由剑桥、伯克利、麻省理工学院等研究机构组成的团队,开发出了一种新颖的方法,可以提升虚拟现实头显中的对比度。研究人员表示,该方法利用了人类立体视觉的特性,通过有意使每只眼睛看到的视图元素不匹配,大脑以一种提升对比度的方式解决了冲突问题。
在最新一轮的虚拟现实头显中,大多数主要头显制造商已经从OLED显示转向LCD显示。后者具有更高的像素密度、更低的屏幕门效应以及可能更低的成本,其中最大的折衷在于对比度比率。尽管OLED显示器提供了广阔的对比范围和特别深的黑色,但今天的头显中的LCD显示器在暗场景中特别呈现出“泛白”效果。
剑桥、达勒姆、Inria、Université Côte d’azur、伯克利、雷恩和麻省理工学院的研究人员开发了一种名为DiCE(Dichoptic Contrast Enhancement)的新方法,可以帮助提升虚拟现实头显中的对比度。在今年早些时候发表在ACM Transactions on Graphics期刊上的一篇论文中,研究人员表示,该方法“计算成本极低,可以直接用于实时虚拟现实渲染”。
研究人员表示,虽然色调映射方法可以提升图像的对比度,但它们在虚拟现实渲染中的实际使用速度太慢且计算成本过高。相反,他们提出了一种利用人类立体视觉系统的自然行为来欺骗大脑产生更高对比度感知的系统。
一般来说,虚拟现实头显的目标是始终渲染出立体准确的视图;如果每只眼睛看到的图像有意外的差异,就会产生“双眼竞争”(也称为立体冲突),这可能会在视觉上造成不适,因为大脑很难将其融合成一幅连贯的图像。DiCE方法旨在利用不匹配的立体图像来增强对比度,同时防止双眼竞争。一个视频摘要解释了该方法。
该方法的关键组成部分是找出如何渲染图像以增强对比度,同时又不会引起明显的双眼竞争。研究人员表示,他们设计了一个实验来确定导致双眼竞争的因素,然后设计了基于立体的对比度增强方法来避免这些因素。
我们方法的主要挑战是在对比度增强和双眼竞争引起的视觉不适之间取得正确平衡。为了解决这个挑战,我们进行了一项心理物理实验,以测试内容、观察者和色调曲线参数如何影响源自双眼展示的双眼竞争。我们发现,色调曲线斜率的比率可以预测双眼竞争,从而使我们能够轻松控制双眼竞争的形状。
在找到最大程度减少双眼竞争的方法后,研究人员对其进行了测试,并声称“我们的结果明确表明,相比之前的方法,我们的解决方案在增强对比度的同时效率更高。我们还在VR装置上进行了评估,用户指出我们的方法明显改善了对比度和深度,相对于基线。”研究人员认为这项工作非常适用于虚拟现实渲染,并指出,“由于色调映射通常是渲染流程的一部分,我们的技术可以轻松与现有的虚拟现实/增强现实渲染相结合,并几乎不需要计算成本。”该团队甚至发布了一个Unity资源包,供其他研究人员使用。
研究团队成员包括Fangcheng Zhong、George Alex Koulieris、George Drettakis、Martin S. Banks、Mathieu Chambe、Fredo Durand和Rafał K. Mantiuk。
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