Az optikai fedélzet halmozása: Bemutatkozik az Infinite Display + a vizuális minőség mérésének alapozója VR-ben

Ami a VR-t illeti, a látás hinni. A hang és a tapintás egyaránt fontos szerepet tölt be, de a legtöbb ember számára a látvány az, ami megpecsételi az üzletet. A gyönyörűen megjelenített low-poly művészet pedig éppoly lélegzetelállító lehet, mint egy hiperrealisztikus környezet. Semmi sem olyan, mint teljesen beburkolni egy vizuálisan lenyűgöző virtuális világban, függetlenül attól, hogy valósághű, teljesen absztrahált vagy valahol a kettő között van.

A VR azonban még mindig feltörekvő technológia, és nincs sok közös megértés arról, hogy mi szükséges a vizuális élmény megteremtéséhez, valamint az összetett technológiákhoz, amelyeknek együtt kell működniük ahhoz, hogy a headset belsejében látható dolgokat előállítsák. Az iparágon belül is tapasztalható némi következetlenség abban, ahogy a VR vizuális minőségét ma meghatározzák.

Amikor a vizuális minőségről gondolkodik, sokan ugyanazokat az elveket és szabványokat alkalmazzák, amelyeket hagyományosan a 2D-s kijelzők, például a mobiltelefonok és a tévék esetében alkalmazunk. A VR azonban nagyban különbözik ezektől a többi fogyasztói eszköztől. Ahelyett, hogy egy nagy képernyőt távolabbról néznének, a VR-felhasználók egy kisebb képernyőt néznek, sokkal közelebb a szemükhöz, és egy optikai kötegben lévő lencsékkel felnagyítva. Ez olyan, mintha egy tévét néznénk a kamera lencséjén keresztül – a látottakat nem csak a képernyő felbontása határozza meg, hanem az objektív optikai tulajdonságai is, mint például a nagyítás és az élesség.

Szintén a tévékkel és mobiltelefonokkal ellentétben a kijelző lényegében követi Önt, amikor mozgatja a fejét – és mivel nagyon közel van a szeméhez, amely nagy tartományban képes nézni, az optikának egyenletes geometriai és optikai teljesítményt kell biztosítania az adott látószögben. minőségi vizuális élményt nyújtanak. Ez rámutat arra, hogy a szemkövető technológia a jövőben egyre fontosabb szerepet fog játszani a vizuális teljesítmény és a VR-élmény terén.

Úgy gondoljuk, hogy az iparágnak igazodnia kell a VR-specifikus teljesítménymutatókhoz, amelyek jobban mutatják a teljes képet. Ahelyett, hogy kizárólag a kijelző felbontására összpontosítanánk, meg kell fontolnunk, hogyan működik együtt a kijelző és az optika rendszerként egy VR headsetben. A VR vizuális tisztaságát számos tényező határozza meg, amelyek közül a legfontosabbak a rendszerfelbontás (pixel per fokban, vagy PPD-ben mérve), az élesség (az objektív modulációs átviteli funkciója vagy MTF segítségével), a kontrasztarány és a színek. . Ebben a bejegyzésben mind a négyet közelebbről megvizsgáljuk, és hogyan viszonyulnak a Meta Quest Pro újonnan bemutatott Infinite Display optikai vereméhez.

Rendszerfelbontás

Csábító, hogy kizárólag a kijelző felbontására összpontosítsunk, amikor a VR headset minőségére gondolunk, mivel ez az a mérőszám, amely alapján hajlamosak vagyunk megítélni a 2D kijelzőket. Ehelyett azonban értékelnünk kell a teljes optikai rendszer felbontását, amelyet PPD-ben mérünk – egy kombinált mérőszámban, amely figyelembe veszi a kijelző és az optika együttes működését. Egy szögmérés, a PPD a látómező (FOV) 1°-on belüli képpontjainak számát méri. Minél magasabb a PPD, annál jobb a VR headset rendszerfelbontása.

A minőségi élmény biztosítása érdekében VR fejhallgatóink tervezése és gyártása során alaposan megvizsgáljuk a PPD-t. A Meta Quest Pro kijelzőjének nagyobb pixelsűrűségének és a headset palacsinta optikájának ezt követő nagyításának köszönhetően pedig a Meta Quest Pro (22 PPD) teljes rendszerfelbontását 10%-kal tudtuk növelni a Meta Quest 2-höz (20 PPD) képest. . Bár a piacon jelenleg nem ez a legmagasabb PPD a VR fejhallgatók közül, ez fontos mérföldkő a kiváló minőségű VR- és vegyes valóság-kompatibilis headsetek nagyszabású bevezetésében.

És befektetünk, hogy ezt még tovább tegyük. A Reality Labs Research Display Systems Research csapata nemrégiben mutatta be Butterscotch prototípus, amely a Meta Quest 2 látómezőjének körülbelül a felére korlátozza a látómezőt, és 3K LCD paneleket használ egy új típusú hibrid objektívvel, hogy elérje az 55 PPD általános rendszerfelbontást, ami megközelíti a retina felbontását (ezt általában 60 PPD körülinek tartják, ami elegendő a 20/20 vonal szemdiagramon való ábrázolásához), és potenciálisan kikövezi az utat egy új iparági szabvány felé. Míg a Butterscotch egy kutatási prototípus, amelynek műszaki konfigurációja nem biztos, hogy jövőbeli termékké válik, nagy sűrűségű kijelzőket és nagy felbontású optikai rendszereket fejlesztünk párhuzamosan, hogy elérjük a retina felbontását a terméktervünkben.

Élesség

Míg a PPD meghatározza az általános rendszerfelbontás alapértékét, figyelembe véve az optikai rendszer összetevőit, van egy másik kulcsfontosságú mérőszám, amely nem kap kellő figyelmet a VR vizuális tisztaságáról szóló mai vitákban: az élesség.

A felbontást és kontrasztot ötvöző MTF-fel mérve az élesség határozza meg, hogy egy optikai rendszer mennyi részletet képes reprodukálni. Minél magasabb az MTF, annál finomabb a képrészlet. Mivel a VR-kijelzőket objektíven keresztül nézik, és így nagyítják is, csapatunknak optimalizálnia kell optikánk tervezését és gyártását, hogy elkerülje az objektív által okozott műtermékeket. Azt is fontos tudomásul venni, hogy egy lapos 2D-s kijelzővel, például egy TV-vel, az élesség egyenletes. VR-ben nem – az objektív közepén és szélén különböző fokú élesség áll rendelkezésre. A cél tehát a magasabb MTF elérése mind a központban, mind a periférián.

A Meta Quest Pro esetében a középpont élessége 0.98, az élek élessége pedig 0.85* – ez 25%-os, illetve 50%-os javulás a Meta Quest 2-höz képest.

Kontraszt

A kontrasztarány a legfényesebb fehér és a legsötétebb fekete fénysűrűsége közötti arány, amelyet egy kijelző optikai rendszer képes előállítani. Minél nagyobb az arány, annál jobb a kontraszt.

A kontraszt maximalizálása érdekében a Meta Quest Pro nagy pixelsűrűségű kijelzője speciális helyi elsötétítési technológiával van felszerelve, amely több mint 500 egyedi LED blokkot képes függetlenül vezérelni. Ez 75%-kal nagyobb kontrasztot eredményez, mélyebb feketét és sokkal jobb megtekintési élményt biztosítva.

Ezenkívül a Meta Quest Pro palacsintaoptikája három polarizációs filmcsomag egyedi kialakítását alkalmazza – egyet a kijelzőn és egyet a két lencseelemen –, hogy minimálisra csökkentsék a szellemképeket, különösen a FOV perifériájától a szélekig. Ez is hozzájárul a jobb kontraszthoz.

színek

Végül a VR headset színének minőségét a színskála és a színpontosság méri. A színskála egy spektrumon belüli színtartomány, amelyet a teljes rendszer képes reprodukálni. A színpontosság a vizuális rendszer azon képességére utal, hogy a kívánt színeket és árnyalatokat képes reprodukálni. Együtt létfontosságúak ahhoz, hogy élethű, magával ragadó élményt nyújtsanak.

A Meta Quest Pro széles DCI-P3 színskálával rendelkezik, amely 1.3-szorosa a Meta Quest 2-nek. Fejlett színkalibrációs technológiát is kifejlesztettünk a Meta Quest Pro-ban, hogy biztosítsuk a színek pontosságát és a fényerő különbségét két szem között. Gazdag és élénk színeivel a Meta Quest Pro kiváló vizuális tisztaságot biztosít a teljes látómezőben.

Az optikai köteg lerövidítése

A Meta Quest Pro kételemes lencsével és 10+ réteg funkcionális optikai filmekkel rendelkezik. Az eredeti koncepciót a Reality Labs Research fejlesztette ki körülbelül két éven keresztül, és ez egy rendkívül sikeres hardvertechnológiai átvitelt jelent a kutatástól a termékig a VR-ben. A termékekben működő palacsinta lencsék és polarizációs optikák megtervezésén azonban még több munka várt – ez a folyamat nagyjából négy évig tartott, ebből több mint egy év, amely alatt a termék és a kutatócsoportok egyetlen integrált csapatként dolgoztak, hogy biztosítsák. sikeres és hatékony transzfer.

Míg kutatócsoportjaink képesek időgépeket építeni – olyan prototípusokat, amelyek megmutatják, mi lehetséges öt-tíz év vagy későbbi idő elteltével, anélkül, hogy figyelembe veszik az olyan megszorításokat, mint a költség, a súly és egyebek –, termékcsapatunknak olyan életképes tervezést kell készíteniük, amely képes méretben kell előállítani. A termékcsapat távol áll a már kapható termékektől, hanem igazán egyedi lencséket és polarizációs kötegeket tervezett. Míg a palacsinta lencsék és a polarizációs optikák önmagukban nem jelentenek újdonságot, a VR-alkalmazásuk egyedi kihívások elé állítja a méretarányos termékgyártást. Nem volt olyan gyártó, aki elkészítette volna azokat az alkatrészeket, amelyek hihetetlenül precíz lencse- és polarizációs fóliagyártást és integrációt igényeltek, így termékcsapatunknak éveken keresztül szorosan együtt kellett működniük az iparággal, hogy a nulláról hozhassák létre az ellátási láncot, és fejlesszék a jelenlegi állapotukat. -művészeti gyártási képességek. Az elsők között dolgoztunk az 10. szintű ipari partnerekkel egy olyan rövidített optikai köteg és palacsintaoptika létrehozásán, mint a Meta Quest Pro – és ezt nagyszabásúan tettük meg.

Összességében a Meta jelenleg több mint 350 szabadalom birtokában van az optikai technológiákkal kapcsolatban, beleértve azokat is, amelyek a méret minimalizálására és a vizuális teljesítmény optimalizálására összpontosítanak.

Összeadva

Ha mindezt az innovációt és technológiát egyetlen fogyasztói eszközben egyesíti, egy olyan vizuális rendszerrel rendelkező VR headsetet kap, amely élesebb szöveget, tisztább látványt, élénkebb színeket és összességében kényelmesebb élményt tesz lehetővé – akár e-maileket olvas be az íróasztalod elmerült, fizikai játék létrehozása Figmin XR, vagy szörnyek elleni harc a barátokkal Demeus.

Ez egy rendszeroptimalizálási tervezési kihívás – megköveteli, hogy termékcsapataink a VR-vizuális rendszer egészét vegyék, ahelyett, hogy kizárólag az egyes összetevőkre összpontosítanának. A nap végén az a célunk, hogy maximalizáljuk a holisztikus felhasználói élményt. Lehet, hogy nem tökéletes, de az általunk tett kompromisszumok célja a lehető legjobb vizuális élmény megőrzése. És ez még csak a kezdet. Ahogy az Infinite Display technológiánk folyamatosan fejlődik, és képesek vagyunk a Meta Quest Pro innovatív palacsinta lencséit és polarizációs optikáját még nagyobb felbontású kijelzőkkel kombinálni, jelentős ugrásszerű ugrásokat kell tapasztalnunk a vizuális minőségben – a PPD és azon túl is mérve.

*Az MTF értéke itt 5 lp/mm (vonalpár milliméterenként).