扮鬼脸进入元宇宙VRAR头显PPD和PPI的乱入那些事儿

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我经常在VR/AR参数表里看到PPD这个显示参数,不知道它是什么意思呢?我来和大家一起了解一下!

 

PPD是VR/AR头戴显示类产品重要参数

PPD (Pixels Per Degree) 角分辨率,指视场角中的平均每 1° 夹角内填充的像素点的数量。

 

对于VR/AR头戴显示类产品,如果PPD 数值越大,就说明对细节的显示越精细,用户对显示画面的感受就越清晰。

中文名:角分辨率

外文名:Pixels Per Degree

别称:每度像素点

我想和大家讲一下PPD和PPI之间的区别。PPD的数值大小更能体现出用户在使用头戴显示类产品(如头戴 VR、头戴影院、头戴 AR 等,后续简称:头显)时所感受到的清晰度!

不同于手机屏幕用 PPI(Pixel per inch每英寸像素) 来判定屏幕清晰度,头显产品的清晰度是通过 PPD 这个参数来衡量。因为头显是透过光学系统看屏幕放大的虚拟图像,而不是直接看屏幕,单用 PPI 是无法衡量头显清晰度的。

人眼正常视力下的分辨能力极限约为 50 ~ 60 PPD (视网膜级别 PPD)

还有很重要的一点!PPD和PPI还有一个区别:PPD又叫做像素每度,而PPI又叫做像素每英寸。而且PPD还有一个替代名字——空间分辨率。

我想和大家分享一些关于PPD的计算公式和纱窗效应的知识。当PPD 小于 50 时,人眼正常视力下的能够感受到头显产品的像素晶格感,PPD 越小,晶格感越强烈,这就是俗称的纱窗效应。但是,头显产品的 PPD 越接近 60,产品的成像清晰度就越接近人眼的分辨极限,人眼看图像就会感到越清晰。因此,PPD 更能体现出用户在使用VR时所感受到的清晰度!同时,下面还有PPD的计算公式,大家可以看一下。

相信了解电子产品和屏幕分辨率的用户都知道,屏幕分辨率越高,屏幕清晰度就越好。但是,在头显这种新型显示设备领域,屏幕分辨率只是清晰度的决定因素之一,还有其他因素也会影响头显产品的清晰度。因此,我们在选择头显产品时,需要综合考虑多种因素,才能得到最佳的使用效果!

我想和大家分享一些关于头显产品的光学成像系统和PPD计算的知识。另一个影响头显清晰度的决定性因素是光学系统,光学系统对放大图像的清晰度影响很关键。下面,有一张展示头显成像系统的图片,可以让大家更直观地了解头显的构成。

头显产品有两种光学成像系统:屏幕覆盖光学和光学覆盖屏幕。为了做到大视场角,VR产品搭建了屏幕覆盖光学的成像系统。这种成像系统使得VR产生了令人惊叹的沉浸感,但同时也浪费了一些“屏幕边角料”,也就是“无效像素点”,实际上被有效利用的像素点数量比屏幕分辨率少一些。相比之下,光学覆盖屏幕类型的头显产品视场角相对较小,但却可以实现屏幕像素点的全部利用。

最后,我们再来看一下PPD的计算,以两类光学系统的头显为例,可以根据相应的公式来计算PPD的值。

让我来解释一下在不同条件下如何计算PPD值吧。首先,以【 3840*2160 分辨率(4K 单屏)、视场角 FOV = 110°、屏幕覆盖光学的头显】和【1920*1080 分辨率 *2(1080P 双屏)、视场角 FOV = 63°、光学覆盖屏幕的头显】为例,分别进行PPD的计算。

首先是【 3840*2160 分辨率(4K 单屏)、视场角 FOV = 110°、屏幕覆盖光学的头显】的计算。因为这种头显的成像特点,单眼成像的最大对角线像素点数约为单眼屏幕较长边的分辨率,即2160。所以,我们可以根据下面的公式来计算PPD值:

2160 ÷ 110° = 19.6

因为这是屏幕覆盖光学的头显,所以这个PPD值会有一些“无效像素点”的损失。这是因为像素比屏幕分辨率少一些,从而导致最终的PPD值相对较低。

接下来,我们看看【1920*1080 分辨率 *2(1080P 双屏)、视场角 FOV = 63°、光学覆盖屏幕的头显】的计算。因为这种头显的光学成像系统能够全面利用屏幕像素点,所以单眼成像的像素点数为屏幕像素点数的一半,即1080P。我们可以根据下面的公式来计算PPD值:

1080P ÷ 63° = 17.1

因为这是光学覆盖屏幕的头显,所以它可以实现屏幕像素点的全部利用,从而使PPD值相对较高。

在头显产品中,根据不同的光学设计方案,单眼成像的最大对角线像素点数将会略有不同,其PPD的数值也将有一定浮动。我们以【1920*1080 分辨率 *2(1080P 双屏)、视场角 FOV = 63°、光学覆盖屏幕的头显】为例,再来详细计算一下PPD值。

因为光学覆盖屏幕的成像特点,单眼成像的最大对角线像素点数可以根据下面的公式计算:

= 2202.9

之后,我们可以根据下面的公式来计算该头显的PPD值:

2202.9 ÷ 63° = 35.0

从以上的估算过程中,我们可以看出头显产品的屏幕分辨率和光学系统共同作用会影响PPD值。在不同的光学设计方案下,PPD值也会有所浮动。

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