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觀看是VR眼鏡最直接最重要的交互方式。當(dāng)我們拿到一款眼鏡時(shí)，最先體驗(yàn)到的往往是視覺效果。但對于視覺效果，很多用戶的了解僅限于視場角（FOV）。在選購VR眼鏡時(shí)，用戶往往認(rèn)為視場角越大越好。其實(shí)對于一款VR眼鏡，視場角只是視覺體驗(yàn)中的一方面，還有很多其他因素決定了一款VR眼鏡視覺體驗(yàn)的好壞。
華為官博昨日發(fā)布消息，此前的在發(fā)布會(huì)亮相的華為VR眼鏡將于今日（12月15日）首度開賣，售價(jià)599元。一同發(fā)售的還有華為全新手機(jī)產(chǎn)品Mate 9 Pro。
那么我們從一款好VR應(yīng)該具備的要素來解析華為VR帶給國人那些！
一切從視場角說起
既然視場角是VR眼鏡最直觀的指標(biāo)，那么我們還是從視場角說起。
視場角，英文為Field Of View， 簡稱FOV。在顯示系統(tǒng)中，視場角就是顯示器邊緣與觀察點(diǎn)連線的夾角。以下面兩個(gè)圖來說明：圖1中AD、BC兩條屏幕邊緣和人眼所形成的夾角就是水平視場角，同理，AB、DC上下兩條屏幕邊緣和人眼形成的夾角就是垂直視場角；另外也可以像圖2一樣定義對角線視場角，DOB三點(diǎn)形成的夾角就是對角線視場角。
水平視場角
對角線視場角
在VR眼鏡中，所有的圖像都是從屏幕發(fā)出，通過一片透鏡后呈現(xiàn)在用戶眼中的。VR廠商所宣稱的視場角，指的是VR眼鏡中鏡片的視場角。比如下圖，我們在觀看VR時(shí)，上下轉(zhuǎn)動(dòng)眼球，所能看到的屏幕投射過來的經(jīng)過透鏡折射后最高和最低兩條光線的夾角，就是VR產(chǎn)品所定義的視場角。
VR視場角
VR眼鏡的成像原理
透鏡是VR眼鏡中必不可少的一個(gè)器件。為什么一定要透過透鏡才能觀看呢？因?yàn)槿搜凼怯幸粋€(gè)觀看范圍的。對于一個(gè)正常視力的人來說，能夠看清的距離大約是從14cm到無窮遠(yuǎn)；而對于近視眼來說，這個(gè)范圍則被拉近并且減小了。比如對于500度近視的人來說，他能看清的范圍大約在8cm到20cm之間，我們把這兩個(gè)點(diǎn)分別稱為近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)，過近或過遠(yuǎn)都無法看清。
人眼的觀看范圍、近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)
因?yàn)檫@個(gè)原因，我們在使用VR眼鏡的時(shí)候，也需要把屏幕放在這個(gè)有效的觀看范圍內(nèi)才能正常觀看。而通常VR眼鏡中，屏幕距離我們眼鏡的距離只有3-4厘米，遠(yuǎn)小于正常的近點(diǎn)距離，所以需要通過一片凸透鏡折射光線，讓屏幕上的圖像形成一個(gè)更大更遠(yuǎn)的虛像。這個(gè)虛像在我們可以有效觀看的范圍之內(nèi)。
VR成像原理
透鏡的另一個(gè)作用就是將原本5-6英寸的手機(jī)屏幕放大幾百、上千英寸，形成一個(gè)巨幅的畫面。VR所宣傳的沉浸感也來源于此。當(dāng)戴上VR眼鏡之后，隔絕了外界的畫面，只剩下一個(gè)巨幅的模擬世界的影像在眼前，自然會(huì)讓人產(chǎn)生一種在另一個(gè)世界的錯(cuò)覺。
在VR眼鏡中，放大的圖像為用戶提供了沉浸感，左右分屏顯示存在視差的圖像則帶來了虛擬的3D感覺。人眼在觀看物體時(shí)，左右眼看到的圖像是不完全一樣的，我們稱之為視差。左右眼看到的帶有視差的圖像傳給大腦，大腦就可以判斷這個(gè)物體距離我們有多遠(yuǎn)。越近的物體視差就越明顯。這一點(diǎn)我們通過單獨(dú)用左眼或右眼觀看就能發(fā)覺。如果物體在我們雙眼都能看到的區(qū)域，我們可以準(zhǔn)確地判斷這個(gè)物體的距離；而如果我們只依靠單眼去看一個(gè)物體，這種距離感往往就沒有那么準(zhǔn)確。VR眼鏡將左右屏幕分開，分別呈現(xiàn)含有視差的左右圖像，簡單來說就是距離我們不同距離的物體，在屏幕上具有不同的視差。這樣在觀看時(shí)，我們就有了虛擬的3D感覺。
VR中的左右眼視差
為什么視場角不是越大越好？
視場角是現(xiàn)在市場上VR廠家宣傳的主要指標(biāo)，而且基本都將更大的視場角作為自己產(chǎn)品的亮點(diǎn)，讓消費(fèi)者認(rèn)為視場角是越大越好。但事實(shí)是否如此呢？
我們首先來看一下人眼的視場。下面的圖片是人眼的視場感受。人的單眼舒適視場大約60度，圖片中的B和C區(qū)域分別代表左右眼的舒適視場角。在這個(gè)范圍內(nèi)，人眼不動(dòng)或微小轉(zhuǎn)動(dòng)就可以看到清楚的圖像。
人眼視場
雙眼視場重疊的區(qū)域，也就是此前說的能準(zhǔn)確判斷物體距離的區(qū)域，在人眼不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下也大約是60度，我們稱之為雙眼舒適立體視場。如果雙眼轉(zhuǎn)動(dòng)的話，這個(gè)區(qū)域可以達(dá)到124度。而單只眼睛可以達(dá)到的極限視場大約是156度。
VR眼鏡追求的極致目標(biāo)是完全還原人眼的真實(shí)視角感受。所以從這個(gè)層面上來說，視場角確實(shí)是越接近人眼視場（單眼156度）越好。
但是不要忘了，視場角提高的同時(shí)也要求圖像分辨率同步提升。我們在觀看真實(shí)世界的時(shí)候，畫面的細(xì)膩程度是無限的，而我們在使用VR眼鏡的時(shí)候，大量的產(chǎn)品仍在使用FHD或2K分辨率的屏幕，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法到達(dá)我們眼睛所能達(dá)到的極限分辨率。
VR眼鏡的原理和放大鏡一樣，當(dāng)你把屏幕放大10倍、20倍時(shí)，所看到的實(shí)際分辨率也降低了10倍、20倍，隨之而來的也就是目前市面上VR產(chǎn)品常常被人詬病的“顆粒感”、“紗窗效應(yīng)”。一款VR眼鏡如果想擁有大視場角，就需要增大鏡片的放大倍數(shù)，但這時(shí)屏幕的“紗窗”也會(huì)被看的更清楚。
VR的“紗窗效應(yīng)”
VR眼鏡追求更大視場角的原因無非是想更貼近人眼的實(shí)際視場角，增加沉浸感。但是在現(xiàn)有屏幕分辨率的限制下，更大的視場角就意味著更嚴(yán)重的紗窗效應(yīng)，反而會(huì)令沉浸感喪失。所以視場角并非越大越好，而是需要根據(jù)屏幕的分辨率進(jìn)行設(shè)計(jì)，在視場角和實(shí)際分辨率之間做權(quán)衡。
華為在設(shè)計(jì)鏡片時(shí)曾做過實(shí)際測試：當(dāng)VR眼鏡的視場角大于85-90度時(shí)，我們就會(huì)有比較明顯的沉浸感；當(dāng)視場角在90到120度之間時(shí)，人們實(shí)際感受到的視角差異并不明顯；當(dāng)視場角大于120度時(shí)，人們的視角感受又會(huì)有一個(gè)較明顯的提升。所以通常視場角小于80度的VR只能作為一個(gè)簡單的觀影設(shè)備，而不能帶來真正的沉浸式VR感受；少數(shù)自帶屏幕的VR一體機(jī)能夠做到大于120度的體驗(yàn)，但是價(jià)格相對高昂。由于人眼對90度到120度之間的感知相對不明顯，我們認(rèn)定90-100度是一個(gè)比較理想的移動(dòng)VR視場角范圍，可以較好的平衡視場角和實(shí)際分辨率。
比拼完視場角，接下來就要比拼分辨率。通常我們在選購電子產(chǎn)品的時(shí)候會(huì)關(guān)注屏幕的分辨率或者像素密度（PPI，Pixel per inch）。而在VR產(chǎn)品中，因?yàn)槠聊灰呀?jīng)被鏡片放大過，所以單純比較屏幕的分辨率，無法完全說明VR產(chǎn)品的畫面細(xì)膩程度。我們通常會(huì)根據(jù)VR產(chǎn)品的屏幕分辨率和鏡片視場角來計(jì)算單位角度內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)，Pixel per degree，PPD。這個(gè)數(shù)據(jù)能夠更直接的反應(yīng)屏幕被透鏡放大后的實(shí)際觀看分辨率。
下面的表格對比了幾款VR的實(shí)際分辨率情況。
可見，當(dāng)前市場上VR屏幕分辨率大致相同的情況下，視場角越大，實(shí)際觀看的分辨率也會(huì)明顯降低。華為VR綜合考量視場角和分辨率的因素，選擇了95度的鏡片視場角。在這個(gè)角度下，可以在滿足沉浸感體驗(yàn)的同時(shí)，把顆粒感控制在較低的水平，達(dá)成較好的平衡。搭配Mate 9 Pro手機(jī)，華為VR可以獲得目前主流VR眼鏡產(chǎn)品中最高的實(shí)際分辨率（PPD）。
適配屏幕的VR才是好VR
華為VR目前適配Mate 9 Pro，Mate 9保時(shí)捷設(shè)計(jì)，P9 Plus這三款這三款5.5寸機(jī)型。市面上很多VR產(chǎn)品常常宣傳適配所有手機(jī)，號稱從4.7”到6.3”的屏幕大小通吃。一個(gè)VR并不是能把各種型號的手機(jī)塞進(jìn)去就可以號稱完成適配的，這種“適配”完全不考慮屏幕的大小和鏡片的觀看范圍，是純粹的“耍流氓”。
一款VR眼鏡鏡片的光學(xué)特性是固定的，所以在固定的結(jié)構(gòu)內(nèi)，鏡片所能收光的范圍也是固定的。簡單來說就是一個(gè)固定的鏡片只能看到一個(gè)固定大小的區(qū)域。一款認(rèn)真打造的VR眼鏡，鏡片的光學(xué)設(shè)計(jì)必須是從確定顯示屏幕的大小開始的。
從下面的幾張圖就能明顯看出很多VR產(chǎn)品所謂適配的問題所在。
對于屏幕較小的手機(jī)，透過鏡片已經(jīng)能看到手機(jī)的邊框，有的甚至能看到完整的手機(jī)，這種“適配”何談沉浸感；另一方面，對于屏幕比較大的手機(jī)，鏡片只能看到屏幕上一小部分區(qū)域，但是播放內(nèi)容可是顯示在整個(gè)屏幕上的哦，這種“適配”恐怕只有一種拿望遠(yuǎn)鏡看電影的感覺。只有針對屏幕大小進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，鏡片才能最大限度的利用屏幕上的顯示區(qū)域，最大限度的減小顆粒感、提升視場角，同時(shí)又不會(huì)看到手機(jī)邊框而“穿幫”。
目前市面上很多VR產(chǎn)品單純追求宣傳上的噱頭，而號稱支持所有屏幕。當(dāng)然這類VR產(chǎn)品本身就有著“先天不足”，它們無法針對特定手機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，只能選一些通用的光學(xué)鏡片，完全沒有針對性的適配和優(yōu)化過程。
華為VR屬于華為手機(jī)的“自家兄弟”，自然最清楚“兄弟”需要的是什么樣的光學(xué)設(shè)計(jì)。因此，華為VR的鏡片在最初設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)屏幕尺寸進(jìn)行了適配，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。這樣才保證了光學(xué)和屏幕形成了最佳搭配。
鏡片清晰的VR才是好VR
除了視場角和分辨率，清晰度往往是容易被忽視的一個(gè)指標(biāo)。這里說的清晰度并不是指屏幕畫面的細(xì)膩程度，這點(diǎn)和屏幕的分辨率相關(guān)性更強(qiáng)。這里所說的清晰度是單純的鏡片光學(xué)效果。
一般來說，一個(gè)鏡片的中心成像質(zhì)量最好，越到邊緣成像的質(zhì)量越差。所以整個(gè)鏡片有多大的區(qū)域能夠高質(zhì)量成像也是決定VR眼鏡好壞的重要因素之一。要知道，在VR眼鏡中，人眼是在不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)我們看到鏡片邊緣時(shí)，同樣要求鏡片能夠提供足夠大的清晰范圍。
目前市場上的很多VR產(chǎn)品選用35mm到40mm左右直徑的鏡片，很難覆蓋到人眼轉(zhuǎn)動(dòng)所觀看的范圍，很容易就會(huì)看到鏡片的邊框，總有“管中窺豹”的感覺，自然看不痛快。
除了鏡片口徑小，這些VR眼鏡的鏡片通常中心一點(diǎn)點(diǎn)區(qū)域是清晰的，眼睛稍微轉(zhuǎn)動(dòng)到邊上就是一片模糊，這種VR眼鏡宣稱的視場角再大也無濟(jì)于事，能看的視場角恐怕只有四五十度，始終讓人有一種模模糊糊的感覺。
還有些VR眼鏡，當(dāng)我們對準(zhǔn)鏡片正中心的時(shí)候倒是還算清晰，但是稍稍有一點(diǎn)偏差，畫面就扭曲變形，甚至一片模糊，用這種VR眼鏡的時(shí)候，永遠(yuǎn)都在掙扎著找到最清楚的那個(gè)位置，而往往左眼找到了，右眼的位置又偏了。
針對這些問題，華為VR特別選用了直徑超過50mm的超大鏡片，觀看時(shí)不會(huì)再受到邊框的干擾。同時(shí)華為VR的鏡片在設(shè)計(jì)時(shí)對鏡片清晰范圍做了針對性的優(yōu)化，特別考慮了鏡片邊緣的清晰度和對佩戴偏差的容忍程度，利用特殊的離焦設(shè)計(jì)，使整個(gè)鏡片的清晰度和清晰范圍有很大提高，并且提升了對佩戴偏差的容忍范圍。簡單來說就是清晰的畫面范圍更大，更符合人眼的觀看效果，讓我們看的更痛快。更大的鏡片加更大的清晰范圍，帶來的體驗(yàn)提升也是加倍的。
華為VR針對視場角、屏幕適配、清晰度、清晰范圍等多個(gè)業(yè)界痛點(diǎn)進(jìn)行了獨(dú)特的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并選用最好的日本進(jìn)口光學(xué)級樹脂，為您打造了一款沉浸感強(qiáng)，分辨率高，觀看清晰舒適的VR鏡片，給您帶來極致、舒適的VR體驗(yàn)。
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