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admin admin ⋅ 2019-04-24 10:44:25

令人晕眩的虚拟现实设备

跟着虚拟现实逐渐鼓起,国内现在做虚拟现实的厂商也增多了起来。可是我常常听到有体会者向我标明:他戴上国外大厂比如Oculus、Sony和Valve的VR头显的时分,体会十分超卓,可是戴上国产的VR头显,不动的时分还好,一动起来就会让人极度晕厥,这是为什么?依照一般的观点,VR头显无非是戴在头上的显现器,晕动(Motion Sickness)到底是怎样回事?

实践上人关于VR的晕厥很大程度上,与晕船晕车没啥差异:人耳朵里的前庭体系所感触到的运动状况和视觉体系不一致,就会在黛欣燃大脑里“打架”——人就会觉得晕乎乎的。总的来说,晕动症分为三种:

你看到动了,感觉没有动:比方说打FPS游戏便是这种状况;

你感觉动了,可是看到没有动:比方说晕车晕船晕机便是这种状况;

感觉的运动状况与看到的运动状况不匹配:宇航员在做离心机练习的时分就会遇到这种状况。

关于VR,状况或许要愈加杂乱一些。用户的悉数视界都被VR头显所掩盖,VR头显竭力诈骗你现已到了另一个国际,此刻视觉体系所感触到的东西就不仅仅是视界中的一块屏幕上显现的画面,而是整个视界,在这种状况下,VR导致的晕动症就会有很多种要素。

第一个要素当然是你身体的运动和你的视界中所观测到的运动不匹配。

比如说你在坐VR的过山车的时分,视觉上是在高速运动,可是前庭体系却标明你并没有在运动,这时就会导致头晕。从逻辑上,这与打FPS游戏形成的头晕没有什么差异,每个人都会有不同的感触。

第二个很重要的原因,是头部女人和驴运动和视觉观测到的头部运动的不匹配。

这才是今日咱们要说的要点,也是VR头显可以从技术上加以改进的部分。其间这一点包含两个部分:帧间推迟和帧内推迟。

帧间推迟很好了解。人类关于头部滚动和相对应的视帅哥的丁丁野的改变是极度活络的。假定用户的头滚动了,而相对的,视界滚动有推迟,只需很细小的推迟就能感觉得到。有多细小呢?研讨标明,头动和视界的推迟不能超越20ms,否则就会十分显着。

不要小看20ms:实践上人头部运动的速度很简略就可以到达每秒上百度。假定头部滚动速度为100度/秒(其实随意回头就能到达这个速度),20ms的推迟意味着视界中物体的滚动推迟为2度,把手伸直,竖起大拇指,大五鼠战长沙拇指的宽度大约便是2度。

20ms的推迟时刻关于VR头显而言是一个十分大的应战。首要设备需求满足准确的方法来测定头部滚动的速度、视点和间隔,这可以运用惯性陀螺仪(反响活络可是精度差)或许光学方法来完结。然后核算机需求及时烘托出画面,显现器也需求及时地显现出画面,这一切都需求在20ms以内完结。相应的,假定每一帧显现的时刻间隔上一帧超越20mu5362ms,那么盛然蜜园人眼相同也会感到推迟。所以,VR头显的画面刷新率应该超越50FPS,现在来说60FPS是一个基准线。要在这么短的时刻内搞定这一一次含糊的强奸友妻切,自身便是巨大的应战。

那么是不是单纯把帧率进步到60FPS以上,拼死将推迟做到20ms以内就可以了呢?其实除了帧间推迟之外,VR所形成的晕厥还有愈加杂乱的成因。下面我用几张示意图演示。

咱们可以看到,左面这张图是实在的国际中,一个物体从左往右移动时眼睛看到的状况:跟着时刻的推移,物体的轨道是一条线;而右边的图则是任何一种显现器显现出来的状况:物体的图画在每一个点显现一段时刻之后,就跳到下一个点;它并非是接连的运动。

可是一旦当人的头部运动,那么人眼也会相关于显现的物球球大作战下载,让人头晕的虚拟现实设备 反面毕竟发生了什么?,爱奇特体有相对的运动,这时物体在人眼中的轨球球大作战下载,让人头晕的虚拟现实设备 反面毕竟发生了什么?,爱奇特迹就变了一个姿态:

右三国之水浒乱入图中头部往左转时,本来静止不动的物体的轨道就变成了右图这个姿态,不再是一个点,而是在每一帧完毕之时跳回到它“应该”在的方位。可是人眼的视觉暂留现象则会保存上一帧和这一帧的图画,所以图画就会形成拖影,然后导致晕厥。

假定咱们依然假定60hz的刷新率,头部滚动速度为120度/秒,那么一帧内头部滚动为2度,以DK2的分辩率,一帧内的推迟为19像素,这个时张强与王天一的恩怨候头显显现的图画将会是适当含糊的。而分辩率越高,这个问题就越严峻。以球球大作战下载,让人头晕的虚拟现实设备 反面毕竟发生了什么?,爱奇特人眼理论极限分辩率来核算,偶的团一帧内推迟会到达600像素。

这个问题怎样处理呢?想要让物体的图画愈加接连的移动,最好也是最简略粗犷的方法是进步刷新率。

从60到90,到120,到200……或许最后到1000hz,那时咱们的视觉体系就甘家口修建书店完全分辩不出实在或许是虚拟了。 但明显咱们现在无法将刷新率进步到1000hz,现在Oculus Rift CV1和HTC Vive选用了90hz刷新率,而Sony Project Morpheus选用的是120hz刷新率。

另球球大作战下载,让人头晕的虚拟现实设备 反面毕竟发生了什么?,爱奇特外一个方法,便是下降余晖(Persistence)。

余晖(Persistence)是一个在CRT显现器时期的概念。CRT显现器是电子束激起屏幕上的荧光粉发光,所以实践上CRT显现每一帧球球大作战下载,让人头晕的虚拟现实设备 反面毕竟发生了什么?,爱奇特之内只要很短一段时刻像素是发光的,其他时刻像素是暗的,示意图如下:

可以看到液晶显现器,每球球大作战下载,让人头晕的虚拟现实设备 反面毕竟发生了什么?,爱奇特一帧内像素总是在发光,所以液晶显现器就被称之为“全余晖”(Full Persistence)显现。

中心这张图只要一半时刻像素发光;而右边这张图是抱负状况下只要十分短的时刻内屏幕在发光,也便是“零余晖”(Zero Persistence)。因为人眼的视觉暂留效应,刷新率满足高就不会察觉到屏幕只要每一帧很短时刻发光。可是为了补偿亮度的缺乏,每一帧内像素发光的行进星火新浪博客强度要大大提高。

低余晖显现对VR头显的含义在于,头动时物体的轨道愈加接近于物理国际的实在轨道:

这时头部运动带来的拖影会大大下降。假定假定相同头部滚动为120度/秒,头显刷新率季昊霆60hz,一帧内屏幕发光2ms,以DK2分辩率和视角计,那么在发光2ms之内头部滚动听眼所观察到的视觉推迟仅为2像素,晕厥感就随之而去。

可是咱们都知道LCD的根本显现原理:经过让液晶翻转来选择性透过光线。这意味着LCD很难运用低余晖显现。

TN-LCD的根本显现原理

液晶翻转的呼应时刻最快也有2-4ms,而背光原理也导致LCD不能做到全黑。相比之下传统的CRT显现器是天然的低余晖显现。

想要歌诺博处理这个问题,VR头显瓦蓝永无乡必色月亮须运用金首露自动发光的显现屏,比方说OLED。因为其每个像素都是自动发光的,所以OLED屏幕可以做到低余晖。

实践上,Oculus和Valve都运用了AMOLED的低余晖显现屏,Sony则运用了自家的OLED显现屏。现在国产的VR头显大多选用传统的LCD显现屏,所以其形成晕厥是很天然的。

可是低余晖也并不是什么都好。它也会带来副作用:因为每一帧图画显现的时刻都很短,所以移动的物体显现出的轨道是断续的,视觉体系会以为其为不同的物体,而在显闵国辉示屏全亮的状况下,视觉体系则有满足的时刻将其界定为同一个物体。从这个意贵利王义来说,这是一个trade-off:在处理晕动和拖影的一起,低余晖显现会导致头动时物体闪耀和跳动。

好了,说了这么多,我想咱们也都理解了:虚拟现实并不是在眼睛前面放两块显现屏加一个陀螺仪就能搞定的。在此也期望国内的厂商可以沉下心做好产品,把虚拟现实的根本体会做好球球大作战下载,让人头晕的虚拟现实设备 反面毕竟发生了什么?,爱奇特,咱们才可以像智能手机那样从苹果谷歌到小米华为。

该文章由87870供给

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