VR解密
Rouyun Pan

為啥玩ＶＲ會頭暈？
• 當視覺感知與內耳前庭平衡互動不協調， 過度刺激影響
神經中樞，出現噁心、頭暈等症状群。稱之“暈動症;
Motion sickness"。

如何玩VR不頭暈
• 頭部轉動與眼睛視野要匹配。
• 研究指出，最低標準轉動頭部到轉動畫面的延遲需在 20ms 內。
• 假設頭部轉動速度為100度/秒，畫面更新率60hz，
20ms延遲 ->視野中物體的轉動延遲約2度。
• 效能指標：降低餘暉, 延遲, 提高畫面更新率, 解析度。

Interpupillary Distance 瞳距
• 對頭戴式顯示器而言，瞳距是重要的考量，影響對焦。
• 有90%的人，瞳距在60~70 mm 的範圍。

Field of View(FOV) 視野
• 人眼視野範圍水平角度124°，垂直角度120°。兩眼綜合視角約170°。
• 人眼的感光細胞分部並非平均分布，中央凹的部份還要比其他部分密集。
• 面對正前方, 15°為中心辨識角度，可明確辨識物體，15°~ 30°為有效角度，可看清物體存在，超過
30° 之外為餘光。

Resolution 解析度
• 根據現代學說 Curcio et al，人眼像素間距 (Pixel spacing) 約 0.39角分
(1度＝60角分＝3600角秒)
• 假設視角120°x120°, 所需解析度為（120x60/0.3) ^2 ~= 576 萬像素，
HD螢幕解析度1920×1080，約為 207 萬像素. 4K的螢幕方可接近人眼極限.
• FOV增加, 所需解析度也隨之增加。

Latency 延遲
• 頭轉動和視野變化的延遲不能超過20ms, 人眼會感覺不適。
• Oculus 建議VR系統要在 75 FPS以上。

Persistence 暫留,餘暉
• 螢幕像素點發光的時間, 由於人眼視覺暫留, 過長會導致動態模糊。
• LCD利用液晶翻轉來選擇性透過光線, 背光原理也無法做全黑; OLED則是主動式發光, 故
OLED 可以達到低餘暉(<=1ms)。
• 低餘暉要搭配高畫面更新率(>=75Hz), 否則會感覺畫面不連續。

Motion blur 動態模糊

反畸變 Correction of optical distortion
• 螢幕上的圖像透過透鏡放大時，圖像產生畸變。因此對圖像進行拉伸 曲， 樣投射到視網
膜上的就是沒有變形的圖像。
• 可以用多組透鏡進行校正，但會增加HMD重量。

反色散 Correction of Chromatic aberrations
• HDM使用時會在邊緣區域(邊緣位置)出現紅綠藍的色邊(色散現象)， 在使用高折射率材料時很容
易出現，如白光經過棱鏡後會被分成五顏六色的光線。
• 可對影像上的每像素都需要做一次反向色散的處理，但會增加了效能負擔。
• 或透過鏡頭設計來消除，如復消色差物鏡 (Apochromatic objective)。

Timewarp 時間 曲(1)!
• 在影像顯示之前，另外獲取一次旋轉 息，對圖像做處理，減少從旋轉到最後影
像輸出之間的延遲。
• 若系統不能維持足夠FPS, 可利用前一張 染好的畫面進行插補。

Timewarp 時間 曲(2)
• 利用此技術盡可能在低幀率的情況下保證延遲度，但只適用於「頭部旋轉」
（Rotation Timewarp）和小範圍慢速度的位置移動(Positional Timewarp)。
• 對於快速移動和動態物體，效果仍有限。對於動態物體，則會出現「重影」
效果。

Mobile VR 注意事項
• 不要降低FPS
• 使用Level of detail，剔除遮 部分，批次運算
• 減少物體數量，減少物體曲面
• 多用靜態物體，採用烘焙光照
• 使Draw Call保持100左右
• 小於100k的三角型面，可以採用高解析的紋理來彌補
• 使用物理引擎來避免CPU計算消耗過大