再論VR像素點(diǎn):何時(shí)去除馬賽克?
在VR/AR頭顯設(shè)備出現(xiàn)以前,我們一般使用分辨率描述一款顯示設(shè)備,例如一臺(tái)FHD(1080P)顯示器,這種參數(shù)對(duì)于平面顯示設(shè)備來(lái)說(shuō)并沒(méi)什么問(wèn)題,但分辨率并不適合頭顯設(shè)備。像素密度或者說(shuō)單位視場(chǎng)角的像素?cái)?shù)目才是更合適的參數(shù)。實(shí)際上無(wú)論什么顯示設(shè)備,我們并不需要無(wú)限提升像素密度,達(dá)到“視網(wǎng)膜”級(jí)別的顯示效果就是我們的終極目標(biāo),因?yàn)槿搜郾旧砭哂蟹直婺芰O限,超過(guò)一定像素密度之后我們也看不出更多細(xì)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(chǎng)上的頭顯距離“視網(wǎng)膜”等級(jí)還差多遠(yuǎn)。
在VR/AR頭顯設(shè)備出現(xiàn)以前,我們一般使用分辨率描述一款顯示設(shè)備,例如一臺(tái)FHD(1080P)顯示器,這種參數(shù)對(duì)于平面顯示設(shè)備來(lái)說(shuō)并沒(méi)什么問(wèn)題,但分辨率并不適合頭顯設(shè)備。像素密度或者說(shuō)單位視場(chǎng)角的像素?cái)?shù)目才是更合適的參數(shù)。實(shí)際上無(wú)論什么顯示設(shè)備,我們并不需要無(wú)限提升像素密度,達(dá)到“視網(wǎng)膜”級(jí)別的顯示效果就是我們的終極目標(biāo),因?yàn)槿搜郾旧砭哂蟹直婺芰O限,超過(guò)一定像素密度之后我們也看不出更多細(xì)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(chǎng)上的頭顯距離“視網(wǎng)膜”等級(jí)還差多遠(yuǎn)。
Yuval是Sensics公司CEO和OSVR平臺(tái)的聯(lián)合創(chuàng)始人。他和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了OSVR的軟件平臺(tái),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(shí),VR之家這次就將部分內(nèi)容帶給大家。
如果我們把人眼當(dāng)作是一部數(shù)碼相機(jī),它的參數(shù)說(shuō)明上會(huì)提及相機(jī)傳感器能夠檢測(cè)的像素密度最高為每度角60像素點(diǎn),這部分位于眼球的中央小窩區(qū)域,是人眼視覺(jué)最敏感的部位,越往外圍分辨能力越低。因此,從顯示效率來(lái)看,像素密度超過(guò)每度角60像素點(diǎn)的顯示屏分辨率都存在冗余,因?yàn)檠劬σ呀?jīng)沒(méi)辦法捕捉更多細(xì)節(jié)了。當(dāng)然,由于我們平時(shí)使用顯示器時(shí)眼睛距屏幕的位置不固定,大部分高清顯示屏實(shí)際上仍然未達(dá)到“視網(wǎng)膜”的等級(jí),或者說(shuō)如果你想要體驗(yàn)“視網(wǎng)膜”顯示屏,離遠(yuǎn)點(diǎn)就可以了。
讓我們簡(jiǎn)單計(jì)算一下,現(xiàn)在有一幅3600個(gè)像素的圖像(60*60),它正好落在中央小窩視場(chǎng)角1°*1°區(qū)域,然后又有一幅細(xì)節(jié)更豐富的8100像素點(diǎn)(90*90)圖像也落在這一區(qū)域,正常人是沒(méi)有辦法看出這兩幅圖像的區(qū)別的。VR之家簡(jiǎn)化版說(shuō)明:人眼分辨極限在視力檢查中就可以看出,例如對(duì)于400度近視眼人群來(lái)說(shuō),視力5.2那一欄所有圖形都只是黑點(diǎn)。
小貼士:每度角60像素點(diǎn)有時(shí)又被稱為“1弧分像素點(diǎn)”,意思是單個(gè)像素點(diǎn)所占角度為1/60度。在當(dāng)年喬布斯發(fā)明“視網(wǎng)膜”屏幕這一概念的時(shí)候,這個(gè)參數(shù)就是其主要參考依據(jù),由于是手持設(shè)備,首先蘋果公司假設(shè)了我們使用iPhone和iPad的通常手持距離(iPad離得遠(yuǎn),所以分辨率相對(duì)較低也能達(dá)到視網(wǎng)膜等級(jí)),在這一距離下像素密度達(dá)到上述定義,即為“視網(wǎng)膜”屏幕。
在像素密度計(jì)算方面VR頭顯有兩個(gè)特色,一是距離相對(duì)固定,二是眼鏡屏幕距離很近。如果你手里有一個(gè)VR頭顯,我們可以來(lái)進(jìn)行計(jì)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(chǎng)角。以Oculus DK1為例,它使用了1280*800屏幕(單眼640*800),水平視場(chǎng)角大約為90度。這意味著其像素密度只有7像素點(diǎn)/度(640/90),所以這款設(shè)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(jìn)行對(duì)比:
很顯然,目前的設(shè)備中像素密度越高我們能夠讀到越多細(xì)節(jié),可以看到賽車游戲中車胎的花紋,看到更遠(yuǎn)處的景物,同時(shí)也獲得更高的真實(shí)感。
實(shí)際上專業(yè)級(jí)VR頭顯很多年前就已經(jīng)出現(xiàn)了,它們與消費(fèi)級(jí)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(jí)的像素密度。假設(shè)第一張代表60像素點(diǎn)/度,也就是人眼的天然分辨能力(目前想要獲得這種體驗(yàn),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(diǎn)/度,然后是15像素點(diǎn)/度,最后是7.5像素點(diǎn)/度。顯示效果一目了然:
目前的高端消費(fèi)級(jí)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(shí)現(xiàn)的VR像素密度并不一定相同,因?yàn)轭^顯鏡片對(duì)像素點(diǎn)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(chǎng)角設(shè)計(jì)較小的頭顯一般會(huì)看起來(lái)更加清晰,不過(guò)視場(chǎng)角過(guò)小又會(huì)影響其他方面的體驗(yàn)。
目前的顯示屏技術(shù)當(dāng)然還在繼續(xù)提升,但想要達(dá)到體驗(yàn)比較令人滿意的VR效果,恐怕還需要幾年時(shí)間,假設(shè)水平視場(chǎng)角120度(視覺(jué)上的拘束感比較小,但還未達(dá)到人眼視場(chǎng)角),而VR箘?wù)J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(diǎn)/度,我們需要水平分辨率3600的顯示屏,也就是單眼4K級(jí)別,在此之前我們只能繼續(xù)忍受無(wú)盡的馬賽克了。
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