视场角只有100°的索尼PSVR,原来还有这些细节彩蛋

2016-08-04 10:38:22     作者:陈幸      来源:雷锋网

100°FOV的索尼PS VR靠什么和HTC、Oculus同台竞争?

雷锋网(搜索“雷锋网”公众号关注)按:本文作者陈幸,专注于光学定位系统研究,曾就职于华为苏州研究所等国内知名IT企业。从事虚拟现实行业两年有余,现就职VR日报内容研发部门总监。

索尼PlayStation VR中国区销售工作将在2016年10月13日与全球同步启动。

PlayStation VR的详细参数中,有一个数据和目前市场上的主流产品有明显区别,那就是FOV(视场角)。HTC Vive和Oculus Rift的视场角都是110°,而PlayStation VR的视场角比这两家的产品都窄,只有100°

作为消费者寄予厚望的三大主流虚拟现实头显之一,再加上名声在外的索尼大法名头,100°的视场角确实令消费者感到有些意外。因为视场角是影响到虚拟现实头显沉浸感的一个重要指标。难道索尼有些其他考量?

为什么视场角这么重要

视场角(FOV),英全拼是Field of View。在显示系统定义中,视场角是指显示器边缘与眼睛连线的夹角。如下图所示,AOB角就是水平视场角,BOC就是垂直视场角。在虚拟现实头显中所定义的视场角一般是特指水平视场角。

大家都知道人眼的视觉功能是由双眼视场所构成的,人类双眼的的总视场将近200°,双眼视觉区域大概有120°,而在身体两侧各有40°的单眼视觉区域。

在视力正常的情况下,人类获取视觉感知都是通过双眼来进行的,而两眼视网膜对同一被视物体的成像并不完全相同。人类大脑视觉高级中枢对来自两眼的图像信息进行处理后,形成的视差可以辅助产生精细的深度知觉,进而产生立体视觉。

在虚拟现实头显的定义中,头显的FOV越接近人眼的自然视场角,就越有利于产生更好的沉浸感和临场感。不过在虚拟世界,人类对虚拟景象的获取依然是通过立体双目视场来进行的,更大的视场角能够满足用户观看到更多细节,产生更加深度的沉浸感。

在这个追求大视场角的时代,获取更大的视场角不可避免的会带来其他问题。

现有的技术条件,要获得更大的视场角,只有一个解决方向,那就是人眼缩短与透镜镜片间的距离或增加透镜镜片的大小。缩短与透镜间的距离,由于透镜与眼睛的距离过近,会导致如下缺陷的引发:由于人眼的晶状体和凸透镜不同,人眼根本看不清楚画面,即便勉强看清,由于放大倍率太高,屏幕的纱门效应会非常严重,还有可能对眼睛形成伤害。

而采取直径较大的透镜增加视场的方案,也会引发问题的出现。大透镜的中间比较厚,导致镜片重量随之增加,虽然这个问题可以通过菲涅尔透镜解决,但更大直径的透镜镜片,会带来光学畸变等像差的问题是无法解决的。

索尼的选择

在市场上主流产品也不过实现了110°视场角的情况下,索尼选择了风险更低更稳妥的100°视场角。同时在设计中嵌入更多精巧的细节作为补偿。

细节一:人眼单眼视场角分布偏向双耳向。

先做个实验演示给大家。

闭上右眼后,右手伸出一根手指并向右移动,当移动到一定程度以后,左眼就会看不到右手的这根手指,即便左眼向右转动,依然不能看到,因为鼻子在中间充当了障碍物。

随后,将右眼睁开,在双眼条件下,虽然能看到右手手指,但其实看到这根手指的只是右眼的单眼视觉。

PlayStation VR就很精巧的将这个细节嵌入到了设计中。

在PlayStation VR镜片的水平视场角上,双眼朝鼻子一侧(左眼的右半部分,右眼的左半部分)的视场角稍小,虽然小,但是是视觉中心,所对应的屏幕为最重要的部分,用来聚焦;而双眼朝耳朵一侧(左眼的左半部分,右眼的右半部分)的视场角稍大,虽然大,但更多是视觉周边,用来感知运动的部分。

当然,这样的设计并非完美,也有缺陷。从图中我们不难发现,半像素矩阵(sub-pixel matrix)的OLED屏幕的中心并没对准镜片的轴心,这就是为什么屏幕的中心不是在屏幕的几何中心,而是在偏离中心0.342毫米的另一个中心。

这样的偏差是需要通过算法校正来解决的。

在PlayStation VR镜片的垂直视场角上,上面的垂直视场角略小,而下面的视场角略大;我们的脖子、我们的头、我们的眼睛受重力影响,有微微向下偏的习惯。所以PlayStation VR的OLED屏幕在和镜片平行的基础上,略微下偏了5°左右。

同理,这也需要通过算法校正。

细节二:双目视场是人眼视力的重点聚焦区

在设计虚拟现实头显时,核心是如何匹配人眼FOV和HMD上的镜片FOV,使之达到统一。

但其实对于人眼来说,比FOV更重要的是视网膜绘制图像的视觉区域(visual field),它是人眼在静止凝视(stable fixation)状态下所看到的图像最大跨度,比如人眼的成像区域是水平174°,垂直135°,而鸟的成像区域有360°。而人的单眼视觉区域(visual field)是114°,享受双目视觉是左右眼中间的54°,外围的60°区域其实只有单目视觉,所以视觉系统接收到双眼视觉区域(visual field)在视网膜上的成像跨度为60×2+54=174°

然后我们不妨将上图进行扩展和延伸,此时我们发现,中间54°度双眼重合的区域,正是是人眼聚焦之所在,是人类用来感知色彩和物体细节的视觉区域。视觉周边则负责感知运动和物体形状,在此之后如果需要感知细节人眼则会转向。

PlayStation VR虽然只有100°的视场角,但其实已经完全将双目成像的人眼聚焦区囊括在内。针对这部分区域,OLED屏幕给予的高光照条件,能够充分的满足人眼视力的需求。在现有技术条件下,这种视场角的选择,恰恰是在最大限度满足用户需求的前提下的最优选择,或者说是最经济的选择。

本文由作者独家授权发布雷锋网,转载请联系授权,不得删改文章。

返回沙发首页  
沙发管家微信
扫描关注沙发管家微信 QQ群: 沙发网官方群 微博:

资讯评论

亲,你需要登录后才能进行评论喔!

还没有评论,快来抢沙发吧!

提示

热门设备安装方法 查看更多>>

最新设备

智能电视 / 盒子评测

安装指南

应用

热门专题