Meta Quest Pro光学方案Infinite Display解析

　　12月20日青亭网报道，今天Meta官方发文，解释了Quest Pro搭载的最新光学系统Infinite Display。

　　Meta表示：视觉是决定VR体验的关键，因为VR的光学模组是放大用途，因此决定视觉的除了屏幕分辨率外，透镜的光学素质同样重要。

　　因此，不能只关注显示屏的分辨率，还是需要考虑显示屏和光学元器件作为一个整体，如何在VR中协同工作。

　　VR中视觉定系度有很多因素决定，其中首要是系统分辨率(对应着PPD)、清晰度/锐度(透镜MTF)、对比度和色彩。这篇文章中，Meta将对四个因素进行解析。

1，系统分辨率

　　设计VR头显时不应该只关注显示分辨率，这是2D显示器的一个指标，因此我们应该关注整个光学系统的分辨率，这里以PPD为单位进行测量。PPD越高，代表VR头显系统分辨率越好。

　　Meta表示，Quest 2的PPD为20，而Quest Pro的PPD为22，提升了10%。虽然这不是当前最高PPD的VR头显，但确实高质量VR和MR头显的一个里程碑。

　　其中一点是6月份公布的Butterscotch原型中，虽然FOV仅Quest 2的一半，但基于3K分辨率的LCD和新型透镜，让PPD达到55。非常接近视网膜分辨率(通常人们认为是PPD60)。 2，清晰度

　　虽然PPD设定了一个基准，但是也要考虑到光学系统其它部分，其中一个没有得到足够重视的就是透镜的“清晰度”。

　　清晰度决定了光学系统有可以再现多少细节，MTF越高，代表着图像细节越精好。因此VR头显是一个放大显示系统，因此不得不优化光学透镜，避免鬼影等情况。和电视等2D显示器在整个视野中有着一致清晰度不同的是，VR中并不会这样，MTF会随着远离透镜中心而逐渐降低。

　　因此，在VR中就需要中心和非中心都有着较高的MTF。在Quest Pro上，中心区域的MTF为0.98，边缘区域MTF为0.85，对比Quest 2分别提升25%和50%。PS：测量是在5 lp/mm下。

3，对比度

　　对比度是光学系统最亮的白色和最暗的黑色之间的亮度对比，比值越高，对比度越好。为了尽可能提升VR的对比度，Quest Pro配备了支持局部调光的mini LED技术，500多个LED背光可独立控制，这让对比度提升了75%，提供更好的暗场表现。

　　Quest Pro采用了三层偏振膜，其中一层位于显示屏上，另外两个位于透镜模组上，目的是尽可能减少鬼影。 4，色彩

　　VR头显的色彩质量同样通过色域来衡量，色域代表着整个显示系统内可以现实的光谱范围。色彩准确性越高，代表着能够按照预期重现颜色和阴影的能力越高。

　　Meta Quest Pro支持DCI-P3色域，是Quest 2的1.3倍。(这里居然没有公布具体值，看来表现并不会特别突出)。 5，缩短光路

　　Meta Quest Pro采用两片式Pancake结构，和10层光学镀膜，这个是Reality Labs Research花费了2年的时间开发，然而适用于Pancake和偏振光学元器件还有很多工作要做，这一过程最终花了4年时间。

　　虽然研究团队可以不考虑成本、重量等因素展示未来5-10年的原型，但产品团队必须提供可行的设计和量产方案。因此产品团队面临的不是一个成品，而是一堆透镜和偏振膜堆栈。虽然Pancake和偏振光学不是新鲜技术，但因为在VR中大规模量产提升很多挑战，也有没有供应商生产这些零件，因此需要精确的加工和组装。

　　也就是说，Meta的产品团队在数年里和行业内合作，从头开始创建了供应链，并提升了对方的制造能力。据悉，目前Meta有超过350项光学相关专利。

　　总结来说，VR的光学显示是一项系统化的工作，并不是仅需要关注某一个零部件。Meta的目标市最大化整体用户体验，保留最佳的视觉体验，随着Infinite Display技术不断改进，出现在Quest Pro上的Pancake透镜和偏振光学模组将可以搭配更高分辨率的屏幕，届时PPD将有显著飞跃。

　　参考：Meta