AR加油站:一文读懂分辨率、DPI、FOV和PPD

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越来越多的头戴显示设备,如VR眼镜、AR眼镜等出现在消费者的数码购物车中,其中无论是VR眼镜还是AR眼镜,其在宣传介绍时,都会着重介绍分辨率、FOV、PPD以及成像画面和成像距离等参数,让人挑选时眼花缭乱,本文就简略介绍下这些参数之间的关系。

首先先介绍分辨率和DPI的概念:

分辨率其实就是显示屏或者成像的画面被分成了多少个网格像素点;一般用长度和宽度方向上的网格像素点数来表示分辨率:

比如1080p就是1920*1080,即在长度方向上画面被分成了1920个网格像素点,宽度方向上画面被分成了1080个网格像素点,

每个网格像素点内只能显示一种单独的颜色,所有的网格像素点分别显示各自的颜色,从而构成了最终整体呈现出的图像;

网格数量越多,画面的精细度就越高。

下面用图简单示意下不同分辨率的差异:


从上图可以看出,同样大小的显示画面,上方的分辨率是16*16,下面的分辨率是32*32,可以明显看出下方的文字内容更加纤细、曲线更加平滑柔顺,精细度更高一些;

那分辨率越高对于观看者来说,画面就一定越清晰吗,两块分辨率一样的显示屏,他们的显示清晰度就一样吗?实际上并不是这样的,比如分辨率都是1080p的手机和32寸显示器,你如果用观看手机的距离去观看显示器,你就能看到显示器中很多的小网格,但是用同样的距离看手机屏幕却看不出,由此可见同样的分辨率,手机的清晰度要比显示器高得多;


例如上图中,两个显示内容均为"AR"的成像框,分辨率均为16*16,但是明显小框中的文字看着更加精细,大框中文字的每个网格可以很明显地看出来;

原来决定显示清晰度的不仅有分辨率,还有显示的画面尺寸大小;

普通显示技术中,为了描述清晰度,专门有个单位来进行描述,DPI,即Dots Per Inch,每英寸点数,即单位距离内的像素点数,它的计算公式为:


一般来说,DPI大于326,人眼就很难分辨了,即为视网膜分辨率(乔布斯提出的概念);

例如:一台1080p,5.5英寸的手机,它DPI为:


而AR技术中,显示分辨率由显示屏来决定,显示画面的大小是由其FOV来决定的;

什么是FOV呢?FOV(以对角线FOV为例)其实就是你的眼睛与观看到的画面的对角线所成的角度,这个角度越大,一定程度上,你能看到的画面就越大,FOV直接影响了成像画面的大小;

图示:

那AR眼镜宣传中,有的宣传3米81寸,有的宣传4米130寸,有的宣传6米200寸,这又是什么意思呢?

其实这些具体的成像画面尺寸,都是FOV在不同成像距离下的表现而已,对于AR眼镜来说,FOV、成像距离都是光学设计中设定好的,不能随意更改,为了便于用户与普通显示器比较,让用户有比较直观的印象和概念,才这样宣传;

所以下次千万别戴着AR眼镜,坐在显示器前说显示的画面还没显示器大,觉得商家虚假宣传了,其实商家明明白白告诉你了,那是在3-4米的成像距离下,才有80-140尺寸的画面,要想同样比较,起码要先控制好变量,比如先把显示器搬到3-4米外再说。

对于人眼来说,FOV的差异,才真正决定了观看到的画面大小的体感;

如下图中:


联想Yoga T1智能眼镜,能够在3米外呈现81寸的屏幕,那其实和1米外你看一个27的显示器所需要的FOV一样;

(实验方法 :戴上Yoga T1眼镜,调整眼镜内显示内容为全屏显示,坐到距离一台27寸显示器一米的位置,对比下眼镜显示画面的边界能否与显示器屏幕边框正好重合);

AR眼镜宣传中,众多的成像距离和成像画面尺寸是不是搞晕你了,这里就告诉你,别搞那么多花里胡哨的,我就看你FOV是多大,FOV才是唯一的标准

那决定AR和VR眼镜成像大小的是FOV,那决定AR和VR眼镜中,成像清晰度的是啥呢?

就是PPD,PPD(Pixels per Degree)即角分辨率,即FOV内,每1°范围内的像素数量。

用图来简单示意下何为PPD:


同样的,PPD也不是越高越好,超过45人眼就比较难分辨出颗粒感,观感上就已经十分清晰了;

PPD与成像距离无关,只与FOV和分辨率有关;

例如上面的图中,联想Yoga T1智能眼镜,能够在3米外呈现81寸的屏幕,那其实和1米外你看一个27的显示器所需要的FOV一样,均为38°,若两者的显示分辨率一样,那其实这两种情况下的PPD是一样的;

下表整理了目前市场上观影为主的AR眼镜的分辨率、FOV、PPD参数,供大家参考:


之前有朋友佩戴AR眼镜之前,了解到其显示分辨率是1080p,成像画面尺寸却有100多寸时,纷纷表示疑问,画面会不会特别不清楚?会不会都是马赛克画质?戴上之后发现自己的担心是多余的,实际上这类AR眼镜的具有相当高的PPD了,清晰度当然不是问题;

作为对比,再列上VR眼镜的分辨率、FOV和PPD参数表:


由上表可以看出,VR眼镜的FOV虽然远超AR眼镜,但是AR眼镜的PPD却远超VR眼镜,两者各有所长,只有了解了他们的差异,以及自身的实际需求,大家才能更好地按需选购。

谢谢阅读,收工!

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