【译】了解像素密度和视网膜分辨率,以及为什么它对 AR/VR 头显很重要

原文链接:
https://www.roadtovr.com/understanding-pixel-density-retinal-resolution-and-why-its-important-for-vr-and-ar-headsets/

虽然我们大多数人习惯于处理描述像素数的分辨率数字(即:1920×1080 显示器),但以每度像素表示的像素密度是一个更有用的数字,尤其是在处理 AR 和 VR 头显时。实现“视网膜分辨率”是耳机的最终目标,在一定的像素密度下,即使是视力完美的人也无法辨别任何额外的细节。本文探讨了这些概念,并了解了当今头戴式设备与视网膜分辨率的差距。

Yuval Boger 的客座文章

Yuval 是Sensics的首席执行官和OSVR的联合创始人。Yuval 和他的团队设计了 OSVR 软件平台并构建了 OSVR 产品的关键部分。他经常在他的博客上分享他的观点和知识。

如果人眼是一台数码相机,它的“数据表”会说它有一个能够在中央凹(视力最高的视网膜部分)检测 60 像素/度的传感器。对于视觉质量,任何超过 60 像素/度的显示器本质上都是在浪费分辨率,因为眼睛无法捕捉到更多细节。这称为视网膜分辨率或眼睛限制分辨率。

这意味着,如果有一张 3,600 像素 (60 x 60) 的图像,并且该图像落在中央凹的 1° x 1° 区域,一个人将无法将它与 8,100 像素 (90 x 60) 的图像区分开来90) 落在中央凹的 1° x 1° 区域。

注:每度数 60 像素有时表示为“每像素 1 弧度”。毫不奇怪,弧度是定义为 1/60 度的角度测量值。 这种计算是 Apple 所说的“视网膜显示屏”的基础,当屏幕保持在正确的距离时,会在视网膜上产生这种像素密度。

如果你有 VR 头显,你可以通过将水平显示行中的像素数除以镜头提供的水平视野来计算像素密度——它呈现给眼睛的每度像素数。例如,Oculus Rift DK1 开发套件(是的,我知道那是很久以前的事了)使用单个 1280 x 800 显示器(因此每只眼睛 640 x 800 像素)和大约 90 度的单眼水平视野,它的像素密度刚刚超过 7 个像素/度(640 ÷ 90)。您会注意到,这 远低于每度 60 像素的视网膜分辨率。

不要堆在 DK1 上(它有很多优点,虽然分辨率不是其中之一),7 像素/度是线性像素密度。当您根据单位表面积的像素密度考虑时,它不仅比人眼差 8.5 倍 (60 ÷ 7 = 8.5),而且实际上差很多(8.5 × 8.5,超过 70)。

下表比较了一些流行的消费者和专业 HMD 的像素密度:

从历史上看,将专业级 VR 头显与消费类头显区分开来的因素之一是像素密度更高。让我们使用以下四张图片对此进行模拟。让我们假设第一张图片(取自 Epic 的 Showdown演示)以完整的 60 像素/度密度显示(它可能是,取决于分辨率和您离显示器的距离)。然后我们可以以像素密度的一半(模拟 30 像素/度)对其重新采样,然后再采样一半(15 像素/度),再采样一半(7.5 像素/度)。当我们越来越低的像素密度时,请注意明显的差异。

**全分辨率(模拟 60 像素/度)| 照片由 Epic Games 提供** **半分辨率(模拟 30 像素/度)| 照片由 Epic Games 提供** **模拟 15 像素/度 | 照片由 Epic Games 提供** **模拟 7.5 像素/度 | 照片由 Epic Games 提供**

视觉系统的较高像素密度不一定与屏幕的较高像素密度相同,因为屏幕上的像素通过光学器件被放大了。使用两个不同的光学系统可以不同地放大同一屏幕,从而导致呈现给眼睛的不同像素密度。确实,在相同的光学系统下,屏幕上像素的更高像素密度确实会转化为呈现给眼睛的更高像素密度。

随着屏幕变得越来越好,我们将越来越接近耳机中的眼睛限制分辨率,从而更接近照片般逼真的体验。