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PC VR设备参数怎么看,如何选择一款高性能的VR头显产品!VR网

2018-3-1 18:15| 发布者: admin| 查看: 29| 评论: 0

摘要: VR设备被认为是继手机之后的新一代计算平台,炫酷的体验,广泛的应用场景,赋予它无限的想象。受相关技术制约,VR设备性能尚不完善,内容也乏善可陈,但这并不影响一部分科技爱好者、行业先行者对它的追求。面对市场 ...

VR设备被认为是继手机之后的新一代计算平台,炫酷的体验,广泛的应用场景,赋予它无限的想象。受相关技术制约,VR设备性能尚不完善,内容也乏善可陈,但这并不影响一部分科技爱好者、行业先行者对它的追求。面对市场上琳琅满目的产品,如何选择一款高性能的PC VR产品呢?

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影响PC VR设备体验的参数可分为三大类:佩戴、显示和交互。

  佩戴参数:

影响佩戴舒适性的参数有许多,重量和佩戴方式,贴面部位的材质是其中比较重要的因素。主流的PC VR头显设备重量在350-700g之间,属于可接受范围内,但不宜长时间佩戴。

常见的佩戴方式大多类似HTC Vive或PSVR。HTC Vive的头带方案不会给头显增加太多额外的重量,但在佩戴时较为复杂,且对头显重量的分配并没有多大帮助,用户仍然会感觉到额头位置明显的压力。而类似PSVR的头带方案虽然佩戴简单,且能够将头显的重量做出较好的分配,但无疑也增加了头显整体的重量。综合来说,这两种方式没有明显的优劣之分。

柔性接触可以缓解冲击压力,储存压力,是最理想的接触方式,因此多数VR头显的贴面部位会选用类似海绵等一类具有弹性的材料。此外,VR设备的重心,接触部位的压力分配,散热性等隐性性能也影响着佩戴舒适性。各大厂家是否有研究VR设备佩戴舒适性的相关数据,小编不得而知,基于大量数据,采用符合人体工程学的设计,VR头显的佩戴舒适性才会越来越好。如果有预算,打算入手一台PC VR头显,小编建议先试玩一下,实际体验的效果最有说服力,毕竟佩戴不舒适,也会影响后期使用的心情。

  显示参数

  屏幕材质

目前VR设备相关技术还未成熟,各种性能并不完善,其中诟病最多的是VR设备的眩晕感,即使现在体验最佳的三大PC VR设备也没有完全解决观看时产生的眩晕感。VR设备的眩晕感是多种因素叠加导致的,第一个因素当然是你身体的运动和视野中所观测到的运动不匹配。第二个很重要的原因,是实际的头部运动和视觉观测到的头部运动的不匹配。

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低余晖屏幕材质可以很大程度上解决拖影、模糊、延迟等导致眩晕的问题,增强沉浸感。目前被用于VR设备显示屏材质主要有OLED 、AMOLED 、LCD,其中OLED和AMOLED属于低余晖显示屏,其他方面性能各有优势,OLED是应用最广的显示屏,LCD屏幕虽然可以做到更高的分辨率,但在色彩表现力和余晖等问题上稍逊于另外两者。

  分辨率

讲VR的分辨率,就不得不先解释一下为什么会有“纱窗效应”。首先,屏幕分配到每只眼睛的像素其实仅有总像素点的一半。其次,VR头显的屏幕离眼睛距离比较近,所以视野中每单位面积能看到的像素点就更少了,这两个因素结合起来就会形成纱窗效应。如果是将纱窗效应降低到人眼比较难察觉的水平的话,至少需要4K分辨率的屏幕。

AMD预测VR头显需要16K的分辨率才能消除纱窗效应。对于一般人来讲,单眼的水平视场角为120度,垂直视角为130度,在这块小小的区域上人眼的像素极限是1亿1600万像素,与16K分辨率的规格(15360 x 8640,1.32亿像素)最为接近。然而16K屏幕还不能做得无限大,在像素密度方面至少得满足视网膜屏幕水平。由于VR头显在使用的时候屏幕距离我们人眼非常近,加上透镜的作用实际成像距离极小,换算过来的话屏幕像素密度起码要超过2000 ppi以上。在三大PC VR头显当中,该项参数最高的HTC Vive(310 ppi)是唯一超过300的VR头显,即使是最新的HTC Vive Pro,其ppi也只有615。要想欺骗人类精密的眼睛和英明神武的大脑,还是有点图样图森破。

  延迟时间

人类生物研究表明,人类头动和视野回传的延迟须低于20ms,否则将产生视觉拖影感从而导致强烈眩晕。在进行VR体验时,影响设备延迟的因素有很多,但至少这几步是免不了的:用户视角改变->传感器采集数据->将数据输入主机处理->程序根据输入更新逻辑->提交数据并发送到显卡渲染图像->完成的图形结果传送到屏幕->屏幕像素进行颜色切换->用户看到画面变化,而这一大串的基本步骤都必须在20ms之内完成。

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从上述过程可知,VR设备延时主要取决于四大因素:显示延时、计算延时、传输延时和传感器延时,这一过程中,数据传输和滤波造成的延迟基本是固定的, AMOLED在处理屏幕延时方面有着较佳的性能。随着技术的发展,GPU和传感器性能越来越高,延迟时间还可以更低。此外,为屏幕像素进行切换也是算在延迟里边的,因此刷新率的提高能有效降低延迟。

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  刷新率

这个就比较重要了,假设你看的是一个场景,那么你戴上设备一定会四处去看,哪怕场景是静态的,就是一处风景,但是你头动的时候画面就会动,这个时候如果刷新频率如果跟不上,就会出现拖影问题,进而产生眩晕感。理论上来说,刷新率当然是越高越好,不过在光线充足的情况下,一般60Hz以上人眼就很难区分了。但是这仅仅是我们在静态效果上的数据,人类眼球这个小婊砸随时随地都有可能转动,画面也可能在高速变化,还没算上我们不安分的脖子...AMD提出来的要求是达到240Hz。而且上面也提到了,刷新率对于延迟问题的处理也至关重要,为了省出足够的时间给其他步骤执行,目前的VR头显大都以90Hz作为合格线。

  视场角

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视场角用FOV表示,简单来说就是显示器边缘与观察点(眼睛)连线的夹角。正常来说,人们两只眼睛的总视场(即双目 FOV)有近 200 度,中间部分大概有 120 度是双眼视觉区域,两侧各 40 度是单眼视觉区域。原理上视场角越接近人裸眼视场角越好,为了得到更宽广的视场,你需要缩短与透镜间的距离,或增加透镜的大小。但这又将带来诸多其他弊端。

缩短与透镜间的距离,需要采用厚透镜,但透镜与眼睛的距离又可能太近。这里可能有三大问题,一是成像于视网膜前,由于人的晶状体不是凹透镜,人根本看不清楚画面;二是即使还能看见,但放大倍率太高,屏幕的晶格感会更加严重;三是可能会造成眼睛或镜片的损伤。当然可使用直径较大的透镜增加视场,但也会面临一些新的挑战。大透镜的中间也会比较厚,重量也会随之增加。这个问题可以通过菲涅尔透镜解决。但第二个问题是不管使用哪种类型的透镜,大透镜都会带来更多的光学像差。

为了达到最佳的显像效果,在视场角和这一系列的弊端之间找到一个平衡点,VR业内普遍认为,对于头戴式显示器,最佳视场角是120度。强调最佳视场角,是因为视场角会影响VR设备的沉浸感,只有视场角与设备相匹配时,才能有最佳的沉浸感。

  其他

对于近视用户,多数VR设备厂家,支持佩戴近视眼镜,也支持近视裸眼观看(0-700)。瞳距调节和焦距调节几乎是必备的,用户可以根据实际情况,选择适合自己的观看效果。

  交互参数:

  跟踪定位:

在目前的消费级PC VR设备中, HTC Vive、Oculus Rift、PS VR头显和部分国产PC VR头显均具备跟踪定位功能,另有一些PC VR头显不具备配套的跟踪定位功能。

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PC VR头显常见的跟踪定位技术主要有以下几种:

  1.激光定位技术

基本原理就是在空间内安装数个可发射激光的装置,对空间发射横竖两个方向扫射的激光,被定位的物体上放置了多个激光感应接收器,通过计算两束光线到达定位物体的角度差,从而得到物体的三维坐标,物体在移动时三维坐标也会跟着变化,便得到了动作信息,完成动作的捕捉。

激光定位技术的优势在于相对其他定位技术来说成本较低,定位精度高,不会因为遮挡而无法定位,宽容度高,也避免了复杂的程序运算,所以反应速度极快,几乎无延迟,同时可支持多个目标定位,可移动范围广。不足的是,其利用机械方式来控制激光扫描,稳定性和耐用性较差,比如在使用HTC Vive时,如果灯塔抖动严重,可能会导致无法定位,随着使用时间的加长,机械结构磨损,也会导致定位失灵等故障。

  2.红外光学定位技术

这种技术的基本原理是通过在空间内安装多个红外发射摄像头,从而对整个空间进行覆盖拍摄,被定位的物体表面则安装了红外反光点,摄像头发出的红外光再经反光点反射,随后捕捉到这些经反射的红外光,配合多个摄像头工作,再通过后续程序计算便能得到被定位物体的空间坐标。标准的红外光学定位技术同样有着非常高的定位精度,而且延迟率也很低,不足的是这全套设备加起来成本非常高,而且使用起来很麻烦,需要在空间内搭建非常多的摄像机,所以这技术目前一般为商业使用。

而Oculus Rift的主动式红外光学定位技术+九轴定位系统则大大降低了红外光学定位技术的复杂程度,其不用在摄像头上安装红外发射器,也不用散布太多的摄像头(只有两个),使用起来很方便,同时相对HTC Vive的灯塔也有着很长的使用寿命。不足的是,由于摄像头的视角有限,Oculus Rift不能在太大的活动范围使用,可交互的面积大概为1.5米*1.5米,此外也不支持太多物体的定位。

  3.可见光定位技术

可见光定位技术的原理和红外光学定位技术有点相似,同样采用摄像头捕捉被追踪物体的位置信息,只是其不再利用红外光,而是直接利用可见光,在不同的被追踪物体上安装能发出不同颜色的发光灯,摄像头捕捉到这些颜色光点从而区分不同的被追踪物体以及位置信息。相比前面两种技术,可见光定位技术的造价成本最低,而且无需后续复杂的算法,技术实现难度不大,这也就为什么PSVR能卖这么便宜的一个原因。而且由于灵敏度很高,稳定性和耐用性强,是最容易普及的一种方案。

不足的是这种技术定位精度相对较差,抗遮挡性差,如果灯光被遮挡则位置信息无法确认;而且对环境也有一定的使用限制,假如周围光线太强,灯光被削弱,可能无法定位,如果使用时附近有相同色光则可能导致定位错乱;同时也由于摄像头视角原因,可移动范围小,灯光数量有限,可追踪目标不多。

  交互

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根据人类自然交互方式,VR输入技术主要有两大类:动作输入和声音输入。从目前行业整体发展状况来看,主要是动作输入,声音目前在输出设备方面比较多(如全景音耳机、音响等)。目前动作输入的设备有传统手柄,VR手柄,VR手套,采用计算机视觉技术的手势输入设备,全身动作捕捉,眼控技术,脚部输入等等。

不论哪种输入方式,最重要的两大要素,即自然和同步需要优化到位:自然是很重要的,虚拟现实控制系统应该尽可能自然地模拟我们与周边环境的交互,也就是做到自然无缝模拟:同步不可忽视,用户在现实世界的行动和虚拟世界的行动是同步的,一致的。这不仅关乎交互界面,更多的是关乎用户体验设计,以及用户在虚拟现实中存在的影响。目前市场上VR手柄是主流输入设备,有别于PC的内容,VR内容的交互需要新的输入设备,抛弃传统的鼠标和键盘,目前还没有适用于所有内容的方便的VR输入设备。走在领先地位的HTC Vive的控制器和Oculus Touch控制器,但也仅仅是对部分游戏实用,仍显粗糙与笨拙。

看完以上信息,小编相信各位能对VR设备的主要参数有了初步的了解,目前的VR设备仍有许多不足之处,但正像是诺基亚塞班系统的智能手机,随着技术革新,相信在不久的将来,我们会进入真正的VR时代,VR头显将没有眩晕感,没有空间限制,抛弃现在笨拙的输入设备,可以多人同时交互参与其中,一个虚拟与现实傻傻分不清楚的时代即将到来。


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