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大朋E4突破116°视场角——打破现实与虚拟之间最后一道墙

2023-01-11 10:32   来源: 互联网

2016年的Oculus Connect 3大会上,时任Oculus公司首席科学家的Michael Abrash进行了一次有关VR未来的深刻演讲。

在演讲中,Abrash动情地说:“感谢我们所有的努力,未来五年VR将实现跨越性的发展......”至于有多“跨越”,按照Abrash的预测,“五年内,单眼分辨率将达到4k,140°的视场角(FOV)将使VR更具沉浸感和真实性......”

可Abrash的一番雄心壮志,五年后画面像素密度将是当时的八倍,视场角(FOV)则能够达到当时的三倍,并且具有可调节的焦距,却遗憾没能如愿。

以2022年10月最新推出的Meta Quest Pro为例,其FOV仅达到106°H*96°V,距离Abrash的预测还很遥远。不仅如此,其他同类产品的FOV及其他视觉、光学参数,大多都没能达到这一标准。

而2022年末横空出世的大朋VR E4,则以116° FOV和夏普5.46英寸Fast-LCD屏幕带来的4K分辨率,成为了众多追梦者之中,最接近Abrash预测的那位。

视场角——“虚幻之眼”

想要理解大朋E4优于PICO4、Meta Quest2等同类竞品的116°视场角的含金量,就要先搞明白所谓“视场角(FOV)”的原理以及对视觉体验的影响究竟几何。

视场角全称Field of View,在VR显示系统当中,一般用于表示显示器边缘与观察点,即使用者眼睛连线的夹角。这一角度将极大影响使用者的可视范围。举例来说,如果VR头显影像中迎面走来了五个人(并肩而立),90°视场角或许只能看见三个人,而116°视场角却能看见五个人。

由此不难理解,足够宽广的视场角能够带来更逼真、舒适的视觉体验。当然,如果视场角过大,也会造成视线死角。所以,优秀的VR头显设计,讲究以最合适的视场角,将视线边缘无限贴近屏幕边框,贴合人眼可视角度,以达成最佳视觉体验,提升沉浸感。

大朋E4的116° FOV,便是基于这一原理而设计。

E4光学设计的智慧革新

为什么选择116°?

正如前文所述,真正优秀的VR视觉体验需要做到“合适”,而非无限制扩大视场角。通过不断调试、测试,大朋E4最终将视场角控制在116°,一方面远胜市场中菲涅尔透镜VR产品常见的90°-95°视场角,实现足够宽广的可视范围。

另一方面,人眼自身的FOV大概在120°左右,VR产品的视场角越接近该角度,越能够带来较好的沉浸感体验。大朋E4 116°的FOV,不仅能与人眼FOV更贴合,带来宽阔无黑边的逼真视觉效果,也能有效降低视疲劳,为用户营造更加舒适的游玩体验。

当然,“视场角”只是VR头显整体光学设计中的重要组成部分之一,在完成“视场角”的设计优化之余,大朋E4同样也没有忘记对其他光学设计部分的严格要求。

在VR产品中,Eyebox,即眼盒,也是一个重要的衡量光学设计水平的参数。它是指人眼与光学模组中心对齐时能够看到最清晰的图像的人眼活动范围。戴上VR眼镜后,当人眼向镜片边缘移动,成像质量也会缓慢下降,直至图像质量下降至无法接受,此时便抵达了Eyebox边界。

由此可见,Eyebox反应了用户眼睛能够相对于光学系统有多大的偏移,大Eyebox对不同瞳距的用户有很好的兼容性,在实际使用过程,为用户提供稳定、清晰的视野。

为实现头盔对用户视线偏移较大的包容,大朋E4研发团队经过反复优化、测试,将所采用的菲涅尔镜片Lens口径控制在了50mm以内,成功将大朋E4的Eyebox提升至14mm,保证了产品使用时画面的清晰度与稳定性。

与此同时,针对VR镜片的畸变,大朋VR研发团队也有巧妙的应对。

畸变是非理想光学系统的像差之一,即实际像与理想像存在偏差,主要分为枕形畸变和桶形畸变两种。对VR镜片而言,视场角较大,畸变也会越大(如下图所示),尤其是边缘视场的畸变。图像畸变会导致用户在实际使用中眼睛疲劳,大大影响观看体验。

大朋E4通过扩大镜片FOV来提供更加沉浸的虚拟环境,势必也会带来一定的图像畸变。这时就需要软件算法的优化,通过反畸变处理,来校正用户的实际视觉体验。

如上图所示,反畸变处理过程也叫作预畸变处理,即根据镜片的畸变参数,将标准图像预处理成与枕形畸变相反的桶形畸变,经过镜片成像后,桶形畸变抵消了镜片的枕形畸变,从而使得用户看到无畸变图像。

经过多次实验优化,大朋E4的反畸变算法成功消除了大FOV带来的负面影响,用户在实际使用时看到的图像,几乎无法感受到畸变存在。即使拥有高于同类产品的116° FOV,也依然能做到真正的全域清晰。

菲涅尔与Pancake的PK?

最后,探讨下VR圈长期争论不休的一个议题:今年赚足风头的Pancake光学方案,真的优于菲涅尔?

VR圈有句话是这么说的:菲涅尔光学方案出了问题,是新闻;而Pancake光学方案不出问题,大家都说好,那才是新闻。虽是一句玩笑话,但也从侧面说明了传统的菲涅尔光学方案的成熟度与稳定性,要大大优于Pancake光学方案。

从实际视觉体验上来说,如果设计得当,遵循传统的菲涅尔方案同样可以超越高新技术Pancake。虽然大朋E4本次没有采用Pancake方案,但在各种光学参数设计和实际视觉表现上,要远优于目前市面上采用Pancake方案的同类产品。

与此同时,大朋E4还是菲涅尔方案VR产品中体验最轻便的。大朋E4采用大量镁合金结构件,将头显主体重量减轻至285g,极大优化了佩戴体验,轻便程度甚至可以与Pancake产品比拟。配合可调节的亮度和120Hz高刷新率,大朋E4还最大限度地实现了优秀视觉体验与视力保护全方位的平衡,也是大朋七年来始终坚守的产品人性化内核的最佳体现。

未来,大朋VR将继续积极探索解决行业所面临的各种技术掣肘,例如Pancake方案目前依然存在的光效衰变、鬼影等问题,并将最新研究成果应用于今后的VR新品中。

新的征程已经开启,大朋VR初心不变,希望能为更多热爱VR、热爱游戏的用户带来更优质的虚拟交互体验。


责任编辑:Linda
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