Karl Guttag评Vision Pro(三)：为什么飞机上VR观影体验不佳？

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在过去的25年里，AR/VR头显显示技术迅速发展，屏幕规格不断提高。根据之前的预测报告，预计到2023年，VR头显的安装数量将达到大约2500万台。尽管如此，相比于无处不在的手机，我们几乎看不到周围有人随身携带AR/VR头显，只有极少数爱好者、从业者才可能在飞机、火车上用头显看电影。

尽管如此，苹果在WWDC 2023的Vision Pro宣传视频中，自信的演示了在飞机上使用XR头显的潜在场景。确实，使用头戴式显示器观看电影比使用平板电脑更具沉浸感，从理论上讲，它能够减少周围环境的干扰，并且对外观也很酷。然而，由于XR头显在人体工程学和显示技术等方面存在限制，很少有人会在飞机上使用XR头显。近期，AR/VR光学专家Karl Guttag在一篇新文章中解释了这一现状背后的原因，这也是他点评苹果Vision Pro头显的第三篇。

为什么你看不到飞机上VR观影的人

Glasstron背景透视效果

Guttag指出，在过去30年前，索尼Glasstron等穿戴显示器/近眼显示器已经出现，Glasstron搭载了800x600分辨率（SVGA）显示屏，分辨率与当年大多数笔记本电脑差不多，甚至高于当时所有电视。此外，我们还提供了部分环境透视功能（基于高透光LCD/LCD快门技术）。

根据Guttag的观点，当你在飞机上看到有人戴上头显，这可以被视为AR/VR进入主流的一个明显的迹象。飞行常客通常来自中产阶级或更高收入群体，他们更倾向于购买最新的数码电子产品。

尽管VR头戴设备的显示效果越来越好，到了2023年VR活跃用户已经达到一定量级，但是我从来没有看到有人在飞机、火车上使用VR的人（VR发烧友除外），这是为什么呢？成本并不是最主要的原因，一定还有其他原因，比如人体工学等因素。

事实上，乘客在飞机上使用平板电脑和手机更为普遍，而非使用VR头盔。尽管一些机场也有VR设备展厅，但实际购买和使用的人不多。除了价格之外，出现这种情况可能是由多种因素导致的，比如人体工学、使用模式等方面也存在潜在的限制。的确，VR的分辨率用来看电影并不够理想，但并未阻止部分人们用头显观影，或许可以假设，大多数人没这么做可能与其他因素有关。

Guttag认为，苹果在WWDC发布会上宣传VR观影的这个应用场景并不意外，因为这在过去25年中很多家公司都有尝试。尚无法确定Vision Pro是否能够通过先进的硬件配置和更优越的人体工学来改变当前情况。

人眼注意力和屏幕尺寸的关系

舒适的观影体验，需要考虑到人眼正常视场角范围。

Guttag指出，人眼视场角内最清晰的区域（视网膜中央凹）仅占2°，你眼前看到的图像是眼球通过扫视、跳动等微动作捕捉并拼凑在一起的结果。为了保证人眼舒适性，电影屏幕所占的理想视场角大约在30°到40°之间，这也为潜在的AR/VR头显设计提供了灵感。

报纸专栏宽度占人眼FOV约6.6°

而佐治亚理工学院教授Thad Starner曾指出，受制于眼球运动的机械限制，显示屏的水平FOV不应超过55°，其中有效的眼动范围只有45°，而舒适的观看区域可能不超过10°到20°左右。

舒适观看时间与FOV大小关系

也就是说，由于看电影是一个长时间凝视/无需转头的过程，在VR中看电影实际上不像VR游戏那样需要那么大的FOV。当人们长时间盯着40°到50°高分辨率画面时，他们很快就会感到视觉疲劳。

因此，电影画面最好保持在20°水平，当画面超过30°时，用户可能会需要转头看，而不会转动眼球，这情况在电影院前排、或者大尺寸显示器上同样存在。换句话说，在不转头的情况下，人眼主要注意在屏幕中心30°范围的画面，超出的FOV虽然可以营造沉浸感，但人眼难以捕捉其细节，一定程度上是多余的。

作为对比，SMTPE标准定义高清电视的最佳观看角度也只有30°，THX定义则在40°。

而在电影院中，前排座椅看到的电影画面大约60°，因此人们更愿意坐后排，避免因屏幕占视野范围过大而频繁转头。相同的例子，Quest 2的FOV大约90°，如果将电影画面填满整个视场角，那么很大程度上会导致人眼视觉疲劳。

PPD低于视网膜分辨率

一般而言，人们用60ppd来描述20/20视力下人眼视网膜的分辨能力水平。根据苹果公司公布的数据，双屏共2300万像素，屏幕比例约7:6，单屏分辨率约3680×3150，那么估算出Vision Pro的PPD约35-42之间。

尽管此水平超出主流VR头显（Quest 2的PPD约为21），但在观看电影方面仍不够理想。在实际观看时，图像边缘锯齿应该会肉眼可见。有人反馈称，与PPD35-40左右头显相比，使用Vision Pro头显时也存在纱窗效应。

观看距离与FOV关系

据此前的一些猜测，Vision Pro的视场角单眼90°左右（双眼约106°），单眼水平3680个像素，依据THX 40°视场角标准，人眼中间的清晰区域约水平1635像素，而SMTPE的30°标准，清晰区域水平约1226像素。与此相对，人眼中间清晰区域的像素数量不足1080p，导致图像边缘可能会出现锯齿效应等问题。

尽管Vision Pro宣称单眼拥有比4K电视更多像素，但在播放电影时，实际上适合人眼观看的清晰区域（HTX或SMTPE标准）的像素数量并不高。若电影在头戴式显示器中充满视野，观影感受会比坐在电影院前排更近，容易导致视觉疲劳。

不过Guttag也表示：分辨率低和锯齿问题并不严重，这些问题并不是妨碍人们使用VR观音的主要因素。

前庭眼反射（VOR）

通常，人体通过三种感官来保持平衡，其中内耳器官的前庭感知（VOR）可识别头部的方向，以及哪个方向是上方。如果人眼前看到的运动与前庭系统感知到的运动不相符，就容易引起恶心、眩晕等症状，晕车、晕机、晕船也是类似的概念。

VOR原理

VOR是人体的生理反射，特点是可以保证人在运动过程中，眼球可通过同步的反向运动，将视觉目标准确、稳定固定在视网膜黄斑处。即使你的头部在运动，这项技术可以像相机防抖云台一样稳定人的视线，使你能够阅读文档。

当一个人仅仅通过头部和眼球运动来追踪图像或物体时，VOR的效果通常会受到抑制，因为VOR主要依赖于内耳的方向检测。换句话说，由于AR/VR头显主要根据用户眼球和头部运动来动态渲染图像，显示的内容可能会导致内耳、眼球检测到的数据不一致，从而引起晕动症。

尽管苹果宣称通过R1芯片大幅消除传感器和显示器之间的延迟，但目前还不确定Vision Pro的眼球追踪系统能否检测到细微的眼跳、扫视动作，或是能否与头部追踪数据结合，实时模拟人眼的VOR效果。

Guttag强调，在飞机等长途的移动环境中，前庭相关的晕动问题可能会进一步恶化。为了有效缓解晕动症状，Vision Pro需要能识别用户内耳前庭感知到的运动。

VR观影：妥协的体验

简单来讲，在VR头显中看电影主要有两种形式：

在大视野头显上，放大至全屏并填满VR屏幕的方式不适合，体验效果较差。而且无论是否锁定屏幕位置，体验都不友好；

另一种是锚定至合适的位置，如将电影屏幕缩小至传统屏幕的标准：30°-40°FOV，那么便可一定程度减少视觉疲劳，允许用户灵活转动头部。不过如果转头幅度过大，虚拟屏幕可能会被不自然切断。而且，这也非常考验头显定位追踪的延迟以及是否容易带来晕动症。

不管哪种方式，在Vision Pro头显上，由于PPD限制，图像锯齿都可能肉眼可见。当虚拟场景中重新采样2D/3D电影时，分辨率可能会进一步降低，并可能产生运动/时间伪影。Guttag指出，Vision Pro将24帧的影片插帧实现96Hz刷新率，这可能会造成额外的视觉伪影。

苹果在WWDC上展示了FOV大约70°-90°的《阿凡达》电影demo，这种观影形式长期的体验感可能不舒适。

人体工学问题

在乘飞机时，由于飞行时间至少几个小时，在这种长时间空气不流通的场景中，如果让人一直佩戴有一定重量、贴脸、且会散发热量的头显来看电影，体验感可能并不理想。

考虑到Vision Pro的分体设计，电池仅续航2小时，可能无法完整观看一部电影。而且，电源线也可能妨碍使用，甚至意外断开连接。

更重要的是，飞机上的空乘人员、乘客可能会来回走动，每当有人靠近你时，都可能触发Vision Pro透视模式，打破观影的沉浸感。

便携性方面，尽管据体验者预测Vision Pro重量大约在453-680g之间，比Macbook Pro轻几倍，但由于头显要厚的多，实际上可能比笔记本电脑更占空间。此外，为了避免Vision Pro在携带过程中碰撞，还需使用保护套进行保护。

Karl提出90/90原则，90%的精力可以解决90%问题提升产品体验，而另外10%的问题同样需要90%精力完成，这10%的问题付出工作量并不成正比。虽然Vision Pro在显示屏幕、延迟、眼球追踪等方面可能比竞品更好，但人们更喜欢通过直视的设备上看电影。因此，想要想实现更完善的视觉体验，还要投入更多倍的努力。参考：KG

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