此之前我們只能繼續(xù)忍受無盡的馬賽克了。
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