В основе всей технологии VR лежит довольно простая идея, которая известна очень давно - если правый и левый глаз воспринимают изображение одного и того же места, но полученное с немного разнесенных точек съемки (причем каждый глаз видит только "свою" картинку), то возникает стереоэффект, то есть наш мозг вступает в дело и "добавляет" объем. В относительно недавнем прошлом (да и сейчас тоже) были широко распространены анаглифные открытки с изображениями, как на рисунке ниже.
При этом для того, что разделить изображения для правого и левого глаза, использовались цветные красно-бирюзовые очки - один глаз видел "красную" картинку, а второй - "бирюзовую". С появлением смартфонов идея была существенно улучшена - теперь появилась возможность разделить экран смартфона на две половинки и с помощью двух линз формировать для каждого глаза собственное изображение. А наличие в смартфоне устройства определения углового положения головы (гироскопа) позволило реализовать эффект осмотра виртуального пространства, когда ты крутишь головой и будто реально осматриваешь место, в котором ты оказался.
Ну что же, в теории всё очень и очень обнадеживающе. На практике же, особенно если у человека успели сложиться завышенные ожидания, довольна велика вероятность, что первое знакомство с виртуальной реальностью в формате "смартфон + простенькие очки" может очень сильно разочаровать. "Фи... Мне говорили, что это круто, а тут совсем не похоже на реальность. Да, действительно объемная картинка, но ПИКСЕЛЫ ВСЁ ПОРТЯТ!!" - таких отзывов в сети огромное количество. И раз уж они (пикселы) всё портят, то пора взглянуть на них немного пристальнее - тем более, что, по сути, в VR очках мы этим и занимаемся - под лупой разглядываем экраны наших смартфонов.
Попробуем прикинуть, какое потребуется разрешение экрана, чтобы прекрасное голубое небо при рассматривании в VR выглядело как небо, а не полосило отдельными рядами пикселов.
Предельное угловое разрешение глаза человека составляет 1-2 угловые минуты. То есть глаз не будет различать отдельные пикселы, если их угловой размер не будет превышать эту величины. Площадь предельно допустимого пиксела составит 2*2= 4 квадратные угловые минуты. Площадь сферы - 41252,96 квадратных градусов, если перевести в квадратные угловые минуты, получится 148510656 кв.угл.мин. Делим одно на другое - и получаем 37127664 - количество точек, которые необходимо нам иметь в изображении, чтобы глазу было вольготно смотреть в любом направлении. В первом приближении можно принять в качестве поля зрения глаза человека - круг диаметром 120 градусов. Несложный расчет показывает, что этот видимый глазом круг по площади составляет четверть от всей сферы. Делим общее число точек на 4 - и получаем N=9281916 – требуемое число точек в изображении, формируемом для каждого глаза. А теперь, пользуясь тем, что площадь круга равна S=π R ² , находим радиус изображения R = √ S/ π =1718 точек.
Этот результат стоит осмыслить! Так как наше изображение «вписывается» в экран смартфона (см.рис.ниже), то количество точек в нашей мобиле по вертикали должно быть не меньше 2R = 3437 точек. Это серьезное разрешение, превосходящее даже 4К (2160 точек по вертикали), пока являющееся рекордом на рынке смартфонов.
Несколько утешить может только то обстоятельство, что и специализированные дорогие VR-шлемы также довольно далеки от достижения этого критерия – например, даже в одном из лучших шлемов HTC Vive разрешение по вертикали составляет лишь 1600 точек. Существенно ближе к заветным цифрам PIMAX 8K с 2160 точками по вертикали.
Ну что, пришла пора детально рассмотреть экраны реальных смартфонов - в буквальном смысле под микроскопом! Ниже представлены фотографии дисплеев различных смартфонов (телефоны моих коллег по работе), снятых через микроскоп при одинаковом увеличении. Размеры пиксела могут немного отличаться от паспортных, так как определялись из анализа изображения - масштаб вычислял по снятому при том же увеличении изображению штангенциркуля, выставленного на 1 мм.
Что же в первую очередь бросается в глаза при внимательном изучении представленных фото экранов смартфонов?
Наблюдение первое - у всех смартфонов в обзоре (кроме первых двух и последнего) размер пиксела различается незначительно, причем новизна и "навороченность" смартфона - вовсе не гарантия хорошей пиксельной плотности. Конечно, за пять лет технологии шагнули вперед (что хорошо заметно по первым двум смартфонам). С другой стороны, изменения не столь существенны.
Почему же за прошедшие несколько лет эволюция дисплеев в общей массе почти не затронула разрешение экрана? Причина такого положения дел напрашивается сама собой - производители стараются улучшить наглядные параметры дисплеев - яркость, контрастность, цветопередачу, быстродействие, при этом пиксельная плотность экранных матриц - дело десятое. Ведь если не разглядывать смартфон под лупой, обычному человеку безразличен, по большому счету, прирост четкости экрана. Этот прирост всё равно находится за пределами разрешающей способности глаза. В этом смысле требуемая для качественной картинки в VR-очках пиксельная плотность- избыточная для использования смартфона по своему традиционному назначению. Тем не менее, в настоящее время ситуация медленно, но меняется в лучшую сторону. Например, Sony в своих флагманах стали использовать матрицы с отличным разрешением - рекордным в сегменте смартфонов. Это касается, например моделей Xperia XZ Premium (802 точки на дюйм) и Xperia XZ2 Premium (760 точек на дюйм), занимающих лидерские позиции по PPI - количеству пикселей на дюйм. И надо отметить, что разница между 400 и 800 PPI - весьма существенная. Изображение в VR-очках с Xperia XZ Premium выглядит намного реальнее и приятнее глазу, чем со среднестатистическим смартфоном.
Наблюдение второе: между рядами пикселей - длинные черные "канавки", которые глаз достаточно хорошо улавливает. Поэтому при недостаточной плотности пикселов изображение будет "полосить", т.е. глаз без труда будет различать отдельные ряды пикселей. Кстати, замаскировав эти "канавки", можно существенно улучшить "смотрибельность" картинки даже при тех же самых размерах пиксела.
А вот вам и первый пример использования этого наблюдения - цитата из рекламы нового шлема Samsung HMD Odyssey+ :
"Испытайте естественность погружения в мир новых впечатлений благодаря эксклюзивному дисплею Samsung HMD Odyssey+ с антибликовым эффектом (Anti-SDE). Дисплей Samsung Anti-SDE AMOLED реализует SDE, используя сетку, которая рассеивает свет, поступающий от каждого пикселя, и реплицирует изображение в области вокруг каждого пикселя. Это делает пространство между пикселями почти незаметным."
Ничего не могу сказать, насколько удачной получилась реализация этой идеи, не имел удовольствия лицезреть сие чудо техники. Если кто-то лично тестил - отпишите, это интересно!
Возвращаясь к собственно теме мобильного VR, нелишним будет отметить, что разрешающая способность – это важнейший параметр для качественного отображения окружающего мира в VR-очках. Важнейший, но не единственный.
Например, для отображения динамических сцен в VR-режиме требуется высокая производительность процессора- вычислительная нагрузка существенно увеличивается, и чем больше "попугаев" на AnTuTu способен выжать ваш смарт, тем лучше. Слабый смартфон будет тормозить и конкретно греться, при этом быстро разряжая батарею. Конечно, не следует забывать и про быстродействующие точные гироскопы, и про ёмкий аккумулятор (если планируете играть в игры). Ну и не могу не упомянуть про особенность небольшого «смаза» изображения в случае быстрых поворотов головы, присущего матрицам IPS- по быстродействию матрицы на основе OLED впереди. Жаль, что пока на рынке телефоны с OLED матрицами проигрывают по разрешению. Тем не менее, из достойных представителей телефонов с OLED стоит упомянуть Samsung S8/S9/S10 (570,568 и 551 точка на дюйм соответственно), Sony Xperia XZ3 (537 точек на дюйм), LG G7 ThinQ (528 точек на дюйм), Google Pixel 3XL (522 точки на дюйм).
Пришла пора подвести итоги и сделать выводы. В настоящее время пока нет смартфонов, которые идеально подходили бы для использования в VR. Однако это не повод для огорчений – некоторые модели подобрались совсем близко к заветным цифрам! Лично у меня нет никаких сомнений, что будущее у мобильной VR индустрии есть, и оно совсем не за горами. Как только смартфоны обзаведутся панорамными камеры, способными снимать в неплохом качестве видео 360 градусов - сразу появится необходимость быстро просмотреть полученный материал. Ещё чуть-чуть – и стереофото/видео станут самым обычным делом. Поэтому – если виртуальная реальность вас зацепила, а ваш смартфон уже пережил не одно падение и никак не в тренде – имеет смысл подойти к выбору модели весьма взвешенно и подобрать себе такой телефон, который смог бы порадовать вас и в качестве проводника в мир виртуальной реальности. Надеюсь, эта статья была полезна.
Ну и напоследок: понравился материал - жмякни на лайк, подпишись на канал! Меня тема VR зацепила, если будет интересно и вам - обязательно будут новые статьи!