Oculus-Forschung: Facebook testet Display-Technik gegen Pixelraster
Der bei vielen VR-Brillen auftretende Fliegengittereffekt beeinträchtigt Seherfahrung und Immersion. Facebook erprobt einen neuen, ungewöhnlichen Lösungsansatz für das Problem.
Weil VR-Displays direkt vor den Augen platziert sind und durch Linsen auch noch vergrößert werden, erkennt man bei genauem Hinsehen einzelne Bildpunkte, deren Zwischenräume sowie die Pixelstruktur des Bildschirms. So entsteht der berüchtigte Fliegengittereffekt.
So sieht der Fliegengittereffekt bei älteren VR-Brillen aus. | Bild: University of Arizona / Facebook Reality Labs
Seit Oculus Rift und HTC Vive hat sich die Auflösung von VR-Displays signifikant verbessert, sodass bei neuesten Geräten wie Oculus Quest 2 (Test) und HP Reverb G2 (Test) solche Artefakte wenig oder kaum mehr stören. Mit höheren Auflösungen steigen aber auch die Hardware-Anforderungen.
___STEADY_PAYWALL___Eine andere mögliche Lösung gegen den Fliegengittereffekt sind Weichzeichnerbeschichtungen für VR-Displays, wie sie Samsung bei der Odyssey+ (Bildvergleich) einsetzte. Sie gehen nicht auf Kosten der Rechenleistung, haben aber den Nachteil, dass das Bild an Schärfe einbüßt.
Blitzschnelle Mikrobewegungen
Forscher der University von Arizona und FRL Research erproben daher einen neuen Lösungansatz: ein VR-Display, das sich in sehr hoher Geschwindigkeit mechanisch bewegt und dadurch Pixellücken füllt, ohne dass das Auge dies wahrnimmt.
Ein einsatzfertiger VR-Brillenprototyp existiert noch nicht. Den Wissenschaftler ging es in erster Linie darum, die technische Machbarkeit zu beweisen und Methoden zu finden, mit denen die visuelle Verbesserung objektiv gemessen werden kann.
Die Forscher entwickelten eine Vorrichtung, die ein VR-Display 120 Mal in der Sekunde kreisförmig bewegt. Der Durchmesser dieser Kreisbewegung wurde so bestimmt, dass die einzelnen Bildpunkte während der Bewegung die Pixellücken optimal füllen.
Die Wissenschaftler erprobten darüber hinaus ein zweites, komplexeres Bewegungsmuster, bei der die Bildpunkte x-förmig mit leichten Pixelüberlappungen verschoben wurden. Laut den Forschern sind weitere Bewegungsmuster denkbar, basierend auf spezifischen Charakteristika von Displays.
Eine Veranschaulichung der beiden Bewegungsmuster. | Bild: University of Arizona / Facebook Reality Labs
Vielversprechende Resultate
In einem nächsten Schritt mussten die Forscher Methoden finden, mit denen die Reduktion des Fliegengittereffekts objektiv gemessen und beurteilt werden kann. Sie setzten zunächst Kameras ein, die Anfang und Ende einzelner Subpixel sowie deren Zwischenräumen festhalten sollten, der Bildsensor erwies sich jedoch als nicht genau genug.
Sie verlegten sich deshalb darauf, minimale Unterschiede im Kontrast zu messen. Die Forscher gehen davon aus, dass ein geringerer Kontrast ein Indiz für weniger Fliegengittereffekt ist, da das bewegliche Display die Lücken zwischen den Pixeln füllt.
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Auf Vergleichsbildern ist der qualitative Unterschied zwischen den drei Modi zu erkennen: einmal ohne das bewegliche Display, einmal mit den beiden Bewegungsmustern.
Das zweite Bewegungsmuster sorgt für mehr Schärfe und Details, während das erste ein weicheres Bild zeichnet. | Bild: University of Arizona / Facebook Reality Labs
"Mit passender Anwendung mechanischer Bewegung kann der Fliegengittereffekt qualitativ reduziert werden", resümieren die Forscher. In Zukunft wollen sie die Bildverbesserung zusätzlich mit Hilfe von Nutzerstudien beurteilen.
Ob und wann bewegliche VR-Displays den Weg in erschwingliche Produkte finden, ist nicht bekannt. Bis es so weit ist, dürften hochauflösende Mikrodisplays den Fliegengittereffekt eliminiert haben. Es bliebe immerhin noch der Vorteil, dass ein makelloses Bild auch ohne hochauflösendes Display möglich ist.
Die wissenschaftliche Arbeit ist frei im Internet zugänglich.
Quelle: Nguyen et al. / University of Arizona / Facebook Reality Labs, via: Road to VR
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