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之前我们说的VR空间定位和动作捕捉就像是VR的灵魂，这章我们来聊聊VR虚拟现实设备的肉体中最重要的一个部位-脸（图像）。看美女的第一眼都是从脸开始，这点谁支持，谁反对？ 一、分辨率 注意我们平时看屏幕，是双眼共享一个屏幕，而VR是一个眼睛对应一个屏幕，所以VR头显一般都是说单眼分辨率。Steve Jobs在发布iPhone 4时提出“视网膜”这个概念，它是指在10-12英寸的距离上，设备的像素密度达到300ppi（每英寸300像素）的水平时的显示效果。我们人眼正常的极限分辨力是每度60个像素，单眼横向视角约150度，上下视角约120度，所以如果屏幕完全覆盖整个视角的话，要做到所谓的“视网膜”效果，就需要9000(150*60)x7200(120*60)分辨率，双眼就需要18000(9000*2)x7200分辨率。 所以结论就是需要双目12450*6840或更高的分辨率（介于8k和16k之间）才能达到“视网膜”效果。 当然这只是理论值，其实一般有单眼1200×1080（开超采样），单眼1600×1440就基本能看清字了。只要达到8K级别的分辨率就基本看不到晶格和纱窗效应了。 需要注意的是1600×1440以上就需要较大的传输带宽，通常必须用DP或以上接口，HDMI接口不够用，所以想用笔记本玩PC VR的要注意有没有DP接口。 二、刷新率 刷新率也是现在显示设备一个重要参数。简单地说，刷新率就是屏幕每秒种画面被刷新的次数，你可以这么理解，看电影时我们看到的其实是一副一副静止的画面，就象放幻灯片，为什么我们感觉画面在动，那是因为人的眼睛有视觉停留效应，前一副画面留在大脑中的印象还没消失，紧接着后一副画面就跟上来了，而且两副画面间的差别很小，一个动作要用很多副画面来显示，这样我们就感觉画面在动了，这一副一副的更换画面，就是在刷新，假设一个动作由20张画面完成，我们看上去就有点象动画片，而这个动作增加到30张的话，看上去就自然多了，这就是刷新率。 屏幕的刷新和刷新率你也可以这么理解，只不过换成了每秒钟屏幕被扫描的次数，当然是刷新率越高越好，图像就越稳定，对眼睛的影响也越小。 尽管我们知道24 fps已经能提供连续的画面、60 fps的游戏对于绝大多数人来说已经足够流畅;对于VR来说，为了提供足够的沉浸感，这些刷新率都远远不够。理论上人眼最大可以感知到1000 fps的画面(维基百科说的，我也没有查到引用来源);对于未经训练的人来说，150-240 fps的画面已经显得足够真实。因此目前一线的PC VR设备如Vive、Oculus的90 Hz，以及Valve Index的120Hz都还太低（Valve Index有实验性的144Hz）。 还有为了满足VR游戏的需求，目前最顶级的PC的性能都可以被轻易榨干。3D游戏的性能是与分辨率密切相关的，这意味着如果要提供相匹配视网膜VR的3D游戏内容，计算机的性能也要相应地提升几十倍。以摩尔定律计算，这个过程需要近10年。 那怎么办？别急，聪明的工程师已经有想到由于人眼只能清晰地看到聚焦点周围很小的范围（2°），利用这一特性，我们可以通过降低周围的分辨率来降低对像素数量的需求，以及计算机和传输性能的要求。 上图是人类左眼的分辨率曲线。可见只有眼球中央凹（Fovea centralis）附近的区域有较高的分辨率，周围的分辨率急转直下，甚至不及中央十分之一。要利用这一特性，我们需要在VR头显中植入眼球追踪设备。它可以通过追踪眼球中央凹的移动来获知用户的眼睛正看向哪个点，然后在这一点周围使用全清晰度渲染，其他地方使用低清晰度渲染。目前眼球追踪技术已经非常成熟，但相关产品都还是以头显插件的方式存在，由于设备太大，戴眼镜的用户就无法使用了；这个设备需要使用USB线连接，走线上也很繁冗。不过相信下一代的VR头显就会开始集成此类设备，也就不存在这些问题了。根据nVidia的说法，应用这一技术可以将渲染性能提高2到3倍 换一种思路，由于目前的VR头显都是通过一块（菲涅尔）透镜来将矩形（接近正方形）的显示面板矫正为符合人眼的视野，面板上的某些像素实际上是被浪费掉的。譬如面板上只有内接的近圆形区域里的内容才会被看到，四个角上的像素实际上是完全用不到的，所以根本不需要去渲染。再比如由于透镜的特性，边缘的可视像素密度比中心要低，因此也没有必要使用全分辨率渲染。nVidia的Multi-res Shading技术就利用了这一特性，使得渲染性能可以提高33%-50%。 nVidiaMulti-res Shading示意图，边缘的部分像素密度较低，因此以较低的精度渲染。 尽管这些技术看上去能有效地节约像素数量，但需要注意的是，因为生产难度和成本问题，实际情况下基本上不可能去生产像素密度不均匀的显示面板。因此这些技术只能用于缓解对计算机性能的要求。 三、视场、视场角，英文FieldOf View，简称FOV 视场角有2种定义： 1、光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。如下图。 视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。通俗地说，目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。 2.、显示系统中(比如电视)，视场角就是显示器边缘与观察点（眼睛）连线的夹角。 例如下图中，COD角就是水平视场角，AOC就是垂直视场角。 对VR来说，其定义应属于第一种。(虽然VR既有显示屏也有镜片) 也就是说，厂商宣布他的产品的视场角，指的是该VR眼镜的某一个镜片的视场角！换言之，视场角就是镜片的一个参数而已。 举个例子。比如下图，眼睛通过VR透镜去看一个人物，如果这个人物很高的话，那是看不全的，我们所能看到的最高和最低处的光线通过透镜折射进入眼睛，2个折射线的夹角，就是FOV。(即眼睛前的2根红线的夹角) 大家都知道，VR眼镜的结构：透镜+屏幕。 如果屏幕是直接嵌入在头盔的，并且不需要连接PC（此时头盔必然装有高性能的芯片+软件系统来运行VR内容，比如游戏），可称为VR一体机。比如Oculus Quset一体机 如果屏幕直接嵌入头盔，但是要连接PC，VR内容（比如游戏）的运行都在PC，可称为VR头盔（分体机）。比如ValveIndex,、HTC VIVE、PImax等 如果只有眼镜，没有屏幕，而是外接各种型号的手机作为屏幕，那可称为VR镜架。比如三星Gear VR，暴风魔镜。 简单来说好的VR眼镜设计，就是视场的边缘，接近于屏幕边框。这样沉浸感最好。视场角在VR中的作用主要是体现在沉浸感上，一般来说视场角越大、越不容易产生眩晕感，沉浸感也就会越强。 但是，凡事都是有个度，如果过头了就不是那么好了。当你用VR设备看电影时，如果你视场角过大，可能你就只能看见半个身子，另外一半你就找不到了。 四、屏幕类型 目前VR屏幕分为P排AMOLED和RGB LCD两种屏幕： 因为VR要求响应足够快，早期LCD响应速度不够快会产生拖影现象（国产辣鸡一体机都有这毛病），只有AMOLED能满足条件，所以早期VR都用的三星AMOLED屏幕， AMOLED，优点是色彩好，对比度高，黑色纯净，缺点是AMOLED只有三星一家，像素排列方式都是三星P排（正常来说1个像素由三原色3个亮点组成，而P排是2个像素5个亮点，1个像素只有2个独占亮点，相邻像素再共用1个亮点，导致相邻像素”粘”起来的感觉），会有纱窗效应（OLED像素亮点之间有黑色不发光的区域）、晶格（因为像素是菱形排列的）都比较明显，清晰度低。通常来说，AMOLED体感清晰度，相比LCD要-20%左右。 三星P排OLED屏幕… Continue reading VR知识普及三- VR屏幕技术及参数分析