虽然大多数人习惯于处理描述像素数量的分辨率数据(例如:1920×1080的显示器),以度数表示的像素密度是一个更有用的数据,尤其是在处理AR和VR头显时更为实用。实现“视网膜分辨率”是头显的最终目标,也就是在特定的像素密度下,即使视力完美的人也不能辨别到任何额外的细节。本文探讨这些概念,并查看当今的头显距离视网膜分辨率还有多远。
嘉宾文章:于伟君(Yuval Boger)
于伟君是Sensics公司的首席执行官,同时也是OSVR的联合创始人。于伟君及其团队设计了OSVR软件平台,并构建了OSVR产品的关键部分。他经常在自己的博客上分享自己的观点和知识。
如果将人眼比作数码相机,其“数据表”将会显示其传感器能够在视力最高的黄斑区域(又称视力凹)检测到60像素/度的分辨率。对于视觉质量来说,任何超过60像素/度的显示都是浪费分辨率,因为眼睛无法捕捉到更多的细节。这就是所谓的视网膜分辨率,或者称为眼限分辨率。
这意味着,如果有一幅包含3,600个像素(60×60)的图像正好落在黄斑区域的1°×1°面积上,人眼将无法将其与一幅包含8,100个像素(90×90)的图像正好落在黄斑区域的1°×1°面积上的图像区分开。
注意:60像素/度的数值有时也可以表示为“1角分每像素”。不出所料,角分是一个角度测量单位,定义为1度的1/60。这种计算方式是苹果所说的“视网膜屏幕”的基础,即当该屏幕以适当的距离被观看时,可以在眼睛的视网膜上达到这种类型的像素密度。
如果你有一个VR头显,你可以通过以下方式计算像素密度-即它向眼睛呈现的每度像素数,将水平显示线上的像素数量除以镜头提供的水平视野。例如,Oculus Rift DK1开发套件(是的,我知道那是相当久以前的事情了),使用了一个单一的1280×800显示屏(每只眼睛640×800像素),并且具有约90度的单眼水平视野,其像素密度略高于7像素/度(640÷90)。你会注意到,这远低于视网膜分辨率(60像素/度)。
不是为了抨击DK1(它也有许多优点,尽管分辨率不是其中之一),7像素/度是线性像素密度。当你从像素密度的表面积角度来思考时,它不仅是人眼的8.5倍(60÷7=8.5),而且实际上要差很多(8.5×8.5等于70多)。
以下表格比较了一些常见的消费级和专业级头显的像素密度:
VR头显 水平每只眼的像素数 约水平视野(每只眼的角度) 约像素密度(像素/度)
Oculus DK1 640 90 7
OSVR HDK1 960 90 11
HTC Vive 1080 100 11
Sensics dSight 1920 95 20
Sensics zSight 1280 48 27
Sensics zSight 1920 1920 60 32
人眼黄斑区域 – – 60
更高的像素密度可以让您看到更细微的细节-阅读文字、看到汽车仪表盘的皮革纹理、在更远的距离上发现目标-总之,它有助于实现越来越逼真的图像。
从历史上看,专业级VR头显与消费级头显的一个区别就是像素密度更高。我们可以使用以下四幅图像来模拟这一情况。我们假设第一张图像(取自Epic的Showdown演示)以完整的60像素/度密度显示(这取决于你所在位置的分辨率和距离),然后我们可以将其重新采样为一半的像素密度(模拟30像素/度),再一半(15像素/度)和再一半(7.5像素/度)。请注意,随着像素密度的降低,差异越来越明显。
完整分辨率(模拟60像素/度) | 图片由Epic Games提供
一半的分辨率(模拟30像素/度) | 图片由Epic Games提供
模拟15像素/度 |照片由Epic Games提供
模拟每度7.5个像素 | 照片由Epic Games提供
视觉系统的像素密度较高,并不一定意味着屏幕的像素密度也较高,因为屏幕上的像素通过光学透镜被放大。同一屏幕在两个不同的光学系统中可能被放大不同程度,从而呈现给眼睛的像素密度也会不同。但是,在相同的光学系统下,屏幕上的像素密度较高确实会导致向眼睛呈现的像素密度较高。
随着屏幕的不断改进,我们将越来越接近虹膜限制的分辨率,并因此逐渐接近逼真的体验。
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