編譯/VR陀螺

Panamorph 以電影鏡頭而聞名，幾十年來也一直活躍在虛擬現(xiàn)實顯示技術(shù)領(lǐng)域。

最近，Panamorph 開發(fā)了一種新的 VR 頭顯設(shè)計，采用所謂的出瞳調(diào)制 (EPM) 技術(shù)，以更低的功耗提供更高的圖像質(zhì)量，同時通過使用 LCD 面板來降低頭顯成本。

為了解更多信息，Display Daily 的 Chris Chinnock 采訪了 Panamorph 首席執(zhí)行官 Shawn Kelly。以下為對話內(nèi)容（基于原文，編譯略有修改）：

Chris Chinnock：為什么出瞳調(diào)制對于 VR 顯示行業(yè)來說是一個如此重要的發(fā)展？

Shawn Kelly：兩個主要原因：首先，EPM 意味著 VR 頭顯可以提供更高的對比度和清晰度，而功耗(和冷卻要求)比現(xiàn)在的產(chǎn)品要低得多。

它使業(yè)內(nèi)更接近于提供一款圖像質(zhì)量與桌面顯示器相似的輕量級頭顯，而不用在為獲得 3D 沉浸環(huán)境，而在成像體驗上做出妥協(xié)。其次，EPM 使得低成本 LCD 技術(shù)的性能超過了 OLED 和其他昂貴得多的發(fā)光顯示器。因此，EPM 提供的頭顯性能比 OLED 高得多，但成本卻低得多。

Chris Chinnock：我們先來總結(jié)一下出瞳調(diào)制的基本原理吧?

Shawn Kelly：EPM 用 LED 光源陣列取代了VR頭顯的原來的 LCD 背光，這些LED光源位于LCD面板后面的一些折疊距離上，這樣每個LED光源都能完全照亮整個LCD面板，而且還能形成一個完整 LED 陣列的圖像，形成位于用戶眼睛的光學系統(tǒng)出口瞳孔。這意味著通過關(guān)閉陣列中的 LED 光源，可以立即定制出瞳的大小甚至形狀。通過關(guān)閉陣列外圍越來越多的 LED，出瞳就會變小。重要的是，一旦出口瞳孔小于用戶的眼睛瞳孔，虛擬圖像的對比度、清晰度和景深就會急劇增加，而照亮顯示器的整體功率則會急劇下降。

Chris Chinnock：這基本上就像用機械光圈來降低相機鏡頭的清晰度和景深嗎?

Shawn Kelly：與之完全一樣，EPM不像機械光圈那樣吸收不需要的光，而只是關(guān)閉光圈開口外的光，這樣你就可以同時獲得縮小光圈的性能優(yōu)勢和減少進入放大鏡的總光量。

Chris Chinnock： 但是一個大的出瞳，換句話說，一個大的 Eye-Box，難道不是 VR 頭顯的一個重要特征嗎?

Shawn Kelly：出瞳需要足夠大才能看到完整的圖像，但不要太大。事實是，當使用背光 LCD 或發(fā)光顯示器時，目前的 VR 頭顯向用戶眼部投射的光是眼睛看到完整虛擬圖像所需的出口瞳孔大小的十倍以上。

所有這些不必要的光，特別是當它在 Pancake 折疊光學中來回反射時，是造成圖像重影和對比度下降的直接原因，也是對功率的巨大浪費。

Chris Chinnock：Panamorph 最初著眼于眼動追蹤，以確保當用戶環(huán)顧虛擬圖像時，一個小的出口瞳孔可以指向瞳孔。為什么眼動追蹤不在當前的 EPM 方案中?

Shawn Kelly：在使用 Meta Quest Pro 頭戴式頭顯的 Pancake 進行了廣泛的實驗后，我們發(fā)現(xiàn)我們可以看到整個虛擬圖像，固定的出口瞳孔大小如此之小（的情況下），以至于 EPM 的大部分好處都是在沒有額外成本和眼動追蹤的復(fù)雜性情況下實現(xiàn)的。

Chris Chinnock：蘋果和索尼的頭顯都在使用 OLED，部分原因是盡管成本更高，但原生 OLED 的對比度比 LCD 更高，EPM 是如何適應(yīng)的?

Shawn Kelly：現(xiàn)實是，到目前為止，今天的頭顯對比度低的主要原因是所有不必要的光在鏡頭周圍反射，包括從用戶臉上散射回鏡頭的光。因此，盡管 LCD 與 OLED 相比具有較低的原生對比度，但 EPM 消除了所有不必要的雜散光意味著 LCD 的凈圖像對比度實際上比 OLED 所能提供的要高得多。

Chris Chinnock：我認為 EPM 不適用于 OLED 面板，因為您需要將圖像平面與照明源分開?

Shawn Kelly：對。EPM 工作的原理是，從 LED 陣列的每個光源照射到顯示面板上的光都是非常定向的，因此該陣列的圖像形成了一個出口瞳孔，而從發(fā)光顯示器(如OLED)的每個像素發(fā)出的光呈角度分布成一個非常大的立體角，幾乎所有的光都不能到達用戶的眼睛。

Chris Chinnock： 回到出口瞳孔，如果出口瞳孔越小越好，那為什么不把它弄得越小越好呢?

Shawn Kelly：（我們）提供了許多用戶可調(diào)節(jié)的出口瞳孔設(shè)置，允許在帶有 EPM 的頭顯中自定義個人觀看環(huán)境。一些頭顯可能不會提供一個完美的適合每個用戶的設(shè)置，所以一個較大的出口瞳孔可能需要補償錯位。在另一種極端情況下，有些用戶可能在一個極端的游戲環(huán)境中，他們更傾向于使用一個非常小的出瞳，即使它部分地降低了外圍內(nèi)容的強度(例如通過虛影)，以提高圖像質(zhì)量(盡管其中一些問題可以通過顯示的非均勻強度調(diào)制來解決)。像素可見性也是一個非常現(xiàn)實的挑戰(zhàn)(即紗窗效應(yīng))，隨著對比度和清晰度的增加，它自然會變得更大。

對于每個用戶來說，可能都有一個理想的設(shè)置，即將出瞳設(shè)置為降低清晰度以隱藏像素結(jié)構(gòu)。因此，提供一系列的出口瞳孔設(shè)置似乎可以根據(jù)個人喜好提供最佳的用戶體驗。

Chris Chinnock： EPM 的設(shè)計如何允許設(shè)置不同的出口瞳孔大小?

Shawn Kelly：（我們）提供許多用戶可調(diào)節(jié)的出口瞳孔設(shè)置(通過預(yù)先確定的LED光源的開/關(guān)安排)，允許在 EPM 頭顯中個人定制觀看環(huán)境。

Chris Chinnock： Panamorph 會生產(chǎn)自己的頭顯嗎?

Shawn Kelly：一切皆有可能，但目前我們的目標是將這項技術(shù)授權(quán)給現(xiàn)有的頭顯制造商，讓他們將帶有 EPM 的新頭顯推向市場，而不是通過內(nèi)部能力的增長來實現(xiàn)。

Chris Chinnock： EPM 是一項專有技術(shù)嗎?

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Shawn Kelly：是的，我們在美國有多項綜合專利，在美國、中國和日本還有其他待審專利。

來源：displaydaily