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光電/顯示技術  

近眼顯示設計:打造身歷其境的視覺體驗

上網時間: 2016年04月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:近眼顯示  VR  AR  NED  HMD 

作者:Carlos Lopez,TI DLP Pico產品策略市場經理;

Dan Morgan,TI DLP Pico產品系統工程師

近來各式各樣的虛擬實境(VR)和擴增實境(AR)近眼顯示器(near-eye display;NED)解決方案正緊鑼密鼓地研發中,實現無縫融合數位內容與實體世界的視覺體驗能力也正持續提升。然而,在設計令人震撼且無縫融合數位世界與實體世界的穿透式(see-through)近眼顯示器解決方案時,也面臨著各種別具挑戰性的問題。


圖1:近眼顯示技術仍處於發展初期,但謹慎關注其設計細節,有助於使其在合成的視野內提供生動、清晰定義的影像與精確定位

近眼顯示器也就是眾所週知的「頭戴式顯示器」(HMD)或穿戴式顯示器,能夠在配載者的眼睛(單眼或雙眼)視野(FOV)範圍內創造虛擬的影像。

在許多情況下,近眼顯示解決方案的技術精進並不只是為了‘加分效果’,而是能夠提高其實用性的重要問題。設想一位外科醫生或急救人員(EMT)在進行醫療救護時佩戴了近眼顯示器作為輔助工具。在這樣的環境下,一個清晰、無礙的流暢視覺體驗至關重要。或者,想像電玩玩家的視訊遊戲播放器,為了實現無縫、即時的體驗,就需要非常低的顯示延遲。

針對這兩種應用情況,逼真的視覺體驗取決於如何使顯示影像的等待時間(延遲)降至最低、最大程度地提高光學對比度,以及增加顯示資訊的視野。

顯示延遲:打造即時體驗的關鍵

首先考慮系統的延遲部份,許多系統級元件都會產生延遲,整合在一起共同形成用戶所體驗到的延遲。為此,本文將著眼於探討與顯示引擎有關的部份,它可分為以下兩部份:

顯示(畫素)延遲=畫素資料更新時間+畫素切換時間

第一部份稱為「畫素資料更新時間」,這是指顯示裝置將新資料值「載入」顯示畫素所花費的時間。對於許多顯示引擎架構而言,這是指顯示一格(frame)或多格影像的週期,從輸入至引擎開始測量。如果延遲了一格,對於60Hz訊號源來說就是大約16.67毫秒(ms),而這對於內建訊號格記憶體以利影處理的許多現代顯示技術而言,這是稀鬆平常的事。然而,對於有些顯示引擎,畫素資料更新時間可能需要2格或更多格畫面。

顯示延遲的第二部份是「畫素切換時間」,這是指畫素從現有狀態(開啟或關閉)切換為相反狀態所需的時間。當畫素充份穩定後,使用者可清楚察覺最新資料時,畫素切換時間結束。

畫素資料更新時間加上畫素切換時間,就是人類觀察者察覺到的全部顯示延遲時間。一般認為16.67毫秒的延遲時間通常已是不錯的表現,有些顯示器甚至達到60毫秒或更高的延遲。

德州儀器(Texas Instruments;TI) DLP Pico晶片具有最快的畫素速度,可讓每個數位微鏡(畫素)每秒翻轉達數千次,從而降低了顯示延遲,最高可支援120Hz的顯示畫面播放速率,同時還保有高畫質。

(下一頁繼續:對比度:數位內容與真實世界視覺融合關鍵)


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