انباشته کردن عرشه نوری: معرفی نمایشگر بی نهایت + پرایمر برای اندازه گیری کیفیت بصری در VR

وقتی صحبت از واقعیت مجازی می شود، دیدن یعنی باور کردن. صدا و لمسی هر دو نقش مهمی را ایفا می کنند، اما برای اکثر مردم، این جلوه های بصری است که معامله را مهر و موم می کند. و هنر کم پلی که به زیبایی ارائه شده است می تواند به اندازه یک محیط فوق واقع گرایانه نفس گیر باشد. بدون توجه به اینکه غرق در واقع گرایی، کاملاً انتزاعی یا جایی در میان باشد، هیچ چیز کاملاً شبیه به محصور شدن کامل در یک دنیای مجازی خیره کننده بصری نیست.

اما VR هنوز یک فناوری نوظهور است و درک مشترک زیادی از آنچه برای ایجاد آن تجربه بصری و فناوری‌های پیچیده‌ای که باید برای تولید آنچه در داخل هدست می‌بینید باید کنار هم قرار گیرند، وجود ندارد. همچنین برخی از ناهماهنگی ها در صنعت در نحوه تعریف کیفیت بصری در VR امروزه وجود دارد.

وقتی به کیفیت بصری فکر می کنیم، بسیاری از مردم از همان اصول و استانداردهایی استفاده می کنند که ما به طور سنتی در مورد نمایشگرهای دو بعدی مانند تلفن های همراه و تلویزیون ها فکر می کنیم. اما VR بسیار متفاوت از سایر دستگاه های مصرف کننده است. کاربران واقعیت مجازی به جای اینکه به یک صفحه نمایش بزرگ در فاصله دورتر نگاه کنند، به یک صفحه نمایش کوچکتر نگاه می کنند، بسیار نزدیکتر به چشمانشان و با مجموعه ای از لنزها در یک پشته نوری بزرگ می شوند. این مانند نگاه کردن به تلویزیون از طریق لنز دوربین است—آنچه می‌بینید تنها با وضوح صفحه نمایش تعیین نمی‌شود، بلکه با ویژگی‌های نوری لنز مانند بزرگ‌نمایی و وضوح نیز تعیین می‌شود.

همچنین برخلاف تلویزیون‌ها و تلفن‌های همراه، نمایشگر اساساً در حین حرکت سر شما را دنبال می‌کند – و چون به چشمان شما بسیار نزدیک است و می‌تواند به طیف وسیعی نگاه کند، اپتیک باید عملکرد هندسی و اپتیکی ثابتی را در این زاویه‌های دید ارائه دهد. ارائه یک تجربه بصری با کیفیت این به نقش فزاینده‌ای اشاره دارد که فناوری ردیابی چشم در عملکرد بصری و تجربه در VR در آینده ایفا خواهد کرد.

ما معتقدیم صنعت باید با معیارهای عملکرد ویژه VR هماهنگ شود که تصویر کامل را بهتر نشان دهد. به جای تمرکز بر رزولوشن نمایشگر، باید نحوه عملکرد نمایشگر و اپتیک به عنوان یک سیستم در یک هدست واقعیت مجازی را در نظر بگیریم. وضوح بصری در VR توسط تعدادی از عوامل تعیین می شود که مهمترین آنها وضوح سیستم (اندازه گیری شده بر حسب پیکسل در درجه یا PPD)، وضوح (اندازه گیری شده توسط تابع انتقال مدولاسیون لنز یا MTF)، نسبت کنتراست و رنگ است. . در این پست، نگاهی دقیق‌تر به هر چهار و نحوه ارتباط آنها با پشته نوری Infinite Display جدید معرفی‌شده Meta Quest Pro خواهیم داشت.

وضوح سیستم

وقتی به کیفیت هدست واقعیت مجازی فکر می کنیم، تمرکز صرفاً بر وضوح نمایشگر وسوسه انگیز است، زیرا این معیاری است که ما تمایل داریم نمایشگرهای دو بعدی را بر اساس آن قضاوت کنیم. اما در عوض، ما باید وضوح کامل سیستم نوری را ارزیابی کنیم، که در PPD اندازه‌گیری می‌شود - یک متریک ترکیبی که نمایشگر و اپتیک را با هم در نظر می‌گیرد. یک اندازه‌گیری زاویه‌ای، PPD تعداد پیکسل‌هایی را که در 2 درجه میدان دید (FOV) قرار دارند، اندازه‌گیری می‌کند. هر چه PPD بالاتر باشد، وضوح سیستم هدست VR بهتر است.

ما به دقت به PPD در طراحی و ساخت هدست‌های VR خود نگاه می‌کنیم تا از تجربه‌ای با کیفیت اطمینان حاصل کنیم. و به لطف تراکم پیکسلی بالاتر نمایشگر Meta Quest Pro و بزرگنمایی بعدی آن توسط اپتیک پنکیک هدست، توانستیم وضوح کلی سیستم را برای Meta Quest Pro (22 PPD) 10 درصد در مقایسه با Meta Quest 2 (20 PPD) افزایش دهیم. . اگرچه این بالاترین PPD در بین هدست‌های واقعیت مجازی موجود در بازار امروزی نیست، این یک نقطه عطف مهم در راه‌اندازی هدست‌های واقعیت مجازی با کیفیت بالا و با قابلیت واقعیت ترکیبی در مقیاس است.

و ما در حال سرمایه گذاری برای پیشبرد این موضوع هستیم. تیم تحقیقاتی سیستم های نمایش ما در Reality Labs Research اخیراً از آن رونمایی کرده است نمونه اولیه Butterscotchکه میدان دید را به نصف میدان دید Meta Quest 2 محدود می‌کند و از پنل‌های LCD 3K با نوع جدیدی از لنزهای ترکیبی برای دستیابی به وضوح کلی سیستم 55 PPD استفاده می‌کند که به وضوح شبکیه نزدیک می‌شود (به طور کلی حدود 60 PPD در نظر گرفته می‌شود، برای به تصویر کشیدن خط 20/20 در نمودار چشمی کافی است) و به طور بالقوه مسیر را برای رسیدن به یک استاندارد صنعتی جدید هموار می کند. در حالی که Butterscotch یک نمونه اولیه تحقیقاتی با پیکربندی فنی است که ممکن است آن را به یک محصول آینده تبدیل نکند، ما در حال توسعه نمایشگرهای با چگالی بالا و سیستم‌های نوری با وضوح بالا برای دستیابی به وضوح شبکیه در نقشه راه محصول خود هستیم.

میزان وضوح تصاویر

در حالی که PPD با در نظر گرفتن اجزای سیستم نوری، پایه ای را برای وضوح کلی سیستم تعیین می کند، معیار مهم دیگری وجود دارد که در بحث های امروزی در مورد وضوح بصری VR توجه کافی را به خود جلب نمی کند: وضوح.

با اندازه گیری MTF، که وضوح و کنتراست را ترکیب می کند، وضوح تعیین می کند که چقدر جزئیات می تواند توسط یک سیستم نوری بازتولید شود. هرچه MTF بالاتر باشد، جزئیات تصویر دقیق تر است. از آنجایی که نمایشگرهای VR از طریق لنز مشاهده می‌شوند و در نتیجه توسط لنز بزرگ‌نمایی می‌شوند، تیم ما باید طراحی و ساخت اپتیک‌های خود را بهینه‌سازی کند تا از مصنوعات ناشی از لنز جلوگیری شود. همچنین مهم است که اذعان کنیم که با یک صفحه نمایش مسطح 2 بعدی مانند تلویزیون، وضوح یکنواخت است. در VR، اینطور نیست—شما درجات مختلفی از وضوح در مرکز و لبه لنز دارید. پس هدف دستیابی به MTF بالاتر هم در مرکز و هم در حاشیه است.

در Meta Quest Pro، وضوح مرکز 0.98 و وضوح لبه 0.85 * است که به ترتیب 25٪ و 50٪ نسبت به Meta Quest 2 بهبود یافته است.

کنتراست

نسبت کنتراست نسبت بین روشنایی روشن ترین سفید و تیره ترین سیاهی است که یک سیستم نوری نمایشگر می تواند تولید کند. هرچه این نسبت بیشتر باشد کنتراست بهتر است.

برای به حداکثر رساندن کنتراست، نمایشگر با تراکم پیکسلی بالای Meta Quest Pro به فناوری تخصصی کاهش نور محلی مجهز شده است که می تواند بیش از 500 بلوک LED را به طور مستقل کنترل کند. این منجر به 75٪ کنتراست بیشتر می شود، سیاهی عمیق تر و تجربه مشاهده بسیار بهتری را ارائه می دهد.

علاوه بر این، اپتیک پنکیک Meta Quest Pro از طراحی منحصربه‌فردی از سه پشته فیلم پلاریزاسیون - یکی روی نمایشگر و دیگری روی هر یک از دو عنصر لنز - برای به حداقل رساندن تصاویر ارواح، به‌ویژه از قسمت میانی تا لبه FOV استفاده می‌کند. این همچنین به بهبود کلی کنتراست آن کمک می کند.

رنگ

در نهایت، کیفیت رنگ هدست واقعیت مجازی با گستره رنگ و دقت رنگ اندازه گیری می شود. گستره رنگ طیفی از رنگ ها در یک طیف است که می تواند توسط سیستم کلی بازتولید شود. دقت رنگ به توانایی سیستم بصری برای بازتولید رنگ ها و سایه ها همانطور که در نظر گرفته شده است اشاره دارد. آنها با هم برای ارائه یک تجربه همهجانبه واقعی حیاتی هستند.

Meta Quest Pro دارای طیف رنگی گسترده DCI-P3 است که 1.3 برابر Meta Quest 2 است. ما همچنین فناوری پیشرفته کالیبراسیون رنگ را در Meta Quest Pro توسعه داده‌ایم تا از دقت رنگ و اختلاف روشنایی در دو چشم اطمینان حاصل کنیم. Meta Quest Pro با رنگ های غنی و پر جنب و جوش قادر است وضوح بصری ممتازی را در میدان دید کامل ارائه دهد.

کوتاه کردن پشته نوری

Meta Quest Pro دارای یک لنز دو عنصری و بیش از 10 لایه از فیلم‌های نوری کاربردی است. مفهوم اولیه توسط Reality Labs Research در طول حدود دو سال توسعه داده شد و انتقال فناوری سخت افزاری بسیار موفقی را از تحقیق به محصول در VR نشان می دهد. با این حال، کارهای بیشتری برای طراحی لنزهای پنکیک و اپتیک های پلاریزاسیون وجود داشت که در محصول کار کنند - فرآیندی که تقریباً چهار سال طول کشید، از جمله بیش از یک سال که طی آن محصول و تیم های تحقیقاتی به عنوان یک تیم یکپارچه کار کردند تا اطمینان حاصل شود. یک انتقال موفق و کارآمد

در حالی که تیم‌های تحقیقاتی ما قادر به ساخت ماشین‌های زمان هستند - نمونه‌های اولیه‌ای که نشان می‌دهند چه چیزی ممکن است در پنج تا ۱۰ سال یا بیشتر در آینده امکان‌پذیر باشد، بدون در نظر گرفتن محدودیت‌هایی مانند هزینه، وزن و موارد دیگر - تیم‌های محصول ما باید طرحی مناسب ارائه دهند که بتواند در مقیاس تولید شود. تیم محصول به دور از محصولات عرضه شده، لنزها و پشته های پلاریزه واقعا منحصر به فرد را طراحی کردند. در حالی که لنزهای پنکیک و اپتیک های قطبش به خودی خود چیز جدیدی نیستند، کاربرد آنها برای VR چالش های منحصر به فردی را در تولید در مقیاس ایجاد می کند. هیچ سازنده ای وجود نداشت که قطعاتی را بسازد که نیاز به لنز و فیلم پلاریزه فوق العاده دقیق و یکپارچه سازی داشته باشد، بنابراین تیم های محصول ما مجبور بودند در طول سال ها از نزدیک با صنعت کار کنند تا زنجیره تامین را از ابتدا ایجاد کنند و وضعیت خود را ارتقا دهند. - قابلیت های تولید هنری ما جزو اولین کسانی بودیم که با شرکای صنعتی ردیف 10 کار کردیم تا یک پشته نوری کوتاه شده و اپتیک های پنکیک مانند Meta Quest Pro ایجاد کنیم — و این کار را در مقیاس انجام دادیم.

در مجموع، متا در حال حاضر بیش از 350 حق ثبت اختراع مربوط به فناوری‌های نوری، از جمله مواردی که بر کاهش اندازه و بهینه‌سازی عملکرد بصری تمرکز دارند، دارد.

اضافه کردن همه چیز

وقتی تمام این نوآوری و فناوری را در یک دستگاه مصرف کننده ترکیب می کنید، یک هدست واقعیت مجازی با یک سیستم بصری دریافت می کنید که به متن واضح تر، تصاویر واضح تر، رنگ های زنده تر و در مجموع تجربه راحت تری را می دهد - چه در حال خواندن ایمیل ها باشید. میز شما در غوطه ور، ایجاد یک بازی فیزیک در Figmin XR، یا با دوستان خود با هیولاها مبارزه کنید دمو.

این یک چالش طراحی بهینه‌سازی سیستم است که تیم‌های محصول ما را ملزم می‌کند تا سیستم بصری VR را به‌عنوان یک کل در نظر بگیرند، نه اینکه صرفاً بر اجزای منفرد تمرکز کنند. در پایان روز، هدف ما به حداکثر رساندن تجربه کاربری جامع است. ممکن است کامل نباشد، اما مبادلاتی که ما انجام داده‌ایم برای حفظ بهترین تجربه بصری ممکن است. و این تازه اولشه. از آنجایی که فناوری نمایش نامحدود ما به پیشرفت خود ادامه می‌دهد و می‌توانیم لنزهای پنکیک نوآورانه Meta Quest Pro و اپتیک‌های پلاریزه را با نمایشگرهای حتی با وضوح بالاتر ترکیب کنیم، باید شاهد جهش‌های قابل توجهی در کیفیت بصری باشیم - همانطور که با PPD و فراتر از آن اندازه‌گیری می‌شود.

*MTF در اینجا 5 lp/mm (جفت خط در میلی متر) اندازه گیری می شود.