AR加油站:一文讀懂分辨率、DPI、FOV和PPD

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越來越多的頭戴顯示設(shè)備,如VR眼鏡、AR眼鏡等出現(xiàn)在消費者的數(shù)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(shù),讓人挑選時眼花繚亂,本文就簡略介紹下這些參數(shù)之間的關(guān)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了多少個網(wǎng)格像素點;一般用長度和寬度方向上的網(wǎng)格像素點數(shù)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了1920個網(wǎng)格像素點,寬度方向上畫面被分成了1080個網(wǎng)格像素點,

每個網(wǎng)格像素點內(nèi)只能顯示一種單獨的顏色,所有的網(wǎng)格像素點分別顯示各自的顏色,從而構(gòu)成了最終整體呈現(xiàn)出的圖像;

網(wǎng)格數(shù)量越多,畫面的精細(xì)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(nèi)容更加纖細(xì)、曲線更加平滑柔順,精細(xì)度更高一些;

那分辨率越高對于觀看者來說,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?實際上并不是這樣的,比如分辨率都是1080p的手機(jī)和32寸顯示器,你如果用觀看手機(jī)的距離去觀看顯示器,你就能看到顯示器中很多的小網(wǎng)格,但是用同樣的距離看手機(jī)屏幕卻看不出,由此可見同樣的分辨率,手機(jī)的清晰度要比顯示器高得多;


例如上圖中,兩個顯示內(nèi)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(xì),大框中文字的每個網(wǎng)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??;

普通顯示技術(shù)中,為了描述清晰度,專門有個單位來進(jìn)行描述,DPI,即Dots Per Inch,每英寸點數(shù),即單位距離內(nèi)的像素點數(shù),它的計算公式為:


一般來說,DPI大于326,人眼就很難分辨了,即為視網(wǎng)膜分辨率(喬布斯提出的概念);

例如:一臺1080p,5.5英寸的手機(jī),它DPI為:


而AR技術(shù)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;

什么是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,F(xiàn)OV直接影響了成像畫面的大??;

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,這又是什么意思呢?

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(xiàn)而已,對于AR眼鏡來說,F(xiàn)OV、成像距離都是光學(xué)設(shè)計中設(shè)定好的,不能隨意更改,為了便于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,覺得商家虛假宣傳了,其實商家明明白白告訴你了,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。

對于人眼來說,F(xiàn)OV的差異,才真正決定了觀看到的畫面大小的體感;

如下圖中:


聯(lián)想Yoga T1智能眼鏡,能夠在3米外呈現(xiàn)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(diào)整眼鏡內(nèi)顯示內(nèi)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?zāi)懔?,這里就告訴你,別搞那么多花里胡哨的,我就看你FOV是多大,F(xiàn)OV才是唯一的標(biāo)準(zhǔn)

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(nèi),每1°范圍內(nèi)的像素數(shù)量。

用圖來簡單示意下何為PPD:


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(jīng)十分清晰了;

PPD與成像距離無關(guān),只與FOV和分辨率有關(guān);

例如上面的圖中,聯(lián)想Yoga T1智能眼鏡,能夠在3米外呈現(xiàn)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;

下表整理了目前市場上觀影為主的AR眼鏡的分辨率、FOV、PPD參數(shù),供大家參考:


之前有朋友佩戴AR眼鏡之前,了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(zhì)?戴上之后發(fā)現(xiàn)自己的擔(dān)心是多余的,實際上這類AR眼鏡的具有相當(dāng)高的PPD了,清晰度當(dāng)然不是問題;

作為對比,再列上VR眼鏡的分辨率、FOV和PPD參數(shù)表:


由上表可以看出,VR眼鏡的FOV雖然遠(yuǎn)超AR眼鏡,但是AR眼鏡的PPD卻遠(yuǎn)超VR眼鏡,兩者各有所長,只有了解了他們的差異,以及自身的實際需求,大家才能更好地按需選購。

謝謝閱讀,收工!

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