来自Facebook Reality Labs和亚利桑那大学的研究人员发表了一项新的研究，探索了使用高速机械显示移位来减少沉浸式显示中所谓的屏幕门效应（SDE）。SDE是由于像素之间的未点亮空间造成的，从而导致观看者和虚拟世界之间出现“屏幕门”的现象，降低了沉浸感。研究人员试验性地微小移动整个显示屏，使显示屏的像素填补这些空隙。

自从2013年DK1开发套件推出以来，SDE一直是现代VR头显中最突出的视觉缺陷之一。虽然可以通过使用像素间未点亮空间太小以至于肉眼无法看到的超高密度显示屏来解决SDE的问题，但如今大多数消费级VR头显仍然存在SDE问题（除了Reverb G2几乎没有），这会影响沉浸感和视觉清晰度。

除了超高像素密度，还采用了其他方法来减少SDE。例如，一些头显选择较小的视野范围，从而降低了SDE的明显可见性。其他头显在显示屏上使用扩散片来将来自像素的光线混合到它们之间的未点亮空间中。

另一个建议是快速而微小地移动显示屏，使附近的像素填补未点亮的空隙。虽然这可能会导致显示屏出现眩晕的颤动，但在其他显示技术上已经证明了，快速移动一个光点（即像素）足够快可以形成一个稳定图像的效果。

亚利桑那大学和Facebook Reality Labs的研究人员Jilian Nguyen、Clinton Smith、Ziv Magoz和Jasmine Sears在一篇名为“使用机械移位减少屏幕门效应的虚拟现实显示屏”的论文中探索和实验了这个想法。论文的目标不是要立即将机械显示移位技术应用于VR头显的设计，而是要展示和量化这种方法的有效性。

显示屏驱动和模式

研究人员设计了一个静态平台，配有两个压电式致动器，这两个致动器共同以120Hz的速度使显示屏进行圆周运动，从而使每个像素每秒完成120次循环，每个循环的直径大小根据显示屏像素之间的距离选择，以期最佳地填补像素之间的未点亮空间。研究人员将这种圆形路径称为“非冗余”模式。

他们还巧妙地利用了一块480Hz的显示屏，使他们可以尝试更复杂的像素移位路径，他们称之为“冗余”模式。这种方法旨在不仅填补像素之间的空隙，并增加一些重叠，而且将显示帧分为四个子帧，每个子帧都独特地进行移位和显示，以适应像素的移动。这意味着当一个像素移动到填补SDE间隙的位置时，它使用的颜色是像素在初始位置时使用的正确颜色。

论文仅限于探索这两种像素路径，研究人员表示，根据显示特性，还可以采用其他路径。

“像素移位不限于圆形形状。事实上，可以通过控制每个轴的振幅来使用椭圆形路径，甚至使用八字形路径。路径可以以多种方式进行描绘，以探索减少屏幕门效应的方法，”研究人员写道。“对于微OLED显示屏来说，圆形路径非常适合方形像素和子像素布局。这种路径用于平衡路径长度与填充因子，最大限度地减小致动器的运动速度。”

用于实验的显示屏驱动平台研究
在构建了具备快速在所需路径上移动显示的平台之后，下一步是客观量化SDE减少的程度，这被证明是困难的。
机械SDE减少的定量测量
作者们首先试图客观地测量每个亚像素的起始点和终止点，但是他们发现用于该任务的相机的分辨率不足以清晰地划定每个亚像素的起始和终止位置，更不用说它们之间的空间了。
另一种量化SDE减少的方法是测量显示屏的一个区域的对比度，并将其与屏幕驱动开启与关闭时进行比较。较低的对比度意味着像素移动填补了未点亮的空间，从而产生了更完整的图像，所以SDE较少。尽管作者们指出这种测量并不一定能反映肉眼所见的SDE减少，但他们认为这是一个有意义的定量测量。
两种模式下不同放大比例下的对比度降低 | 图片提供: Facebook Reality Labs Research
机械SDE减少的定性评估
除了量化测量SDE减少，研究人员还希望定性地观察变化。最明显的好处是通过查看带有复杂场景的自然照片来展示的。
图片提供: Facebook Reality Labs Research
在这里，“非冗余”模式明显减少了SDE，同时似乎保持了相等的清晰度。令人印象深刻的是，“冗余”模式不仅减少了SDE，甚至似乎还明显增强了图像的锐度（请注意放大显示车辆后部细节的区域）。
“非冗余”模式的图像锐化是一个有趣的额外好处，因为它实际上提高了显示的分辨率，而不会增加像素数目。
基于他们的实验，研究人员还提出了一种用户研究方法，以用于定量评估任何SDE减少方法，无论是机械移动、扩散器还是不同的次像素布局和光学组件。
研究人员得出结论：
在使用像素机械移动来减少屏幕门的情况下，需要对显示的死空间进行表征，以定义机械移动系统所要求的路径形状和移动距离。通过适当的机械移动应用，SDE可以在定性上减少。一种有前途的屏幕门可见度量化方法使用自然场景和人类对象来确定在哪个放大倍数下，SDE和屏幕门减少现象变得明显。
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虽然使用超高像素密度显示来彻底消除SDE的方法可能会得以实现，但机械减少SDE的方法可以使头戴式显示设备制造商在减少SDE的同时提高显示的有效分辨率，从而“以更少获得更多”。这对于显示器设计也可能有附带好处，因为显示器制造商将不再受限于需要达到异常高的填充因子。