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陨石科技馆帮你解读VR参数,脱离“小白”队伍。

陨石科技馆帮你解读VR参数,脱离“小白”队伍。 陨石科技馆
2016-08-01
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导读:国内极客科技先驱者,同时经营线下实体 751D-Park 陨石科技馆

2016年被定义为"VR元年",随着VR虚拟现实设备的出现,越来越多的人们都可以接触到VR设备,无论是外接式头盔还是手机VR。我们都能经常听到分辨率、刷新率(Hz)、视场角(FOV)、帧数(fps)等等相关参数,而参数代表了产品各个方面的性能,接下来让我们解读下参数代表的含义。


视场角(FOV)


在光学仪器中,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。通俗地说,目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。人眼并不是一个单纯的静态光学系统,它以眼球的扫描作为视觉的累积,根据人眼的特点,横向扫描活动比较多而且也比较轻松,正常状态下,人眼最轻松的扫描一眼的横向幅宽为120度,极限接近180度。我们可以想象人眼的形状,上下开合,左右宽,上下窄,这就决定了,我们大部分浏览行为,是横向扫描。所以,虚拟现实头盔所呈现的画面要更符合人体构造和行为习惯才能保证沉浸感的实现。120度视场角应该成为我们选择VR头盔的一个标准。


分辨率


显示分辨率(屏幕分辨率)是屏幕图像的精密度,是指显示器所能显示的像素有多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的,显示器可显示的像素越多,画面就越精细,同样的屏幕区域内能显示的信息也越多,所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘,而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。显示分辨率一定的情况下,显示屏越小图像越清晰,反之,显示屏大小固定时,显示分辨率越高图像越清晰。人们常说的2K分辨率指屏幕横向像素达到2000以上,主流2K分辨率为2560x1440,4k的分辨率是4096x2160。

现 在VR设备的屏幕分辨率普遍用1080P的画质和2K的屏幕,至于用户为什么说在VR显示屏上经常看到微小的颗粒,是因为现在VR技术做的视场角都在90 度以上,相比看手机或看电视的20度到40度左右的视场角来说,穿戴VR设备的用户眼睛会更集中于显示中的亮点,所以现在VR设备上能观察到的颗粒感会比 较明显。在未来如能把屏幕提升到16K,那用户在视觉体验上就不会再看到亮点颗粒感了。


刷新率(Hz)

刷新率就是屏幕每秒画面被刷新的次数,看电影时我们看到的其实是一副一副静止的画面,就象放幻灯片,为什么我们感觉画面在动,那是因为人的眼睛有视觉停留效应,前一副画面留在大脑中的印象还没消失,紧接着后一副画面就跟上来了,而且两副画面间的差别很小,一个动作要用很多副画面来显示,这样我们就感觉画面在动了,这一副一副的更换画面,就是在刷新,假设一个动作由100张画面完成,我们看上去就有点象动画片,而这个动作增加到130张的话,看上去就自然多了,这就是刷新率。刷新率越高越好,图象就越稳定,图像显示就越自然清晰,对眼睛的影响也越小。刷新频率越低,图像闪烁和抖动的就越厉害,眼睛疲劳得就越快。一般来说,如能达到80Hz以上的刷新频率就可完全消除图像闪烁和抖动感,眼睛也不会太容易疲劳。


帧数(FPS)

帧数(Frames)为帧生成数量的简称。由于口语习惯上的原因,我们通常将帧数与帧率混淆。每一帧都是静止的图象,快速连续地显示帧便形成了运动的假象,因此高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。60fps就是每秒钟显卡生成60张画面图片(理论上,每一帧都是不同的画面)。帧数(FPS)是由显卡所决定的。但是将性能提升至60fps则可以明显提升交互感和逼真感。


既然刷新率越快越好,为什么还要强调没必要追求太高的刷新率呢?

其中原因是在显示‘分辨率’不变的情况下,FPS越高,则对显卡的处理能力要求越高。电脑中所显示的画面,都是由显卡来进行输出的,因此屏幕上每个像素的填充都得由显卡来进行计算、输出。

当画面的分辨率是1024×768时,画面的刷新率要达到24帧/秒,那么显卡在一秒钟内需要处理的像素量就达到了“1024×768×24=18874368”。


FPS与分辨率、显卡处理能力的关系如下:

处理能力=分辨率×刷新率。这也就是为什么在玩游戏时,分辨率设置得越大,画面就越不流畅的原因了。


重量/外形

VR 设备的外观设计从人体力学的角度出发,根据不同的佩戴人群,所用的材质也将会不同。如果不断的做大屏幕,那相应的质量也会增加很多。为了更好的用户体 验,VR设备会把质量控制在400g以下。


延迟

VR“延迟”(delay)是指从人的头部移动开始一直到头显设备(HMD)的光学信号映射到人眼上面全部的等待时间(latency time)。其中需要经过的全步骤如下图所示。


延迟会影响玩家的注意力,延迟较大的时候会产生晕动症(motion sickness),也就是俗称的晕车晕船。其原理是视觉接受的自身的身体状态,与负责感知身体状态的中耳前庭器官不一致,中枢神经对这一状态的反馈就是恶心,来提醒身体状态的异常。简单来说,戴上VR头显移动头部的时候,由于延迟,视觉观察到的变化比身体感觉到的慢慢,产生冲突继而造成晕眩。

根据研究,这个延迟只有控制在20ms以内,人体才不会有排斥反应。同时超过20ms也不一定就会造成晕眩恶心,就像有些人晕车有的人不晕,每个人的体质对延迟的敏感度和排斥反应的大小不同。

所以现在的VR设备基本配置,只能说是刚刚达标。我们以HTC VIVE为例90HZ、20ms以内、双眼分辨率2160X1200、视场角110°,也是现在体验效果比较好的设备之一,VR设备还是有很长的路要走。

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