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近眼显现规划 怎么供给传神的视觉体会

近眼显示设计 如何提供逼真的视觉体验-各种各样的虚拟现实(VR)和增强现实(AR)近眼显示(NED)解决方案目前正在研发中,而数字内容与物理世界无缝融合带来的视觉体验的可行性也在持续增加。让我们深入考

  各式各样的虚拟实践(VR)和增强实践(AR)近眼显现(NED)解决方案现在正在研制中,而数字内容与物理国际无缝交融带来的视觉体会的可行性也在继续添加。让咱们深化调查一下在规划令人震慑的透视型近眼显现器,以将数字国际与物理国际无缝交融时所面对的一些最具挑战性的问题。

  

  在许多状况下,对近眼显现解决方案的技能优化不只是一个“有了更好”的问题,而是能够决议其可用性的重要问题。幻想 一位外科医生或内科急救专家在看病时佩戴了近眼显现器作为辅助工具。在这种环境中,一个明晰、不突兀的视觉体会至关重要。或许,幻想视频游戏播放机,要想供给无缝、实时的体会,就要求显现推迟十分低。

  在这两种状况中,传神的视觉体会取决于最大程度地下降显现图画的等待时刻(推迟),最大程度地进步光学比照度和添加被显现信息的视角(FOV)。

  显现推迟-打造实时体会的要害

  首要考虑体系推迟,许多体系层面的元件都会发生推迟,整合在一同便是用户所体会到的推迟。为此,咱们着眼于与显现引擎相关的部分,并可将其划分为以下两部分:

  显现(像素)推迟=像素数据更新时刻+像素切换时刻

  榜首部分称为“像素数据更新时刻”,是显现设备将新数据值“载入”显现像素所用时刻。关于许多显现引擎结构,这是一个或多个帧像周期,从输入至引擎开端丈量。假设推迟一帧,关于60Hz源便是约16.67毫秒,这对许多现代显现技能是稀松往常的事,其包含了一个便于图画处理的帧内存。关于有些显现引擎,像素数据更新时刻可能是两个或更多帧。

  显现推迟的第二部分是“像素切换时刻”,这是一个像素从电流态(开或关)切换为反态所用时刻。当像素充沛沉积,人类调查者可清楚发觉新数据的时分,像素切换时刻完毕。

  像素数据更新时刻和像素切换时刻是人类调查者发觉的 显现总推迟时刻。16.67毫秒的推迟时刻一般被视为很好的体现,有些显现状况会到达60毫秒或更高。

  德州仪器 DLP® Pico 芯片具有现有最快的像素速度,每秒可翻转每个数字微镜(像素)数千次,然后下降了显现推迟,支撑高达120Hz的显现帧速率,一同,坚持高画质。

  比照度-数字内容与实在国际视觉交融的要害

  除了供给低推迟的实时体会外,抱负的近眼显现解决方案应供给通明的内容,具有高明晰度,不阻止终端用户的实在国际观感。例如,假如要显现的数据只选用20%的显现设备像素阵列,那么,其他80%对用户就实践不行见,进而将数字内容与实在国际交融在一同。

  重要的是,在透视型近眼显现光学体系中,图画不显现在半通明外表(即眼镜片上)。由于该外表按界说十分挨近使用者的眼睛,在半通明外表上的显现便是无效的,人眼无法舒适地聚集于如此近的事物。光学体系没有在一个外表上创立图画,而是构成了光瞳,人眼在光学链路中充任终究的元件-然后将终究图画创立于眼球的视网膜上。

  

  照明体系—DLP数字微镜设备(DMD)—光学体系—人眼

  一般透视型NED光学体系包含一个波导光学元件,搜集输入的光,传递给人眼。这种组织不只构成必要的光瞳,还能够定位微显现、光学和照明,不阻碍使用者的视域。

  已然咱们理解了光学体系,那么,咱们怎么保证被显现的图画的通明区域不阻碍使用者的视域呢?完成这一意图的最佳途径是,最大程度地增大光学体系的比照度。下面这张图片阐明了比照度所能带来的显现冲击力,这是近眼显现器使用者所看到的。

  

  注:相片是模仿的,非实践近眼显现器的图画

  低比照度 高比照度

  近眼显现规划中的许多要素都能影响比照度,首要包含光学规划的光圈数(f值)和是否具有先进的图画处理算法。关于一些微显现设备,填充系数也会影响比照度,但一般影响程度要低一些。

  光学规划的f值阐明透镜焦距与入射通孔的直径的比。更高的f值能得到更高的比照度-并下降光学复杂度和缩小尺度。尽管高f值能带来更高的比照度,它也有必要与要求的视角进行平衡-由于更高的f值不只添加比照度,一同也下降了视角。

  经过对RGB背光源(即LED亮度)的智能办理,结合各图画帧取得的数字增益,先进图画处理技能也能够改进比照度。例如,德州仪器DLP产品公司的TRP芯片具有IntelliBright™算法,其间包含被称之为内容适配性照度操控(CA%&&&&&%)功用。依据图象内容和环境照明条件,该算法能够智能地调理图画的亮度。这不只发生最佳图象亮度和比照度,还使体系电力耗费最优;这是近眼显现技能的另一个重要优势。

  

  数字微镜设备(DMD) 微镜阵列 前像素 新TRP

  经过更大的视角坚持天然的透视型视觉体会

  人眼具有差不多180度的水平视角。增强实践头戴设备一般具有20-60($1.3500)度的视角,这足以发生天然的观看体会。与之比照的是,典型的穿透式智能眼睛解决方案的 视角很小,使得使用者有必要周期性不天然地去重视它。大多数透视型近眼显现使用的趋势是更大的视角。更大的视角也能够答应更多内容与使用者对实在国际的天然调查堆叠显现,然后供给了更高质量的视觉体会。

  视角一般受三个要害规划要素操控:微显现阵列对角线尺度、光学f值和波导端的瞳孔尺度。这些要素间要考虑权衡几个联系:更大的阵列对角尺度会供给更高的视角,并且在大多数状况下也供给更高的解析度,但这也会添加体系的体积,由于对角线尺度一般要转化为更大的光学器材。更低f值光学规划会发生更大的视角,但也会添加光学尺度和下降比照度。跟着瞳孔尺度添加,视角会减小。例如,5毫米的瞳孔能够取得45度的视角,而10毫米的瞳孔在相同f值的状况下取得的视角不到25度。

  关于仍处于开发中的许多透视型近眼显现解决方案,供给数字内容与物理国际无缝交融的视觉体会至为重要。规划难题要求对直接影响终端用户的体会诸项要素做出取舍平衡。有关这些平衡联系的更多状况,请查阅近眼显现DLP技能白皮书,和拜访TI E2E™社区DLP产品和MEMS论坛,与德仪专家一同探究规划解决方案。

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