AR底层的显示技术,视觉方面的基础知识
人类获取外界信息是有五种感受器官的,其中有70%是通过视觉的,因此无论是哪种体验设备,绝大多数都集中在视觉上,AR增强现实也是一样。
除了视觉方面的增强,在听觉也有很常见的案例。我记得几年前出差去西安,闲暇之余逛了大雁塔,其中就有游客耳朵上戴上语音导航设备,尤其是外国游客,基本上人头一个。在触觉方面,真实触感是很难模仿的。但是有很多有意思的新鲜设备,比如玩VR游戏时的震动座椅。嗅觉有气味模拟器,味觉也有类似的,但实际使用时总会让人觉得抵触。
因为视觉实在是太重要了,所以我们需要了解更多基础知识,才会对后面的AR设备有更深的理解,尤其是理解设备的技术参数,都是因为人类本身视觉系统的要求。
视场角FOV
这个概念是光学中提到的,视场角的大小决定了光学仪器的视野范围。机器是一个镜头,人眼是双目的,人眼也是有视场角的。
双目组合的视场角为200-220,这是水平视场角。视场角的大小决定了视野范围,视场角越大,视野就越大。简单地说,目标物体超过这个角就不会被看到。
现在的AR设备视场角做得还不够,微软HoloLens第一代产品的视场角为30左右,垂直视场角更是只有17.5。
视网膜中央凹
虽然人眼的视场角很大,但最重要的其实只有一点点。
这个点是视网膜中央凹,医生会告诉你人眼有一黄色小区,称黄斑,其中央的凹陷,就是中央凹,也是人眼视力最敏感的区域,这个区域仅有1-2。
更形象地说,我们的眼睛注视的那个地方才能看得最清,其他地方的基本看不清,所以我们的眼珠要转动,头部也辅助转动。
最近在体验一些AR设备时,我就发现了有一个注视点跟踪的功能。跟踪人眼的这个高视力敏感区,只要这部分的图像分辨率提高,人眼就可以看清。
瞳孔直径
瞳孔的直径正常的情况下是在2.5-4mm之间,瞳孔有散大和缩小的状况。我们通过调整瞳孔直径来控制光线进入眼睛的光量。
我们看电视剧的时候,医生会经常检查病人的瞳孔,尤其是确认死亡的时候。大家知道,光线强时瞳孔就会缩小,光线暗时就会散大——这就叫做瞳孔的对光反应。如果没反应,那就真的挂了。
现在的AR设备就存在着亮度范围不够的问题,人眼能看清的范围非常广,我们可以在昏暗的夜里大概看清某些物体,也能在刺眼的阳光下看清物体,但是在AR中能看清的非常少。
双眼和深度
有些人的立体感好有些人不行,原因就是深度知觉,是人判断远处物体距离和判定物体为立体的一种感觉。
在VR中用到的就是左右眼图像间的视差。计算机把带有视差的两幅图像传递给VR眼镜,人的双眼看到这两个图像,就能有效察觉里面的深度信息,会感觉到这是一个立体,也能判断出这个虚拟的物体离自身的远近。
一个理想的VR或AR系统还很早。