飞机中为什么VR观影体验不佳Karl Guttag评价道

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在过去25年里,AR/VR头显显示技术得到长足发展,采用的屏幕规格越来越高。据早前报告预测,VR头显安装基数会在2023年达到约2500万台。尽管如此,相比于无处不在的手机,我们几乎看不到周围有人随身携带AR/VR头显,只有极少数爱好者、从业者才可能在飞机、火车上用头显看电影。

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尽管如此,苹果在WWDC 2023的Vision Pro宣传视频中,自信的演示了在飞机上使用XR头显的潜在场景。的确,用头显看电影可以比平板电脑更沉浸,理论上能减少周围环境干扰,而且在外人看起来挺酷炫。但从实际角度出发,由于XR头显在人体工学、显示技术等方面的局限,你很少看到有人在飞机上用XR头显。近期,AR/VR光学专家Karl Guttag在一篇新文章中解释了这一现状背后的原因,这也是他点评苹果Vision Pro头显的第三篇。

为什么你看不到飞机上VR观影的人

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Glasstron背景透视效果

Guttag指出,在过去30年前,索尼Glasstron等穿戴显示器/近眼显示器已经出现,Glasstron搭载了800x600分辨率(SVGA)显示屏,分辨率与当年大多数笔记本电脑差不多,甚至高于当时所有电视。此外,还支持一定程度的环境透视(基于高透光LCD/LCD快门)。

Guttag指出,在飞机上看到有人戴头显,可看作是AR/VR进入主流的一个“标志”。因为经常坐飞机的人群通常收入高中产或以上阶层,且更愿意购买最新的数码电子产品。

尽管VR头戴设备的显示效果越来越好,到了2023年VR活跃用户已经达到一定量级,但是我从来没有看到有人在飞机、火车上使用VR的人(VR发烧友除外),这是为什么呢?成本并不是最主要的原因,一定还有其他原因,比如人体工学等因素。

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实际上,在飞机上你更常看到乘客使用平板电脑、手机,而不是VR头显。尽管一些机场也有VR设备展厅,但实际购买和使用的人不多。出现这样的情况,背后可能有多种因素,除了价格,在人体工学、使用模式等方面也有潜在局限。的确,VR的分辨率用来看电影并不够理想,但并未阻止部分人们用头显观影,或许可以假设,大多数人没这么做可能与其他因素有关。

Guttag认为,苹果在WWDC发布会上宣传VR观影的这个应用场景并不意外,因为这在过去25年中很多家公司都有尝试。但是,目前还不能确定Vision Pro能否通过高端的硬件配置、更好的人体工学来改变这一现状。

人眼注意力和屏幕尺寸的关系

舒适的观影体验,需要考虑到人眼正常视场角范围。

Guttag指出,人眼视场角内最清晰的区域(视网膜中央凹)仅占2°,你眼前看到的图像是眼球通过扫视、跳动等微动作捕捉并拼凑在一起的结果。为了保证人眼舒适性,电影屏幕所占的理想视场角大约在30°到40°之间,这也为潜在的AR/VR头显设计提供了灵感。

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 报纸专栏宽度占人眼FOV约6.6°

而佐治亚理工学院教授Thad Starner曾指出,受制于眼球运动的机械限制,显示屏的水平FOV不应超过55°,其中有效的眼动范围只有45°,而舒适的观看区域可能不超过10°到20°左右。

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舒适观看时间与FOV大小关系

也就是说,由于看电影是一个长时间凝视/无需转头的过程,在VR中看电影实际上不像VR游戏那样需要那么大的FOV。现实情况是,人眼盯着40°到50°高分辨率画面时,只用几分钟就会感觉视觉疲劳。

因此,电影画面最好保持在20°水平,当画面超过30°时,用户可能会需要转头看,而不会转动眼球,这情况在电影院前排、或者大尺寸显示器上同样存在。换句话说,在不转头的情况下,人眼主要注意在屏幕中心30°范围的画面,超出的FOV虽然可以营造沉浸感,但人眼难以捕捉其细节,一定程度上是多余的。

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作为对比,SMTPE标准定义高清电视的最佳观看角度也只有30°,THX定义则在40°。

而在电影院中,前排座椅看到的电影画面大约60°,因此人们更愿意坐后排,避免因屏幕占视野范围过大而频繁转头。相同的例子,Quest 2的FOV大约90°,如果将电影画面填满整个视场角,那么很大程度上会导致人眼视觉疲劳。

PPD低于视网膜分辨率

通常,大家用60ppd来形容20/20视力下的人眼视网膜的分辨率水平。根据苹果公司公布的数据,双屏共2300万像素,屏幕比例约7:6,单屏分辨率约3680×3150,那么估算出Vision Pro的PPD约35-42之间。

这个水平比主流VR头显高不少(Quest 2的PPD约为21),但用来看电影还是不够理想。在实际观看时,图像边缘锯齿应该会肉眼可见。而据一些体验过Vision Pro的人反馈,该头显的纱窗效应与PPD35-40左右的头显差不多。

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观看距离与FOV关系

据此前的一些猜测,Vision Pro的视场角单眼90°左右(双眼约106°),单眼水平3680个像素,依据THX 40°视场角标准,人眼中间的清晰区域约水平1635像素,而SMTPE的30°标准,清晰区域水平约1226像素。对比来看,人眼中间清晰区域的像素不到1080p,图像边缘可能存在锯齿等情况。

尽管Vision Pro宣称单眼拥有比4K电视更多像素,但在播放电影时,实际上适合人眼观看的清晰区域(HTX或SMTPE标准)的像素数量并不高。而如果将电影铺满头显完整视场角,那么视觉观感会比电影院前排更近,容易视觉疲劳。

不过Guttag也表示:分辨率低和锯齿问题并不严重,这些问题并不是妨碍人们使用VR观音的主要因素。

前庭眼反射(VOR)

通常,人体通过三种感官来保持平衡,其中内耳器官的前庭感知(VOR)可识别头部的方向,以及哪个方向是上方。如果人眼前看到的运动与前庭系统感知到的运动不相符,就容易引起恶心、眩晕等症状,晕车、晕机、晕船也是类似的概念。

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VOR原理

VOR是人体的生理反射,特点是可以保证人在运动过程中,眼球可通过同步的反向运动,将视觉目标准确、稳定固定在视网膜黄斑处。效果类似于相机的防抖云台,可以很好的稳定人的视线,因此即使你的头部在运动,依然可以阅读文档。

通常,VOR基于内耳检测方向,如果一个人仅通过头部和眼球运动来追踪图像或物体,VOR效果会受到抑制。换句话说,由于AR/VR头显主要根据用户眼球和头部运动来动态渲染图像,显示的内容可能会导致内耳、眼球检测到的数据不一致,从而引起晕动症。

尽管苹果宣称通过R1芯片大幅消除传感器和显示器之间的延迟,但目前还不确定Vision Pro的眼球追踪系统能否检测到细微的眼跳、扫视动作,或是能否与头部追踪数据结合,实时模拟人眼的VOR效果。

Guttag指出,在飞机等长途移动场景中,与前庭相关的晕动问题可能还会加重。因此,Vision Pro还需要识别用户内耳前庭感知到的运动,才能很好的减少晕动症状。

VR观影:妥协的体验

简单来讲,在VR头显中看电影主要有两种形式:

一种是放大至全屏,几乎填满VR屏幕,这种方式更适合FOV较小的头显,在大FOV头显上体验不好。而且无论是否锁定屏幕位置,体验都不友好;

另一种是锚定至合适的位置,如将电影屏幕缩小至传统屏幕的标准:30°-40°FOV,那么便可一定程度减少视觉疲劳,允许用户灵活转动头部。不过如果转头幅度过大,虚拟屏幕可能会被不自然切断。而且,这也非常考验头显定位追踪的延迟以及是否容易带来晕动症。

不管哪种方式,在Vision Pro头显上,由于PPD限制,图像锯齿都可能肉眼可见。尤其是当2D/3D电影重新采样到虚拟场景时,分辨率也会有额外的损失,并可能出现运动/时间伪影。Guttag指出,Vision Pro将24帧的影片插帧实现96Hz刷新率,这可能会造成额外的视觉伪影。

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苹果在WWDC上展示了FOV大约70°-90°的《阿凡达》电影demo,这种观影形式长期的体验感可能不舒适。

人体工学问题

在乘飞机时,由于飞行时间至少几个小时,在这种长时间空气不流通的场景中,如果让人一直佩戴有一定重量、贴脸、且会散发热量的头显来看电影,体验感可能并不理想。

再考虑到Vision Pro采用分体式设计,一块电池续航大约仅2小时,可能不足以看完一部电影。而且,电源线也可能妨碍使用,甚至意外断开连接。

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更重要的是,飞机上的空乘人员、乘客可能会来回走动,每当有人靠近你时,都可能触发Vision Pro透视模式,打破观影的沉浸感。

便携性方面,尽管据体验者预测Vision Pro重量大约在453-680g之间,比Macbook Pro轻几倍,但由于头显要厚的多,实际上可能比笔记本电脑更占空间。而且,由于Vision Pro采用玻璃外壳,在随身携带时还需要保护套,以避免磕碰。

Karl提出90/90原则,90%的精力可以解决90%问题提升产品体验,而另外10%的问题同样需要90%精力完成,这10%的问题付出工作量并不成正比。虽然Vision Pro在显示屏幕、延迟、眼球追踪等方面可能比竞品更好,但人们更喜欢通过直视的设备上看电影。因此,想要想实现更完善的视觉体验,还要投入更多倍的努力。参考:KG

飞机中为什么VR观影体验不佳Karl Guttag评价道

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