AR加油站:一文讀懂分辨率、DPI、FOV和PPD

越來越多的頭戴顯示設備,如VR眼鏡、AR眼鏡等出現在消費者的數碼購物車中,其中無論是VR眼鏡還是AR眼鏡,其在宣傳介紹時,都會著重介紹分辨率、FOV、PPD以及成像畫面和成像距離等參數,讓人挑選時眼花繚亂,本文就簡略介紹下這些參數之間的關系。

首先先介紹分辨率和DPI的概念:

分辨率其實就是顯示屏或者成像的畫面被分成瞭多少個網格像素點;一般用長度和寬度方向上的網格像素點數來表示分辨率:比如1080p就是1920*1080,即在長度方向上畫面被分成瞭1920個網格像素點,寬度方向上畫面被分成瞭1080個網格像素點,每個網格像素點內隻能顯示一種單獨的顏色,所有的網格像素點分別顯示各自的顏色,從而構成瞭最終整體呈現出的圖像;網格數量越多,畫面的精細度就越高。下面用圖簡單示意下不同分辨率的差異:

從上圖可以看出,同樣大小的顯示畫面,上方的分辨率是16*16,下面的分辨率是32*32,可以明顯看出下方的文字內容更加纖細、曲線更加平滑柔順,精細度更高一些;那分辨率越高對於觀看者來說,畫面就一定越清晰嗎,兩塊分辨率一樣的顯示屏,他們的顯示清晰度就一樣嗎?實際上並不是這樣的,比如分辨率都是1080p的手機和32寸顯示器,你如果用觀看手機的距離去觀看顯示器,你就能看到顯示器中很多的小網格,但是用同樣的距離看手機屏幕卻看不出,由此可見同樣的分辨率,手機的清晰度要比顯示器高得多;

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例如上圖中,兩個顯示內容均為"AR"的成像框,分辨率均為16*16,但是明顯小框中的文字看著更加精細,大框中文字的每個網格可以很明顯地看出來;原來決定顯示清晰度的不僅有分辨率,還有顯示的畫面尺寸大小;普通顯示技術中,為瞭描述清晰度,專門有個單位來進行描述,DPI,即Dots Per Inch,每英寸點數,即單位距離內的像素點數,它的計算公式為:

一般來說,DPI大於326,人眼就很難分辨瞭,即為視網膜分辨率(喬佈斯提出的概念);

例如:一臺1080p,5.5英寸的手機,它DPI為:

而AR技術中,顯示分辨率由顯示屏來決定,顯示畫面的大小是由其FOV來決定的;

什麼是FOV呢?FOV(以對角線FOV為例)其實就是你的眼睛與觀看到的畫面的對角線所成的角度,這個角度越大,一定程度上,你能看到的畫面就越大,FOV直接影響瞭成像畫面的大小;

圖示:

那AR眼鏡宣傳中,有的宣傳3米81寸,有的宣傳4米130寸,有的宣傳6米200寸,這又是什麼意思呢?

其實這些具體的成像畫面尺寸,都是FOV在不同成像距離下的表現而已,對於AR眼鏡來說,FOV、成像距離都是光學設計中設定好的,不能隨意更改,為瞭便於用戶與普通顯示器比較,讓用戶有比較直觀的印象和概念,才這樣宣傳;所以下次千萬別戴著AR眼鏡,坐在顯示器前說顯示的畫面還沒顯示器大,覺得商傢虛假宣傳瞭,其實商傢明明白白告訴你瞭,那是在3-4米的成像距離下,才有80-140尺寸的畫面,要想同樣比較,起碼要先控制好變量,比如先把顯示器搬到3-4米外再說。對於人眼來說,FOV的差異,才真正決定瞭觀看到的畫面大小的體感;

如下圖中:

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聯想Yoga T1智能眼鏡,能夠在3米外呈現81寸的屏幕,那其實和1米外你看一個27的顯示器所需要的FOV一樣;

(實驗方法 :戴上Yoga T1眼鏡,調整眼鏡內顯示內容為全屏顯示,坐到距離一臺27寸顯示器一米的位置,對比下眼鏡顯示畫面的邊界能否與顯示器屏幕邊框正好重合);AR眼鏡宣傳中,眾多的成像距離和成像畫面尺寸是不是搞暈你瞭,這裡就告訴你,別搞那麼多花裡胡哨的,我就看你FOV是多大,FOV才是唯一的標準

那決定AR和VR眼鏡成像大小的是FOV,那決定AR和VR眼鏡中,成像清晰度的是啥呢?就是PPD,PPD(Pixels per Degree)即角分辨率,即FOV內,每1°范圍內的像素數量。用圖來簡單示意下何為PPD:

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同樣的,PPD也不是越高越好,超過45人眼就比較難分辨出顆粒感,觀感上就已經十分清晰瞭;

PPD與成像距離無關,隻與FOV和分辨率有關;例如上面的圖中,聯想Yoga T1智能眼鏡,能夠在3米外呈現81寸的屏幕,那其實和1米外你看一個27的顯示器所需要的FOV一樣,均為38°,若兩者的顯示分辨率一樣,那其實這兩種情況下的PPD是一樣的;下表整理瞭目前市場上觀影為主的AR眼鏡的分辨率、FOV、PPD參數,供大傢參考:

之前有朋友佩戴AR眼鏡之前,瞭解到其顯示分辨率是1080p,成像畫面尺寸卻有100多寸時,紛紛表示疑問,畫面會不會特別不清楚?會不會都是馬賽克畫質?戴上之後發現自己的擔心是多餘的,實際上這類AR眼鏡的具有相當高的PPD瞭,清晰度當然不是問題;

作為對比,再列上VR眼鏡的分辨率、FOV和PPD參數表:

由上表可以看出,VR眼鏡的FOV雖然遠超AR眼鏡,但是AR眼鏡的PPD卻遠超VR眼鏡,兩者各有所長,隻有瞭解瞭他們的差異,以及自身的實際需求,大傢才能更好地按需選購。

謝謝閱讀,收工!

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