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剑桥和Meta的研究提升了XR领域中“视网膜分辨率”的标准

长期以来,人们一直认为人眼能够检测到最多60像素每度(PPD),通常称为“视网膜分辨率”。超过这个数字就会浪费像素。然而,最近剑桥大学和Meta Reality Labs在《自然》杂志上发表的一项研究认为,这一上限实际上远高于之前的认识。

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正如剑桥大学的新闻网站所解释的,研究团队测量了参与者在各种场景中检测特定显示特征的能力:包括彩色和灰度图像,从正面(即“中心视力”)和周边视力观察,距离近和远的情况。
团队使用了一种新颖的滑动显示设备(见下图),精确测量人眼的视觉分辨率极限,这似乎推翻了普遍接受的60 PPD的基准,通常被认为是“视网膜分辨率”。
图片由剑桥大学、Meta提供
基本上,PPD测量的是观看者视觉领域内每度有多少显示像素。有时在XR头显的规格表上会看到此指标,以更好地向用户传达视场(FOV)和显示分辨率的组合在视觉锐度方面的实际意义。
根据研究者的说法,中心视力实际上可以感知的PPD远超过60——对于黑白图案可高达94 PPD,对于红绿色图案可达89 PPD,对于黄色紫色图案可达53 PPD。值得注意的是,研究中有少数参与者表现出极端,部分人的感知能力高达120 PPD——是之前假设的视网膜分辨率上限的两倍。
该研究对焦点渲染(foveated rendering)也有影响,焦点渲染与眼动追踪结合使用,以降低XR头显用户周边视力的渲染质量。传统上,焦点渲染针对黑白视觉进行优化,研究认为可以进一步降低特定色彩通道的分辨率,从而减少带宽和计算要求。
因此,对于XR硬件工程师来说,该团队的发现指向一个新的真实视网膜分辨率目标。想要深入了解,可以阅读《自然》上的完整论文。
我的看法
虽然很难找到每个头显的PPD准确的信息——一些制造商喜欢宣传每英寸像素(PPI),而其他制造商则专注于原始分辨率数字——但并没有多少能够接近60 PPD,更别提上述修订的视网膜分辨率。
根据XR规格比较网站VRCompare获得的数据,消费级头显如Quest 3、Pico 4和Bigscreen Beyond 2的峰值PPD约为22-25,这描述了正中心最密集的像素区域。
Meta的“黄油糖”变焦原型(左),“Flamera”透视原型(右)| 图片由Meta提供
专业消费者和企业头显稍微好一些,但也仅仅如此。根据可用数据估计,Apple Vision Pro和Samsung Galaxy XR的峰值PPD在32-36之间。
像Shiftall MeganeX Superlight “8K”和Pimax Dream Air这样的头显峰值PPD约为35-40。在范围的高端是Varjo,该公司声称其XR-4($8,000)企业头显通过非球面镜片可实现51峰值PPD。
还有Meta的“黄油糖”变焦头显等原型,该公司在2023年展示,声称具备56 PPD(尚未确认是平均值还是峰值)。
不过,要达到“完美”的视觉效果,除了PPD,无论是峰值还是其他指标,还有很多因素需要考虑。光学伪影、刷新率、亚像素布局、双目重叠和眼箱大小等都可能影响即便是最好的显示效果。然而可以肯定的是,在任何制造商能够自信地称其显示器为视网膜显示之前,规格表部门还有很多增长空间。