理想的VR头盔需要什么分辨率才能消除纱门效应?

  由于分辨率不高导致的纱门效应一直是让用户诟病的VR体验问题之一 。 这一现象是指用户的人眼会直接看到显示屏的像素点 , 就好比在纱门之后看东西一样 。 那么 , 如何才能消除纱门效应呢? 先说结论:这种纱门效应是由像素不足的情况下 , 实时渲染引发的细线条舞动、高对比度边缘出现分离式闪烁(sparkle distractingly) 。
具体推导过程:
每个人的视场角都有些许差距 , 但大多都是水平210° , 垂直100° 。
pixel per degree(像素每度)——是指一度所包含的像素 。
我们在3米距离内看电视、半米距离内操作电脑、一尺距离内玩手机 , 为什么看不出像素呢?
因为你视场角中的1°会看到60个像素 , 从而分辨不出像素感 , 60°才能达到『视网膜』级别的体验 。
在下图中 , 每个格子代表水平视场角上的1°和垂直视场角上的1°的小方格 。 如果每一度上有60个像素 , 那么一个小方格是60×60个像素 。

理想的VR头盔需要什么分辨率才能消除纱门效应?

文章插图
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所以 , 水平的210°里 , 有210×60=12,600个像素 , 而垂直的100°里有100×60=6,000个像素 。 所以 , 理想的情况下我们需要12,600×6,000的画面 。
表面上看 , 这个数字远远超过我们现在的普遍分辨率要求 。
现在市面上常见的手机是1080P的 , 我们就以nexus5和nexus6为例 。
我们将nexus5插入cardboard第一代:nexus5的分辨率是1920×1080 , cardboard第一代的FOV是85° 。 分割一下屏幕 , 2×960×1080 , 计算出每一度长度内所含像素 , 960px/85°≈11.3像素每度 , 1080px/85°≈12.7像素每度 , 由此得出nexus5+cardboard第一代的像素每度是12° 。
再算把nexus6插入cardboard第二代:nexus6的分辨率是2560×1440 , cardboard第二代的FOV是100° 。 分割一下屏幕 , 2×1280×1440 , 计算出每一度长度内所含像素 , 1280px/100°≈12.8像素每度 , 1440px/100°≈14.4像素每度 , 由此得出nexus6+cardboard第二代的像素每度是13°……
如果这样算的话:
2013年nexus5的PPD12° , 
2014年nexu6的PPD是13° , 
看来每年增长一度?这样2062年岂不是可以达到目标?
结果 , 2015年nexus6P分辨率和nexus6一样?PPD还是只有14°!?纳尼 , 你耍我!!?
……距离60°的PPD , 遥遥无期了!?
理想的VR头盔需要什么分辨率才能消除纱门效应?

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回到现在的情况 , 每度只有13-14个像素的后果是 , 会让VR中有很强的锯齿(aliasing),从而产生了很粗糙的边缘 。 又因为VR是实时渲染的 , 所以当你的头微微转动时 , 你感觉那条原本应该静止的细线(或者某些物体的边缘线)像在闪烁或者舞动一般 。
理想的VR头盔需要什么分辨率才能消除纱门效应?

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理想的VR头盔需要什么分辨率才能消除纱门效应?

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而对比度很高的物体边缘会出分离式闪烁(sparkle distractingly)——你会看到一个像素在RGB几种高纯度颜色之间闪烁 , 特别是你用了抗锯齿(anti-alisaing)的时候 , 这种闪烁加剧 。
【理想的VR头盔需要什么分辨率才能消除纱门效应?】 通过上面的回答 , 得到的结论是 , 目前VR头盔的纱门效应依然很难解决 。 但通过眼球追踪等新技术 , 有望降低纱门效应 。 此外 , 如果VR游戏、应用足够有吸引力的话 , 也可能达到“用户沉浸进去就完全不会想起来”的效果 。