Все VR-гарнитуры имеют одну и ту же функцию — переносить человека в другой мир с помощью звуков и изображений, обманывая наши органы чувств.
HMD (наголовные дисплеи) используют определенную технологию отображения, и то, какую именно технологию выберет производитель для своей гарнитуры, будет влиять на картинку в вашем шлеме.
На рынке есть три основные технологии отображения: ЖК-дисплей (LCD), OLED и проекция на сетчатку. Разберемся в каждой из них.
LCD — жидкокристаллические дисплеи
ЖК-дисплеи существуют уже давно, но только в начале 2000-х они начали набирать популярность. Основная причина этого была в том, что ЖК-дисплей намного уступал другим технологиям отображения на протяжении долгого времени. Ноутбуки 90-х годов были одним из первых практических применений потребительских ЖК-экранов для компьютеров. Их легкий вес и низкие требования к мощности стоили многих визуальных недочетов. К сожалению, эти монохромные ЖК-дисплеи были нечеткими, двоились и в целом выглядели не так здорово.
Современные ЖК-панели HD и UHD стали тоньше, легче и четче, чем когда-либо. Качество изображения даже на ЖК-панелях начального уровня феноменально, и даже в бюджетных смартфонах будет встроен ЖК-дисплей 720p или 1080p.
Как работает LCD-технология
LCD (жидкокристаллические дисплеи) используют вещество, известное как жидкие кристаллы, которое может принимать ряд различных «под-состояний» между жидкой и твердой фазами. Эти различные подфазы также изменяют свет, который проходит через жидкие кристаллы, предсказуемым образом.
Если вы внимательно посмотрите на ЖК-дисплей, вы заметите, что он состоит из крошечных отдельных точек, известных как «пиксели». Панель ЖК-дисплея имеет фиксированное количество пикселей, которое известно как собственное разрешение дисплея.
Жидкие кристаллы изменяют состояние при подаче к ним электричества. Каждый пиксель состоит из нескольких подструктур, управляемых крошечными электронными компонентами. Умело манипулируя этими кристаллическими субпикселями, ЖК-панель может создавать изображения. Каждый отдельный пиксель может принимать один из миллионов цветов и различных уровней яркости.
Свет в ЖК-дисплеях
ЖК-панели не могут создавать свой собственный свет. Пиксели этих дисплеев используют свет, который проходит через них, что означает, что мы должны обеспечить этот свет.
Благодаря достижениям в области светодиодной (LED) технологии мы больше не используем холодные катоды для освещения. Вместо этого большинство новых ЖК-панелей имеют невероятно чистые и яркие светодиоды, разбросанные по краям экрана.
Не существует «LED-дисплея». Такое выражение означает, что это ЖК-дисплей со светодиодной (LED) подсветкой. Тот факт, что ЖК-дисплей нуждается в подсветке, является одной из основных причин, по которой эти экраны не могут отображать истинный черный цвет. Даже если данный пиксель полностью выключен, некоторый свет все равно проходит через него, оставляя черный цвет ближе к темно-серому.
У ЖК-дисплеев есть несколько видов матрицы. Самые популярные из них: TN-матрица и IPS-матрица.
TN-матрица для VR
Дисплеи с TN-матрицей являются наиболее распространенным типом ЖК-дисплеев. Эти дисплеи имеют малое время отклика и высокую энергоэффективность. Например, игровые мониторы, которым требуется высокая частота обновления, как правило, имеют TN-матрицу. Общая яркость таких экранов также превосходит другие типы ЖК-дисплеев.
С другой стороны, дисплеи с TN-матрицей имеют относительно блеклые цвета и хуже углы обзора по сравнению с другими.
Дисплеи с TN-матрицей популярны для использования в виртуальной реальности из-за их скорости. TN-матрица с временем отклика в 1 миллисекунду, способная показывать не менее 90 кадров в секунду, — отличный выбор для VR. Малый угол обзора не проблема для VR-экранов, потому что относительный угол между глазами и экраном фиксирован.
Точность цветопередачи — это недостаток, который становится проблемой только тогда, когда VR переходит в сферу серьезной творческой работы. Использование TN-матрицы также помогает снизить стоимость VR-гарнитур.
IPS-матрица для VR
Дисплеи с IPS-матрицей обычно лучше, чем с TN-матрицей с точки зрения качества изображения. Цветопередача лучше, то же касается и углов обзора. Современные дисплеи с IPS-матрицей также лучше отображают черный цвет.
Обратной стороной IPS-матрицы является то, что такие дисплеи имеют значительно более длительное время отклика и более низкую частоту обновления в целом. Найти монитор с TN-матрицей с частотой 90 Гц, 120 Гц и даже 144 Гц — не сложно. Сложно найти бюджетные экраны IPS с частотой более 75 Гц, поэтому такие дисплеи не очень популярные для шлемов виртуальной реальности.
OLED-дисплеи
Органические светодиодные дисплеи (OLED) относительно новы по сравнению с LCD-мониторами. Обе технологии представляют собой цифровые плоские панели с фиксированным собственным разрешением.
OLED-дисплеи используют совершенно другой принцип работы. Они используют органический материал, который излучает свет, когда через него проходит электрический ток.
ЖК-дисплеи не излучают собственный свет. У OLED-дисплеев такой проблемы нет, поскольку они создают собственный свет. Это также означает, что эти экраны могут быть невероятно тонкими, поскольку им не нужен дополнительный слой электроники, предназначенный для освещения.
Вдобавок ко всему, OLED-панели могут отображать настоящий черный цвет, потому что отдельные пиксели могут быть отключены, и никакой свет через них не проходит.
Как и в случае с ЖК-технологией, существуют подтипы OLED. В основе OLED — пассивные (PMOLED) и активные (AMOLED) матрицы управления ячейками.
PMOLED — OLED с пассивной матрицей
Дисплеи PMOLED имеют упрощенный дизайн управления: аноды, расположенные строками, и катоды, расположенные столбцами, каждое пересечение которых является OLED-диодом. Строки дисплея управляются последовательно. По сути, это означает, что эти дисплеи являются самыми дешевыми в изготовлении.
Их часто используют в небольших устройствах, таких как умные часы и другие с экранами от трех дюймов и меньше. Такие дисплеи имеют маленький срок службы и низкую энергоэффективность, что не проблема на крошечных часах, но сильно отражается на использовании телефонов, планшетов или телевизоров. Для VR-гарнитур не используют PMOLED-дисплеи, но если вы когда-нибудь увидите его — избегайте такого устройства.
AMOLED — OLED с активной матрицей
Технология AMOLED используется в телефонах и дорогих телевизорах. AMOLED-технология помещает матрицу OLED на слой TFT или «тонкопленочных транзисторов». Обычно каждый OLED имеет два транзистора, которые останавливаются и запускают накопительный конденсатор.
AMOLED-дисплеи имеют потрясающий уровень черного, очень малое время отклика и идеально подходят для VR. Вот почему компании, такие как Vive и Oculus, используют эту технологию в своих гарнитурах. Цвета, как правило, перенасыщены, к тому же AMOLED-дисплеи стоят немного дороже, но в целом они идеально подходят для потребительской виртуальной реальности.
Retinal Projection (не путать с дисплеем Retina)
Что, если нам не нужен больше экран перед глазами, чтобы увидеть изображение?
Это идея лежит в основе технологии вывода изображения с помощью проекции на сетчатку глаза —фотоны попадают на сетчатку, которая действует как проекционный экран. На рынке уже есть один HMD-дисплей, который использует проекцию сетчатки. Он называется Avegant Glyph, но это не гарнитура VR, а скорее большой монитор, плавающий у вас перед глазами. Проекция сетчатки является технологией с большим потенциалом для VR, которая сможет решить много проблем, связанных с HMD-мониторами.
Световые поля — будущее дисплеев
Когда вы делаете снимок с помощью камеры, датчик фиксирует положение фотонов, попадающих на него через объектив после фокусировки. Вот почему мы получаем одно двухмерное изображение. Один ракурс, одна картинка. Однако свет не двумерен. В пространстве фотоны повсюду — отскакивают от того, от другого и, как правило, проникают во все со всех сторон.
Световое поле — это описание света, текущего во всех направлениях через каждую координату в этом пространстве. Это способ смотреть на свет так же, как мы смотрим на магнитные поля.
Световые поля очень важны для будущего VR. Уже существуют камеры, которые фиксируют световые поля, а значит, можно создавать настоящие 3D-записи для просмотра в системе VR. Световые поля уже вызывают восторг у людей, занимающихся смешанной реальностью. Они позволят по-настоящему бесшовно смешивать реальное и виртуальное.
Всего 100 лет назад мы придумали, как создать аналоговый фильм и проецировать его. Теперь кажется, что каждый день появляется новый способ генерировать изображения.
