Virtuální realita s 18 megapixely na jedno oko: OLED panel s 3840 × 4800 body, 1443 PPI

0

Brýle pro virtuální realitu nevyvolaly zatím takovou revoluci, jaká se možná čekala. Z části za to možná může relativně nízké rozlišení, které momentálně používají, takže vizuální kvalita VR obsahu není úplně dechberoucí. Rozlišení se zlepšují (viz například HTC Vive Pro nedávno), ovšem nijak rychle. Firmy LG Display a Google ale nyní představily displej vyvinutý speciálně pro virtuální realitu, který by mohl příchod „budoucnosti“ hodně uspíšit.

 

1443 bodů na jeden palec

Společný projekt těchto dvou firem byl odhalen na výstavě Display Week 2018 a jeho cílem je vyrobit pro VR displej, který by byl proti těm dnešním mnohem blíž k ideálu. Ačkoliv není úplně jasné, kdy by se měl dostat do výroby, šlo by o nejpokročilejší panel dneška: OLED matrici s úhlopříčkou 4,3 palce a rozlišením 4800 × 3840 bodů (18 megapixelů). Tento panel by byl použit pro každé z očí a měl by při použití optiky s ohniskovou vzdáleností 40 mm poskytnout zorné pole zhruba 120° × 96°. Obvykle by ale asi byl instalovaný na výšku, tedy v orientaci 3840 × 4800 bodů.

Panel má pravděpodobně rekordní hustotu, na jeden palec připadá 1443 pixelů, rozteč je jen 0,0176 mm (17,6 µm). Nejde ale o matrici se standardními plnými subpixely (tj. s červenou, modrou a zelenou LED). Místo toho je použito uspořádání obvyklé v mobilních displejích – každý pixel obsahuje zelený subpixel a k tomu na střídačku buď modrý, nebo červený (každý má rozměr 17,6 × 8,8 µm). Pro výrobu jsou použité bílé organické LED, takže každý subpixel je konstrukčně stejný a barevný odstín zajišťují filtry. Podrobnosti o panelu a o různých výzvách, které konstrukce tak jemného rastru klade, probírá tento (poměrně dlouhý) referát.

Parametry OLED displeje pro VR brýle vyvinutého ve spolupráci LG a Googlu
Parametry OLED displeje pro VR brýle vyvinutého ve spolupráci LG a Googlu

Podle studie obou firem by skutečně ideální panel pro VR aplikace měl mít rozlišení ještě větší. Limity lidského oka by měly ležet okolo 9600 × 9000 bodů se zorným polem 160° × 150°, s roztečí pixelů 11,6 µm (2183 bodů na palec). I nynější bezprecedentně hustý návrh OLED panelu by se tedy pro VR aplikace dal ještě hodně vylepšit. Nicméně i přiblížení se někam na půl cesty by mělo mít výrazný dopad na kvalitu VR obsahu. Skok proti první generaci brýlí s rozlišením zhruba 1080 × 1200 bodů na každé oko by pravděpodobně měl být větší, než co přinesou další zlepšení.

Srovnání parametrů displeje (vpravo) s teoreticky ideálním panelem pro VR vyčerpávajícím schopnosti lidského oka
Srovnání parametrů displeje (vpravo) s teoreticky ideálním panelem pro VR vyčerpávajícím schopnosti lidského oka

Panel představený Googlem a LG vykresluje barvy se 10bitovým rozlišením na jednu složku (celkem tedy 1,07 miliard odstínů, gamut bohužel uveden není) a měl by mít rychlejší odezvu něž mobilní OLED panely díky úpravám matrice; potřebuje také samozřejmě speciální elektroniku. Kontrast panelu je vyšší než 15 000:1 a typický jas okolo 150 cd/m², což je při 20% výkonu diod.

Na této fotografii by měl být prototyp 4,3palcového OLED displeje s rozlišením 4800 × 3840 bodů
Na této bohužel ne zrovna nejkvalitnější fotografii by měl být reálný prototyp 4,3palcového OLED displeje s rozlišením 4800 × 3840 bodů

Fotografie stejného obrazu skrz optiku (ale zřejmě bez kompenzace pro VR zobrazení)
Fotografie stejného obrazu skrz optiku (ale zřejmě bez kompenzace pro VR zobrazení)

Problémy s propustností, komprese, foveated rendering

Obnovovací frekvence hodně důležitá pro VR hry (méně už asi pro 360° video) je 120 Hz, nicméně třeba v headsetech založených na mobilních ARM čipech (jako Lenovo Mirage Solo, Oculus Go) by mohla být omezena třeba jen na 75 Hz kvůli výkonu GPU. Při enormním rozlišení vyvstává problém i s dodávkou dat – a dokonce už i s obnovováním jednotlivých pixelů – takže limitem bude asi i propustnost různých rozhraní, kterými by displej byl připojen ke grafice. Pravděpodobně by asi musela být použitá komprese obrazu jako právě uvedená technologie VDC-M.

Na jisto se zdá se počítá s využitím tzv. foveated renderingu, kdy se s plným rozlišením vykresluje jen místo, kam je upřen pohled, kdežto periferní části obrazu mají rozlišení sníženo. Tyto oblasti se přenášejí do elektroniky displeje na svém nativním sníženém rozlišení a interpolace na rozlišení panelu je prováděna až přímo displejem místo GPU, tudíž toto opatření také snižuje datové nároky na propustnost, nad rámec toho, že snižuje výpočetní náročnost. Nevýhoda by byla, že by displej bez snížení obnovovací frekvence jednoduše nedokázal použít plné nativní rozlišení na celé ploše (třeba pro přehrávání videa).

Fungování Foveated Rendereingu
Fungování foveated rendereingu

Tento OLED panel je zatím prototyp či koncept. Bohužel ani LG, ani Google, nedávají žádný výhled na to, kdy by se mohl sériově vyrábět. A ani neříkají nic o tom, kdy by se dala očekávat zařízení, v nichž by byl osazen. Kromě jeho praktické vyrobitelnosti bude také samozřejmě problém takové brýle zásobovat obrazem, 3D herní grafika na rozlišení 7680 × 4800 bodů při 75 – 120 Hz by od GPU potřebovala dnes nedostupné výkony. Zda takovéto brýle budou k mání za dva roky, nebo třeba už za jeden, to těžko říct.

Virtuální realita s 18 megapixely na jedno oko: OLED panel s 3840 × 4800 body, 1443 PPI
Ohodnoťte tento článek!
4 (80%) 14 hlas/ů