2023年10月19日

VRAR头显PPD和PPI你知道吗

作者 admin

浅谈VR/AR 显示参数:PPD 和 PPI

PPD(Pixels Per Degree)是衡量VR/AR头戴显示类产品的重要参数。简单来说,它指的是视场角中每 1° 夹角内填充的像素数量。与普通的PPI(Pixels Per Inch) 每英寸像素数量有所不同。显然,随着PPD数值的提升,我们能够看到更加清晰细腻的画面效果。

 

以VR/AR头戴显示器为例,PPD值越大表示每个视角下的画面显示越精细,也就意味着用户观感越加清晰明了,极大地提升了沉浸感。

想象一下,当您穿上VR/AR头戴设备时,经过调节后的舒适视角内出现清晰细腻的画面,能不能想象那种犹如亲临现场的感受。

揭秘:PPD和PPI的区别

讲论VR/AR头显清晰度时,经常会提到PPD(Pixels Per Degree)和PPI(Pixels Per Inch)这两个参数。然而,这两个参数并非如此相似。

 

与手机屏幕常见的PPI不同,头显产品的屏幕清晰度是由PPD来衡量的,因为头显将屏幕的虚拟图像通过光学系统放大后再呈现给用户,而PPI无法准确反映头显的清晰度。

PPD的数值越大,用户在使用头显产品(如头戴VR、头戴影院、头戴AR等)时所感受到的清晰度就越高。据说,人类的正常视力下,PPD的极限分辨率约为50到60(视网膜级别PPD)。实际上,高性能的头显产品PPD数值远高于这个范围,为用户呈现更加细腻、真实的虚拟视界。

揭秘PPD计算公式及清晰度真相

当使用VR头显的PPD数值小于50时,人眼就能够感受到头显产品的像素晶格感,这也就是所谓的纱窗效应。

 

相反的,当头显产品的PPD值接近60时,成像清晰度就越接近人眼的极限分辨能力,用户体验也越加清晰。因此,PPD值更能够体现用户在使用VR头显时的清晰程度。

PPD公式:

PPD = 单眼成像外接圆的直径像素点数量 ÷ 单眼成像的对角线视场角 FOV。

 

与电子产品和屏幕分辨率不同,头显产品的清晰度决定因素并不仅限于分辨率。使用复杂的光学系统,高质量的镜片和透镜,以及体制设计,都能够影响PPD值和头显产品的清晰程度。

因此,选择一个高PPD值的头显产品十分重要,能够让用户体验更加真实、逼真的虚拟现实世界。

头显产品的光学系统:屏幕覆盖和光学覆盖

除了屏幕分辨率之外,头显产品的清晰度还取决于光学系统。这展现了光学系统对放大图像的清晰度影响的关键性。

 

头显产品的光学成像系统分为两种类型:屏幕覆盖光学和光学覆盖屏幕。

为了达到更大的视场角,VR头显使用的是屏幕覆盖光学成像系统。这种成像系统在带来沉浸感的同时,也会浪费一些“无效像素点”,即被浪费的“屏幕边角料”,导致实际利用像素点数量比屏幕分辨率要少一些。

而光学覆盖屏幕的头显产品,在一定程度上降低了视场角,但能够完全利用屏幕上所有的像素点,提高了头显产品的清晰度。

PPD计算:两类光学系统的头显产品

头显产品的PPD计算:屏幕分辨率、视场角和光学系统影响

让我们以两个头显为例进行PPD(每度像素点数)计算:一个是【3840*2160分辨率(4K单屏)、视场角FOV = 110°、屏幕覆盖光学的头显】,另一个是【1920*1080分辨率*2(1080P双屏)、视场角FOV = 63°、光学覆盖屏幕的头显】。

 

屏幕覆盖光学的头显分辨率为3840*2160,视场角FOV = 110°。由于该光学系统对屏幕进行成像,单眼成像最多只能渲染2160个像素点。

因此,该头显的PPD约为:

2160 ÷ 110° = 19.6

相比之下,光学覆盖屏幕的头显,分辨率为1920*1080*2,视场角FOV = 63°。

由于光学系统对屏幕进行覆盖成像,该头显能够完全利用屏幕上的所有像素点。

因此,该头显的PPD约为:

1080 * 2 ÷ 63° = 34.3

这表明,虽然屏幕覆盖光学的头显能够提供令人惊叹的沉浸感,但光学覆盖屏幕的头显却在清晰度方面更加出色。

头显产品的设计方案对PPD的影响

头显产品的PPD数值受其屏幕分辨率和光学系统的影响,特别是在单眼成像的情况下会有所差别。 

以分辨率为1920*1080*2(1080P双屏)、视场角FOV = 63°、光学覆盖屏幕的头显为例。

由于该头显的光学覆盖屏幕成像特点,单眼成像的最大对角线像素点数为:

= 2202.9

因此,该头显的PPD约为:

2202.9 ÷ 63° = 35.0

但需要注意的是,光学设计方案略有不同可能会导致单眼成像的最大对角线像素点数存在差异,PPD数值也可能有所浮动。