Stivuirea panoului optic: Prezentarea Afișajului infinit + o instrucțiune despre măsurarea calității vizuale în VR

Când vine vorba de VR, a vedea înseamnă a crede. Sunetul și tactilul joacă un rol important, dar pentru majoritatea oamenilor, imaginile sunt cele care încheie afacerea. Și arta low-poli redată frumos poate fi la fel de uluitoare ca un mediu hiper-realist. Nu există nimic ca să fii complet învăluit într-o lume virtuală uimitoare din punct de vedere vizual, indiferent dacă este plină de realism, complet abstractă sau undeva la mijloc.

Dar VR este încă o tehnologie în curs de dezvoltare și nu există prea multă înțelegere comună cu privire la crearea acelei experiențe vizuale și a tehnologiilor complexe care trebuie să se unească pentru a produce ceea ce vezi în interiorul căștilor. Există, de asemenea, o anumită inconsecvență în industrie în ceea ce privește modul în care calitatea vizuală în VR este definită astăzi.

Când se gândesc la calitatea vizuală, mulți oameni aplică aceleași principii și standarde pe care le folosim în mod tradițional pentru a ne gândi la afișajele 2D, cum ar fi telefoanele mobile și televizoarele. Dar VR este foarte diferită de aceste alte dispozitive de consum. În loc să privească un ecran mare de la o distanță mai mare, utilizatorii VR se uită la un ecran mai mic, mult mai aproape de ochi și mărit de un set de lentile dintr-o stivă optică. Este ca și cum ai privi un televizor prin obiectivul unei camere — ceea ce vei vedea nu este determinat doar de rezoluția ecranului, ci și de proprietățile optice ale obiectivului, cum ar fi mărirea și claritatea.

De asemenea, spre deosebire de televizoare și telefoane mobile, afișajul vă urmărește în esență în timp ce vă mișcați capul - și pentru că este atât de aproape de ochi, care pot privi într-o gamă largă, optica trebuie să ofere o performanță geometrică și optică consecventă în acele unghiuri de vizualizare. oferă o experiență vizuală de calitate. Acest lucru indică rolul din ce în ce mai important pe care tehnologia de urmărire a ochilor îl va juca în viitor în ceea ce privește performanța vizuală și experiența în VR.

Credem că industria trebuie să se alinieze la valorile de performanță specifice VR care arată mai bine imaginea completă. În loc să ne concentrăm doar pe rezoluția afișajului, trebuie să luăm în considerare modul în care afișajul și optica funcționează împreună ca sistem într-o cască VR. Claritatea vizuală în VR este determinată de o serie de factori, dintre care cei mai importanți sunt rezoluția sistemului (măsurată în pixeli pe grad sau PPD), claritatea (măsurată prin funcția de transfer de modulație a unui obiectiv sau MTF), raportul de contrast și culoarea. . În această postare, vom arunca o privire mai atentă la toate cele patru și la modul în care acestea se leagă de noul introdus stivă optică Infinite Display de la Meta Quest Pro.

Rezoluția sistemului

Este tentant să ne concentrăm doar pe rezoluția afișajului atunci când ne gândim la calitatea căștilor VR, deoarece aceasta este metrica după care avem tendința de a judeca afișajele 2D. Dar, în schimb, ar trebui să evaluăm rezoluția completă a sistemului optic, care este măsurată în PPD - o măsurătoare combinată care ia în considerare afișajul și optica care lucrează împreună. O măsurătoare unghiulară, PPD măsoară numărul de pixeli care sunt împachetati la 1° din câmpul vizual (FOV). Cu cât PPD este mai mare, cu atât rezoluția de sistem a căștilor VR este mai bună.

Ne uităm îndeaproape la PPD în proiectarea și fabricarea căștilor noastre VR pentru a asigura o experiență de calitate. Și datorită densității mai mari de pixeli a afișajului Meta Quest Pro și măririi sale ulterioare de către optica clătită a căștilor, am reușit să creștem rezoluția generală a sistemului pentru Meta Quest Pro (22 PPD) cu 10% în comparație cu Meta Quest 2 (20 PPD) . Deși nu este cel mai înalt PPD dintre niciun set de căști VR de pe piață astăzi, acesta este o etapă importantă în lansarea la scară largă a căștilor VR de înaltă calitate și cu realitatea mixtă.

Și investim pentru a face acest lucru și mai departe. Echipa noastră de cercetare a sistemelor de afișare de la Reality Labs Research și-a dezvăluit recent Prototip de butterscotch, care limitează câmpul vizual la aproximativ jumătate din cel al Meta Quest 2 și utilizează panouri LCD 3K cu un nou tip de lentile hibride pentru a obține o rezoluție generală a sistemului de 55 PPD — apropiindu-se de rezoluția retiniană (în general considerată a fi în jur de 60 PPD, ceea ce este suficient pentru a descrie linia 20/20 pe o diagramă oculară) și poate deschide calea către un nou standard industrial. În timp ce Butterscotch este un prototip de cercetare cu o configurație tehnică care poate să nu se transforme într-un produs viitor, dezvoltăm afișaje de înaltă densitate și sisteme optice de înaltă rezoluție în tandem pentru a obține rezoluția retinei pe foaia noastră de parcurs pentru produse.

acuitate

În timp ce PPD stabilește o linie de bază pentru rezoluția generală a sistemului, ținând cont de componentele sistemului optic, există o altă măsură crucială care nu primește suficientă atenție în discuțiile de astăzi despre claritatea vizuală VR: claritatea.

Măsurată prin MTF, care combină rezoluția și contrastul, claritatea determină cât de multe detalii pot fi reproduse de un sistem optic. Cu cât MTF este mai mare, cu atât detaliile imaginii sunt mai fine. Deoarece afișajele VR sunt vizualizate și, prin urmare, mărite de o lentilă, echipa noastră trebuie să optimizeze proiectarea și fabricarea opticii noastre pentru a evita artefactele cauzate de lentilă. De asemenea, este important să recunoaștem că, cu un afișaj 2D plat precum un televizor, claritatea este uniformă. În VR, nu este - aveți grade diferite de claritate în centrul și marginea lentilei. Prin urmare, scopul este de a obține un MTF mai mare atât la centru, cât și la periferie.

Pe Meta Quest Pro, claritatea centrului este de 0.98, iar claritatea marginilor este de 0.85* — o îmbunătățire cu 25% și, respectiv, 50% față de Meta Quest 2.

Contrast

Raportul de contrast este raportul dintre luminanța celui mai strălucitor alb și cel mai închis negru pe care îl poate produce un sistem optic de afișare. Cu cât raportul este mai mare, cu atât contrastul este mai bun.

Pentru a maximiza contrastul, afișajul cu densitate mare de pixeli de la Meta Quest Pro este echipat cu o tehnologie locală specializată de reglare a gradului, care poate controla peste 500 de blocuri LED individuale în mod independent. Acest lucru are ca rezultat un contrast cu 75% mai mare, oferind un negru mai profund și o experiență de vizionare mult îmbunătățită.

În plus, optica clătită a lui Meta Quest Pro utilizează un design unic de trei stive de pelicule de polarizare - unul pe afișaj și unul pe fiecare dintre cele două elemente ale obiectivului - pentru a minimiza imaginile fantomă, în special de la mijlocul periferiei până la marginea FOV. Acest lucru contribuie, de asemenea, la contrastul general îmbunătățit.

Culori

În cele din urmă, calitatea culorii unei căști VR este măsurată prin gama de culori și acuratețea culorilor. Gama de culori este gama de culori dintr-un spectru care poate fi reprodusă de întregul sistem. Precizia culorilor se referă la capacitatea sistemului vizual de a reproduce culorile și nuanțele așa cum este prevăzut. Împreună, sunt vitale pentru a oferi o experiență imersivă realistă.

Meta Quest Pro are o gamă largă de culori DCI-P3, care este de 1.3 ori mai mare decât Meta Quest 2. De asemenea, am dezvoltat o tehnologie avansată de calibrare a culorii în Meta Quest Pro pentru a asigura acuratețea culorilor și diferența de luminozitate între cei doi ochi. Cu culori bogate și vibrante, Meta Quest Pro este capabil să ofere o claritate vizuală premium pe întregul câmp vizual.

Scurtarea stivei optice

Meta Quest Pro are un obiectiv cu două elemente și peste 10 straturi de filme optice funcționale. Conceptul original a fost dezvoltat de Reality Labs Research pe parcursul a aproximativ doi ani și reprezintă un transfer de tehnologie hardware de mare succes de la cercetare la produs în VR. Cu toate acestea, era mai mult de lucru de făcut pentru a proiecta lentile clătite și optica de polarizare care să funcționeze în produs - un proces care a durat aproximativ patru ani, inclusiv mai mult de un an în care echipele de produs și de cercetare au lucrat ca o singură echipă integrată pentru a se asigura un transfer reușit și eficient.

În timp ce echipele noastre de cercetare sunt capabile să construiască mașini ale timpului - prototipuri care arată ce ar putea fi posibil în cinci până la 10 ani sau mai mult în viitor, fără a ține cont de constrângeri precum costul, greutatea și altele - echipele noastre de produse trebuie să ofere un design viabil care să poată să fie produse la scară. Departe de produsele standard, echipa de produse a proiectat lentile și stive de polarizare cu adevărat unice. În timp ce lentilele clătite și optica de polarizare nu sunt în sine nimic nou, aplicarea lor pentru VR ridică provocări unice în producția la scară. Nu a existat niciun producător care a făcut piesele, care necesitau fabricarea și integrarea incredibil de precise a lentilelor și a peliculei de polarizare, așa că echipele noastre de produse au trebuit să lucreze îndeaproape cu industria de-a lungul anilor pentru a crea lanțul de aprovizionare de la zero și pentru a-și avansa starea de funcționare. -Capacitățile de producție artistică. Am fost printre primii care au lucrat cu parteneri industriali de nivel 1 pentru a crea o stivă optică scurtată și o optică clătită precum Meta Quest Pro - și am făcut-o la scară.

În total, Meta deține în prezent peste 350 de brevete legate de tehnologiile optice, inclusiv cele axate pe minimizarea dimensiunii în timp ce optimizează performanța vizuală.

Adăugând totul

Când combinați toată această inovație și tehnologie într-un singur dispozitiv de consum, obțineți o cască VR cu un sistem vizual care permite text mai clar, imagini mai clare, culori mai vibrante și o experiență generală mai confortabilă, indiferent dacă citiți e-mailuri la biroul tău înăuntru cufundat, creând un joc de fizică în Figmin XR, sau lupta cu monștri cu prietenii în Demeus.

Este o provocare de proiectare de optimizare a sistemului - solicitarea echipelor noastre de produse să ia sistemul vizual VR ca întreg, mai degrabă decât să se concentreze doar pe componente individuale. La sfârșitul zilei, scopul nostru este să maximizăm experiența holistică a utilizatorului. Poate că nu este perfect, dar compromisurile pe care le-am făcut sunt menite să păstreze cea mai bună experiență vizuală posibilă. Și acesta este doar începutul. Pe măsură ce tehnologia noastră Infinite Display continuă să se îmbunătățească și suntem capabili să combinăm lentilele inovatoare clătite și optica de polarizare ale Meta Quest Pro cu afișaje cu rezoluție și mai mare, ar trebui să vedem salturi semnificative în calitatea vizuală - măsurată prin PPD și nu numai.

*MTF aici este măsurat la 5 lp/mm (perechi de linii pe milimetru).