除了文字外 , VR图像的纹理、生动的色彩等元素的渲染效果也同样细致 。
上述研究主要是为了探索VR显示的可能性 , 与此同时 , FRL的其他团队也在从事其他VR研究 , 比如:图形管道、传感器等等 。
3 , Starburst原型
这是一个号称具备真正高HDR功能的VR原型 , 其背光的最大亮度可达到现有VR头显的200倍(高达20000nit) 。
开发Starburst的目的是 , 为了在VR中还原完整的室内照明 , 并进行用户调研 , 探索沉浸、逼真的VR所需的理想亮度 。
细节方面 , Starburst采用了COB LED(板上芯片LED , 常见于汽车前照灯)来取代原来的LCD屏幕背光 , 好处是大大提升了LCD的背光亮度 , 但同时产生更多热量 , 因此Starburst还配备了风扇和3D打印散热底架 , 整体设备比较笨重 , 而且相当耗电 。
3D打印散热底架
有趣的是 , Starburst采用了两个堆叠的LCD屏幕(单色LCD和彩色LCD) , 目的是提升屏幕对比度 。 Reality Labs Research科研经理Nathan Matsuda表示:由于LCD的对比度有限 , 如果只使用一个LCD屏幕 , 那么在高亮度模式下 , 虽然白色更白 , 但黑色并不会更黑 , 反而更亮 。 此外 , 叠加两块LCD也会将8 bit屏幕升级为16 bit 。
实际上早在2016年的一项专利中 , 苹果就提到一种多层LCD面板堆叠的结构 , 目的是提升HDR LCD屏幕的对比度 。 此外 , 京东方也曾推出LCD双层Cell面板 , 用于搭载HDR技术 , 可实现500000:1超高对比度 。
双层液晶面板可大幅提升LCD屏幕的背光分区 , 从而降低高亮度可能产生的光晕问题 , 并提升黑白对比度 。
相比于支持高对比度的Micro LED方案 , 双层LCD在成本上更具优势 , 更适合消费级VR产品 。 不过 , 双层LCD的响应时间和厚度 , 也是未来需要优化的两个问题 。
此外 , Starburst采用了菲涅尔透镜 , 用来汇聚光线 。 为了进一步控制光线 , 光学模组的目镜部分还采用了挡板、深色涂层等设计 。 除了菲涅尔透镜外 , 还尝试采用消色差双合透镜 , 来提升对比度 。
体验者表示 , Starburst展示的HDR视觉效果足够逼真 , 他看到了一个在静态日落场景中 , 反射阳光的金属球 , 视觉观看足够接近现实 。 扎克伯格指出 , 即使VR不具备视网膜级分辨率 , 利用HDR照明也能渲染出逼真的画面 , 甚至能渲染出深度 。
与此同时 , 提升光学显示效率则十分关键 , 比如可以结合准确的眼球追踪技术 , 将光线投射到人眼中 , 避免无效的照明 , 从而降低功耗和散热 。
另外 , 也需要通过优化透镜来提升光学效率 。 扎克伯格表示:尽管Pancake透镜可支持更高的分辨率 , 但实际上它的光学效率比菲涅尔透镜更低 , 为此Reality Labs也在致力于优化Pancake透镜的透光率 , 提升效率 。
4 , Holocake 2
Holocake 2采用了全息透镜和Pancake透镜组合 , 优势是可以将VR头显做的更薄 , 长时间佩戴的舒适感更好 。
缺点是效率不够高 , 可能需要采用分体式设计 , 为其供电 。 扎克伯格认为 , VR头显在2030年之前 , 可能会更接近Holocake 2这样轻薄的外观 。
相关研究细节1 , 2
目前 , Holocake 2原型经过设置已经可以运行PC VR游戏 。 体验者表示:Holocake 2的视觉效果达到了Quest 2的水平 , 但它的佩戴重量却轻很多 , 而且戴起来看着更像是护目镜 , 而不是一个放在脸上的盒子 。
VR透镜迭代对于VR显示技术来讲 , 光学透镜和屏幕是紧密关联的 , 因此更换或修改屏幕参数/类型 , 意味着透镜也需要改变 。 在Quest时代 , Meta采用了菲涅尔透镜 , 而Half Dome 2则采用Pancake透镜 , Holocake 2采用全息+Pancake透镜(Holocake 2) 。
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