由PSVR看虚拟现实显示

签约作者：薛冰洁

PlayStationVR的上市时间日益临近（北京时间10月13日），技术控VR饭们早已按耐不住。经过几轮的预售，PSVR在未出阁前已然火爆全球。连北美游戏零售连锁巨头GameStop也毫不夸张地以“创历史”，“分分钟售罄”等词语来形容预售的火爆。随着PSVR的大受追捧，加上今年先行发布的Oculus Rift CV1和HTC Vive，VR市场将呈现三足鼎立之势。与此同时，关于VR显示的讨论也是热火朝天：即将上市的PSVR是好是坏，其显示模式于其他两款头戴设备有何不同？如今VR显示的缺陷在哪里？VR显示的发展趋势又将怎样？今天我们就三大设备显示屏幕的比较来对这些争论进行一一探讨。

PSVR：像素太低

先来一张技术参数表镇楼

PSVR、Oculus Rift和HTCVive这三款VR设备都运用了OLED屏幕。OLED有着黑电平更深，画面更亮，屏幕更薄的特性，非常适合VR设备。值得注意的是，PSVR虽然是三款设备中屏幕最大的，分辨率却最低，比起其他两款设备，单眼就少了259200个像素点，只达到Oculus上一代产品DK2的分辨率水准。由此看来，PSVR的显示效果似乎应该比其他两款设备模糊很多。但是，不少试戴过PSVR的用户表示，PSVR显示效果相比于分辨率高很多的Vive和Rift并没有直观区别。原因在于分辨率并不是决定屏幕显示效果的唯一参数，接下来，我们可以通过子像素矩阵排列方式对三款设备进行对比。

子像素矩阵排列：RGB子像素矩阵 VS. PenTile子像素矩阵

子像素排列方式的不同（左：PSVR   右：Vive，Rift CV1）

在RGB条状子像素矩阵排列（RGB Stripe Subpixal Matrix）中每个像素点都有红绿蓝三色条状子像素；PSVR就是运用了这种显示模式。而PenTile子像素矩阵，则是在几何排列中通过相邻像素共子像素的方式，减少子像素个数，从而达到以低分辨率模拟高分辨率的效果；在HTC Vive和OculusRift屏幕采用的Diamond PenTile矩阵的排列方式中，每个像素点中包含两个子像素：一个绿色子像素，0.5个红色子像素（和相邻像素共用）和0.5个蓝色子像素（共用）。

那么让我们再算一次子像素数量。PSVR的单眼子像素数是960×1080×3 = 3110400个；而Rift和Vive的单眼子像素数则是1080×1200×2=2592000个，反而低于PSVR。

子像素排列方式真的重要吗？

子像素是显示屏幕的技术参数之一。传统意义的显示屏，如电视，电脑显示器，手机，人眼离屏幕距离较远，无法分辨出子像素点，所以对于这些显示设备，该参数并不重要。换而言之，人们购买电视时，完全不用纠结于子像素排列方式。相较而言，VR显示是贴近眼睛的设计，加之其镜头的放大效果，子像素点和像素点之间的缝隙就会变得清晰可见，玩家所见的影像就像隔着一层纱窗，严重影响沉浸感。这种情形被称为“纱窗效应”（Screen-Door Effect），可以用来解释日常手机的高清显示一旦带入Google Carboard就能看到明显的颗粒点。而不同的子像素排列方式会产生不同程度的纱窗效应，所以在VR设备中，子像素排列比于分辨率更加重要。

VR显示上的纱窗效应

让我们再回到RGB子像素矩阵排列和PenTile矩阵的排列方式中来。PenTile的设计虽然可以用低分辨率去模拟高分辨率的效果，但终归是取巧做法，会带来明显的纱窗效应，也使得Rift和Vive只能通过提高像素点密度来弥补PenTile带来的纱窗效应。而在同等像素密度下，RGB子像素排列方式的颗粒感减小(如下图)，纱窗效应明显少于PenTile模式。

例：三星Pentile和RGB Stripe的显示对比图

PSVR的显示是最好的吗？

通过参数表可以看出，三款VR显示设备的各项参数均有不同：除了不同的子像素排列模式和分辨率，与Vive和Rift相比，PSVR的视野范围小约百分之十，刷新频率高三分之一，延迟时间仅有18毫秒，加之使用的VR镜头不尽相同，图像的渲染也来自不同级别的GPU。这就好比川鲁淮粤四大菜系烹饪同一食材，很难评选最佳。不同的玩家对显示有着不同的感受，对纱窗效应的感知也因人而异。没有最好，只有最合适：有玩家认为Oculus Rift的显示要更清晰；也有用户认为使用PSVR没有直观的纱窗效应，沉浸感更好。要想分辨目前的VR三巨头显示效果到底哪一款最合适，只能玩家亲自试戴。

VR显示的发展趋势

在同等像素密度的情况下，RGB子像素排列方式的效果一定优于PenTile模式。虽然PSVR使用的显示屏幕还不能达到Vive或Rift使用的像素密度，目前的RGB子像素排列显示也确实存在像素点大，屏幕大而重，成本高的缺点，但PenTile模式只是为了达到高分辨率的一种妥协，显示不够清晰是其致命缺点。可以预见，高像素RGB子像素排列方式是VR显示的必然方向，在这一点上，索尼占据先机。

迈克尔·亚伯拉什的五年预测

2016年仅是VR元年，不管是OculusRift，HTC Vive还是PSVR，都只是初代用户级产品，显示缺陷固然存在。在刚刚结束的Oculus Connect 3中迈克尔·亚伯拉什预测，5年后的VR显示在分辨率，像素密度，视野等方面都会有质的改变。纵观显示屏幕的发展史，经历了多少年的产品升级，我们依旧在争论分辨率、对比度、延迟等参数对显示的影响，VR显示也会如此。终有一天，VR显示会达到彻底消除纱窗效应的分辨率，在此之前，先让我们好好享受VR的发展吧。

图片来自网络或视频截图

参考资料：

https://en.wikipedia.org/wiki/PlayStation_VR

http://www.digitaltrends.com/virtual-reality

http://www.tomshardware.com/reviews/vive-rift-playstation-vr-comparison,4513-3.html

http://wccftech.com/sony-dev-explains-ps-vr-screen-crisper-project-started-late-2010/

https://www.facebook.com/oculusvr/