Menyusun Dek Optik: Memperkenalkan Tampilan Tanpa Batas + Panduan Dasar untuk Mengukur Kualitas Visual di VR

Dalam hal VR, melihat adalah percaya. Suara dan haptik keduanya memainkan peran penting, tetapi bagi kebanyakan orang, visuallah yang menyegel kesepakatan. Dan seni poli rendah yang dirender dengan indah bisa sama menakjubkannya dengan lingkungan hiper-realistis. Tidak ada yang lebih menyenangkan daripada terbungkus sepenuhnya dalam dunia virtual yang memukau secara visual, terlepas dari apakah itu mendalami realisme, sepenuhnya abstrak, atau di antara keduanya.

Namun VR masih merupakan teknologi baru, dan tidak banyak pemahaman bersama tentang apa yang diperlukan untuk menciptakan pengalaman visual tersebut dan teknologi kompleks yang harus digabungkan untuk menghasilkan apa yang Anda lihat di dalam headset. Ada juga beberapa ketidakkonsistenan di seluruh industri dalam menentukan kualitas visual dalam VR saat ini.

Saat memikirkan tentang kualitas visual, banyak orang menerapkan prinsip dan standar yang sama dengan yang biasa kita gunakan untuk memikirkan tampilan 2D, seperti ponsel dan TV. Tapi VR sangat berbeda dari perangkat konsumen lainnya. Alih-alih melihat layar besar pada jarak yang lebih jauh, pengguna VR melihat layar yang lebih kecil, lebih dekat ke mata mereka dan diperbesar oleh satu set lensa dalam tumpukan optik. Ini seperti menonton TV melalui lensa kamera—yang akan Anda lihat tidak hanya ditentukan oleh resolusi layar, tetapi juga oleh sifat optik lensa, seperti perbesaran dan ketajaman.

Juga tidak seperti TV dan ponsel, layar pada dasarnya mengikuti Anda saat Anda menggerakkan kepala—dan karena letaknya sangat dekat dengan mata Anda, yang dapat melihat ke berbagai jarak, optik harus memberikan kinerja geometris dan optik yang konsisten di seluruh sudut pandang tersebut. memberikan pengalaman visual yang berkualitas. Hal ini menunjukkan peran yang semakin penting yang akan dimainkan oleh teknologi pelacakan mata terkait performa visual dan pengalaman VR di masa mendatang.

Kami yakin industri perlu menyelaraskan metrik kinerja khusus VR yang menampilkan gambaran lengkap dengan lebih baik. Daripada berfokus pada resolusi tampilan saja, kita harus mempertimbangkan bagaimana tampilan dan optik bekerja bersama sebagai sistem dalam headset VR. Kejernihan visual dalam VR ditentukan oleh sejumlah faktor, yang paling penting adalah resolusi sistem (diukur dalam piksel per derajat, atau PPD), ketajaman (diukur dengan fungsi transfer modulasi lensa, atau MTF), rasio kontras, dan warna . Dalam posting ini, kita akan melihat lebih dekat keempatnya dan bagaimana hubungannya dengan stack optik Infinite Display Meta Quest Pro yang baru diperkenalkan.

Resolusi Sistem

Sangat menggoda untuk fokus hanya pada resolusi layar saat memikirkan kualitas headset VR, karena itulah metrik yang cenderung kami gunakan untuk menilai tampilan 2D. Namun sebaliknya, kita harus mengevaluasi resolusi sistem optik penuh, yang diukur dalam PPD—metrik gabungan yang mempertimbangkan tampilan dan optik yang bekerja bersama. Pengukuran sudut, PPD mengukur jumlah piksel yang dikemas dalam 1° dari bidang pandang (FOV). Semakin tinggi PPD, semakin baik resolusi sistem headset VR.

Kami mencermati PPD dalam desain dan pembuatan headset VR kami untuk memastikan pengalaman yang berkualitas. Dan berkat kerapatan piksel yang lebih tinggi dari tampilan Meta Quest Pro dan pembesaran selanjutnya oleh optik pancake headset, kami dapat meningkatkan resolusi sistem keseluruhan untuk Meta Quest Pro (22 PPD) sebesar 10% dibandingkan dengan Meta Quest 2 (20 PPD) . Meskipun ini bukan PPD tertinggi dari headset VR mana pun yang ada di pasaran saat ini, ini merupakan tonggak penting dalam meluncurkan VR berkualitas tinggi dan headset yang mendukung realitas campuran dalam skala besar.

Dan kami berinvestasi untuk mendorong ini lebih jauh. Tim Riset Sistem Tampilan kami di Reality Labs Research baru-baru ini meluncurkannya Prototipe butterscotch, yang membatasi bidang pandang menjadi sekitar setengah dari Meta Quest 2 dan menggunakan panel LCD 3K dengan lensa hybrid jenis baru untuk mencapai resolusi sistem keseluruhan 55 PPD—mendekati resolusi retina (umumnya dianggap sekitar 60 PPD, yang cukup untuk menggambarkan garis 20/20 pada grafik mata) dan berpotensi membuka jalan menuju standar industri baru. Meskipun Butterscotch adalah prototipe penelitian dengan konfigurasi teknis yang mungkin tidak akan menjadi produk masa depan, kami sedang mengembangkan tampilan kepadatan tinggi dan sistem optik resolusi tinggi bersama-sama untuk mencapai resolusi retina pada peta jalan produk kami.

Ketajaman

Sementara PPD menetapkan garis dasar untuk resolusi sistem secara keseluruhan, dengan mempertimbangkan komponen sistem optik, ada metrik penting lainnya yang tidak mendapat cukup perhatian dalam diskusi hari ini tentang kejernihan visual VR: ketajaman.

Diukur dengan MTF, yang menggabungkan resolusi dan kontras, ketajaman menentukan berapa banyak detail yang dapat direproduksi oleh sistem optik. Semakin tinggi MTF, semakin halus detail gambar. Karena tampilan VR dilihat melalui dan diperbesar oleh lensa, tim kami harus mengoptimalkan desain dan fabrikasi optik kami untuk menghindari artefak yang disebabkan oleh lensa. Penting juga untuk diketahui bahwa, dengan tampilan 2D datar seperti TV, ketajamannya seragam. Di VR, ini bukan — Anda memiliki tingkat ketajaman yang berbeda-beda di bagian tengah dan tepi lensa. Maka, tujuannya adalah untuk mencapai MTF yang lebih tinggi baik di pusat maupun di pinggiran.

Di Meta Quest Pro, ketajaman tengah adalah 0.98 dan ketajaman tepi adalah 0.85*—peningkatan masing-masing sebesar 25% dan 50% dibandingkan Meta Quest 2.

Kontras

Rasio kontras adalah rasio antara pencahayaan putih paling terang dan hitam paling gelap yang dapat dihasilkan oleh sistem optik tampilan. Semakin tinggi rasionya, semakin baik kontrasnya.

Untuk memaksimalkan kontras, tampilan kerapatan piksel tinggi Meta Quest Pro dilengkapi dengan teknologi peredupan lokal khusus yang dapat mengontrol lebih dari 500 blok LED individu secara mandiri. Ini menghasilkan kontras 75% lebih banyak, memberikan warna hitam yang lebih dalam dan pengalaman menonton yang jauh lebih baik.

Selain itu, optik pancake Meta Quest Pro menggunakan desain unik dari tiga tumpukan film polarisasi — satu di layar dan satu di masing-masing dari dua elemen lensa — untuk meminimalkan gambar hantu, terutama dari bagian tengah hingga tepi FOV. Ini juga berkontribusi pada peningkatan kontras secara keseluruhan.

Warna

Terakhir, kualitas warna headset VR diukur dengan gamut warna dan akurasi warna. Gamut warna adalah rentang warna dalam spektrum yang dapat direproduksi oleh keseluruhan sistem. Keakuratan warna mengacu pada kemampuan sistem visual untuk mereproduksi warna dan corak sebagaimana dimaksud. Bersama-sama, mereka sangat penting untuk memberikan pengalaman imersif yang nyata.

Meta Quest Pro memiliki gamut warna DCI-P3 yang luas, yaitu 1.3 kali lipat dari Meta Quest 2. Kami juga telah mengembangkan teknologi kalibrasi warna canggih di Meta Quest Pro untuk memastikan akurasi warna dan perbedaan kecerahan di kedua mata. Dengan warna yang kaya dan bersemangat, Meta Quest Pro mampu memberikan kejernihan visual premium di seluruh bidang pandang.

Mempersingkat Tumpukan Optik

Meta Quest Pro menampilkan lensa dua elemen dan 10+ lapisan film optik fungsional. Konsep aslinya dikembangkan oleh Reality Labs Research selama sekitar dua tahun, dan ini merupakan transfer teknologi perangkat keras yang sangat sukses dari penelitian ke produk di VR. Namun, ada lebih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk merancang lensa pancake dan optik polarisasi yang dapat digunakan dalam produk—sebuah proses yang memakan waktu kira-kira empat tahun, termasuk lebih dari satu tahun di mana tim produk dan penelitian bekerja sebagai satu tim terpadu untuk memastikan transfer yang sukses dan efisien.

Meskipun tim riset kami mampu membuat mesin waktu—prototipe yang menunjukkan apa yang mungkin terjadi dalam lima hingga 10 tahun atau lebih ke depan, tanpa memedulikan kendala seperti biaya, berat, dan lainnya—tim produk kami harus memberikan desain yang layak yang dapat diproduksi dalam skala besar. Jauh dari produk siap pakai, tim produk merancang lensa dan tumpukan polarisasi yang benar-benar unik. Meskipun lensa pancake dan optik polarisasi itu sendiri bukanlah hal baru, penerapannya untuk VR menimbulkan tantangan unik dalam produksi dalam skala besar. Tidak ada pabrikan yang membuat suku cadang, yang membutuhkan fabrikasi dan integrasi lensa dan film polarisasi yang sangat presisi, sehingga tim produk kami harus bekerja sama dengan industri selama bertahun-tahun untuk membuat rantai pasokan dari awal dan memajukan keadaan mereka. -kemampuan manufaktur seni. Kami adalah salah satu yang pertama bekerja dengan mitra industri tingkat 1 untuk membuat tumpukan optik pendek dan optik panekuk seperti Meta Quest Pro—dan kami melakukannya dalam skala besar.

Semua mengatakan, Meta saat ini memegang 350+ paten terkait dengan teknologi optik, termasuk yang berfokus pada meminimalkan ukuran sambil mengoptimalkan kinerja visual.

Menambahkan Semuanya

Saat Anda menggabungkan semua inovasi dan teknologi ini ke dalam satu perangkat konsumen, Anda mendapatkan headset VR dengan sistem visual yang memungkinkan teks lebih tajam, visual lebih jelas, warna lebih hidup, dan pengalaman yang lebih nyaman secara keseluruhan—apakah Anda membaca email di meja Anda masuk Tenggelam, membuat game fisika di Figmin XR, atau melawan monster dengan teman di Demo.

Ini adalah tantangan desain pengoptimalan sistem—mengharuskan tim produk kami untuk menggunakan sistem visual VR secara keseluruhan, bukan hanya berfokus pada komponen individual. Pada akhirnya, tujuan kami adalah memaksimalkan pengalaman pengguna secara holistik. Ini mungkin tidak sempurna, tetapi pengorbanan yang kami buat dimaksudkan untuk mempertahankan pengalaman visual sebaik mungkin. Dan ini baru permulaan. Karena teknologi Infinite Display kami terus meningkat dan kami dapat menggabungkan lensa pancake inovatif Meta Quest Pro dan optik polarisasi dengan tampilan beresolusi lebih tinggi, kami akan melihat lompatan signifikan dalam kualitas visual—sebagaimana diukur dengan PPD dan seterusnya.

*MTF di sini diukur pada 5 lp/mm (pasangan garis per milimeter).