Как работают линзы в очках VR?

Суперсовременные очки виртуальной реальности, такие как HTC Vive Pro или Oculus Rift S, могут быть сейчас очень популярны. Благодаря множеству датчиков движения и позиционирования, дополненных интуитивно понятными портативными контроллерами, эти устройства установили стандарт для современных очков виртуальной реальности.

Одна часть очков виртуальной реальности, которая не претерпела больших изменений с момента появления картонной эры. это его линзы. Что делает линзы VR особенными и как они работают? Существуют ли разные типы линз и какой из них лучше?

Как работает человеческий глаз

Чтобы понять, почему линзы Важный компонент линз VR, мы должны сначала понять, как работают наши глаза. Мы видим объекты сквозь лучи света, которые от них отражаются. Эти лучи света воспринимаются нашими глазами, и именно по тому, как наши глаза получают эти лучи света и передают эту информацию нашему мозгу, мы воспринимаем форму, размер, цвет, текстуру и местоположение любого объекта.

Когда вокруг нас так много визуальной информации, наши глаза обладают необыкновенной способностью «фокусироваться» на одном объекте за раз. Это стало возможным благодаря линзам в наших глазах, которые расположены прямо за зрачком. Эти линзы принимают лучи света, приходящие с разных направлений, и фокусируют их в одной точке за нашими глазами. Как и в случае с объективом камеры, фокусировка на ближайшем объекте может сделать объекты на расстоянии размытыми, и наоборот.

Вы когда-нибудь задумывались, почему так расслабляет время от времени смотреть в окно и тогда пока ты на работе? Или как ваши глаза освежились после того, как вы сели на пляж и уставились на горизонт? Это связано с тем, что фокусировка зрения на что-то на расстоянии (приближение к бесконечности) означает, что падающие лучи света попадают в ваши глаза в параллельном направлении. Таким образом, естественно выпуклая форма линз в ваших глазах не требует так много работы по фокусировке лучей света.

Напротив, фокусировка на близлежащих объектах может быть очень утомительной в течение длительного времени. периоды времени. Когда лучи света сходятся на линзах ваших глаз от ближайшего объекта, линзы должны изгибаться и согласовываться, чтобы сфокусировать лучи света, попадающие под разными углами. Это требует большой работы, хотя мы не можем делать это сознательно.

Кстати, линзы наших глаз теряют эту гибкость по мере того, как мы стареем. По этой причине пожилым людям труднее фокусироваться на объектах, независимо от того, находятся ли они слишком близко или слишком далеко.

Зачем гарнитурам VR все равно нужны линзы?

Теперь перейдем к объективам VR. Независимо от того, используете ли вы очки виртуальной реальности со встроенным экраном или те, на которых в качестве экрана используется смартфон, факт остается фактом: экран находится всего в 2 дюймах (более или менее) от ваших глаз. Вы когда-нибудь пользовались телефоном на расстоянии 2 дюймов от лица? Конечно, нет, так как ваши глаза не смогут сфокусироваться на чем-либо так близко.

Именно здесь проявляется магия линз VR. Линзы VR выполняют ту работу, которую не могут сделать линзы наших глаз. Линзы корректируют углы световых лучей от экрана и направляют их к вашим глазам под параллельными углами. Таким образом, ваши глаза воспринимают объекты на экране гораздо дальше, чем они есть на самом деле. Пропуская световые лучи под параллельными углами, линзы VR также помогают сделать VR менее утомительным и утомительным для ваших глаз.

Эффект дверцы экрана и линзы Френеля

В ранние эпохи технологий гарнитур виртуальной реальности эффект дверного экрана был одной из самых больших проблем. . Вы можете представить себе это так, как будет выглядеть любое изображение, если вы посмотрите на него через очень мелкую сетку — маленькие квадраты, разделенные пустой сеткой. Это не имеет ничего общего с линзами, а скорее является артефактом того, как визуальные эффекты представлены на любом типе цифрового экрана.

На цифровом дисплее любые визуальные данные представлены пикселями. Это дискретные блоки, и только ограниченное их количество может отображаться на одном экране. Хотя различие между пикселями едва ли можно увидеть на любом стандартном мониторе, глядя на экран с очень небольшого расстояния — например, в гарнитурах виртуальной реальности — можно значительно преувеличить визуальную деградацию из-за пикселей.

Сегодня , эффект дверного экрана не является такой большой проблемой из-за разработки дисплеев с более высоким разрешением. Пиксели на этих дисплеях меньше, что позволяет отображать их большее количество на одном экране. За счет уменьшения расстояния между пикселями эффект экранной двери был значительно сведен к минимуму.

Однако производители гарнитур VR также придумали инновационный способ устранения эффекта экранной двери, и это достигается за счет использование линз Френеля.

Что такое линзы Френеля? Они лучше?

Линзы Френеля, концептуально разработанные французским физиком Огюстен-Жаном Френелем, были впервые использованы для уменьшения размера и веса линз, используемых для концентрации лучей света в маяках. Они смогли добиться этого, заменив одну толстую линзу серией маленьких линз. Поскольку угол падения световых лучей, которые получают эти маленькие линзы, мало, они также могут быть намного тоньше одинарных асферических линз.

Линзы Френеля стали новым стандартом для современных гарнитур виртуальной реальности. начиная с HTC Vive и Oculus Rift CV1. Благодаря использованию линз Френеля новые гарнитуры VR стали намного легче, что сделало их более удобными для многочасовых игр в виртуальной реальности. Линзы Френеля также помогли гарнитурам VR сохранить изящный дизайн, в отличие от их «коренастых» предшественников.

Было отмечено, что Oculus использует технологию линз Френеля для смягчения эффекта экранной двери. Очерчивая отдельные линзы, чтобы максимально увеличить количество пикселей в поле зрения пользователя, Oculus может минимизировать разрыв между пикселями практически незаметно..

Пока неясно, являются ли линзы Френеля универсальным улучшением по сравнению с одиночными линзами, но индустрия гарнитур виртуальной реальности, похоже, сосредоточена на улучшении этой технологии и внедрении во все будущие выпуски. Однако линзы Френеля все еще имеют явный недостаток, который стал главным источником разочарования среди энтузиастов виртуальной реальности.

Эффект «божественных лучей» и ограничения линз Френеля

В линзах Френеля используется серия маленьких линз, чтобы сохранить размер и вес VR. гарнитуры низкие. Однако сами линзы по-прежнему представляют собой отдельные блоки, разделенные зазором, каким бы маленьким он ни был. Когда свет попадает в эти промежутки, называемые «гребнями», свет становится рассеянным, а не сфокусированным.

Непреднамеренное рассеяние света вокруг этих краев приводит к тому, что в индустрии называют «эффектом божественных лучей». ” Это можно легко наблюдать как диффузные лучи света, исходящие от определенных участков изображения VR. При определенных условиях эффект божественных лучей может даже ухудшиться и превратиться в полномасштабные блики от линз.

Эффект божественных лучей — один из самых ненавистных артефактов в развлечениях виртуальной реальности, до такой степени, что люди были модифицировали свои гарнитуры Oculus Rift CV1 запчастями от Samsung Gear VR, чтобы устранить это. Уменьшение бога-лучей также стало одним из основных направлений в текущих исследованиях продуктов и инновационных разработках крупных компаний VR, таких как Samsung и Oculus.

Уменьшить эффект божьих лучей не так просто как проектирование линзы Френеля с меньшим количеством сегментов. Хотя это решение может уменьшить количество выступов, на которых может рассеиваться свет, наличие больших участков тонких линз может значительно снизить резкость изображения VR. Учитывая, какая часть стоимости этих гарнитур VR идет на дисплеи с высоким разрешением, ухудшение качества изображения из-за линз кажется шагом назад.

Совсем недавно Facebook подал патент на гибрид Линза Френеля, предположительно для их гарнитур Oculus. Гибридный дизайн имеет стандартную линзу не Френеля рядом с центром, чтобы уменьшить эффект божественных лучей. Затем линзы Френеля используются по периферии, где эффект божественных лучей не будет таким вопиющим. Этот дизайн может быть не таким маленьким и легким, как полноценная линза Френеля, но он может устранить один из самых больших оптических артефактов, которые сохранились в этом поколении гарнитур виртуальной реальности.

Заключительные мысли

Легко упустить из виду роль линз в гарнитурах VR из-за того, насколько они низкопрофильные по сравнению с модными OLED-экранами и датчиками. Однако линзы VR существуют с тех пор, как гарнитуры VR состояли из картонной оправы и пары ремешков. По сути, они действуют как интерфейс между нашими глазами и дисплеем с высоким разрешением, который находится всего в нескольких дюймах от него.

Какими бы простыми они ни казались, линзы стали центром инновационных усилий VR технологические компании. Оптические аберрации продолжают оставаться проблемой даже в текущем поколении гарнитур VR. Однако на самом деле это лишь вопрос времени, когда оборудование решит эти проблемы.

Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий