Meta Quest Pro光学方案Infinite Display解析

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12月20日青亭网报道,今天Meta官方发文,解释了Quest Pro搭载的最新光学系统Infinite Display。

Meta表示:视觉是决定VR体验的关键,因为VR的光学模组是放大用途,因此决定视觉的除了屏幕分辨率外,透镜的光学素质同样重要。

因此,不能只关注显示屏的分辨率,还是需要考虑显示屏和光学元器件作为一个整体,如何在VR中协同工作。

VR中视觉定系度有很多因素决定,其中首要是系统分辨率(对应着PPD)、清晰度/锐度(透镜MTF)、对比度和色彩。这篇文章中,Meta将对四个因素进行解析。

Meta Quest Pro光学方案Infinite Display解析

1,系统分辨率

设计VR头显时不应该只关注显示分辨率,这是2D显示器的一个指标,因此我们应该关注整个光学系统的分辨率,这里以PPD为单位进行测量。PPD越高,代表VR头显系统分辨率越好。

Meta表示,Quest 2的PPD为20,而Quest Pro的PPD为22,提升了10%。虽然这不是当前最高PPD的VR头显,但确实高质量VR和MR头显的一个里程碑。

其中一点是6月份公布的Butterscotch原型中,虽然FOV仅Quest 2的一半,但基于3K分辨率的LCD和新型透镜,让PPD达到55。非常接近视网膜分辨率(通常人们认为是PPD60)。

2,清晰度

虽然PPD设定了一个基准,但是也要考虑到光学系统其它部分,其中一个没有得到足够重视的就是透镜的“清晰度”。

清晰度决定了光学系统有可以再现多少细节,MTF越高,代表着图像细节越精好。因此VR头显是一个放大显示系统,因此不得不优化光学透镜,避免鬼影等情况。和电视等2D显示器在整个视野中有着一致清晰度不同的是,VR中并不会这样,MTF会随着远离透镜中心而逐渐降低。

因此,在VR中就需要中心和非中心都有着较高的MTF。在Quest Pro上,中心区域的MTF为0.98,边缘区域MTF为0.85,对比Quest 2分别提升25%和50%。PS:测量是在5 lp/mm下。

Meta Quest Pro光学方案Infinite Display解析

3,对比度

对比度是光学系统最亮的白色和最暗的黑色之间的亮度对比,比值越高,对比度越好。为了尽可能提升VR的对比度,Quest Pro配备了支持局部调光的mini LED技术,500多个LED背光可独立控制,这让对比度提升了75%,提供更好的暗场表现。

Quest Pro采用了三层偏振膜,其中一层位于显示屏上,另外两个位于透镜模组上,目的是尽可能减少鬼影。

4,色彩

VR头显的色彩质量同样通过色域来衡量,色域代表着整个显示系统内可以现实的光谱范围。色彩准确性越高,代表着能够按照预期重现颜色和阴影的能力越高。

Meta Quest Pro支持DCI-P3色域,是Quest 2的1.3倍。(这里居然没有公布具体值,看来表现并不会特别突出)。

5,缩短光路

Meta Quest Pro采用两片式Pancake结构,和10层光学镀膜,这个是Reality Labs Research花费了2年的时间开发,然而适用于Pancake和偏振光学元器件还有很多工作要做,这一过程最终花了4年时间。

虽然研究团队可以不考虑成本、重量等因素展示未来5-10年的原型,但产品团队必须提供可行的设计和量产方案。因此产品团队面临的不是一个成品,而是一堆透镜和偏振膜堆栈。虽然Pancake和偏振光学不是新鲜技术,但因为在VR中大规模量产提升很多挑战,也有没有供应商生产这些零件,因此需要精确的加工和组装。

也就是说,Meta的产品团队在数年里和行业内合作,从头开始创建了供应链,并提升了对方的制造能力。据悉,目前Meta有超过350项光学相关专利。

总结来说,VR的光学显示是一项系统化的工作,并不是仅需要关注某一个零部件。Meta的目标市最大化整体用户体验,保留最佳的视觉体验,随着Infinite Display技术不断改进,出现在Quest Pro上的Pancake透镜和偏振光学模组将可以搭配更高分辨率的屏幕,届时PPD将有显著飞跃。

参考:Meta

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