Команда исследователей из Кембриджа, Дарема, Инрии, Университета Лазурного Берега, Беркли, Ренна и Массачусетского технологического института разработала новый метод усиления воспринимаемого контраста в ВР-очках. Он может компенсировать переход рынка от OLED-дисплеев к более дешёвым жидкокристаллическим матрицам.
Исследователи используют стереозрение человека путём внесения различий в кадры, видимые каждым глазом. По их словам, мозг разрешает конфликт несовпадения, усиливая воспринимаемый контраст.
ЖК-дисплеи имеют свои преимущества: у них более высокая плотность пикселей, меньше эффект москитной сетки, ниже цена. Но ради этого производителям устройств пришлось смириться с пониженной относительно органических светодиодов контрастностью, менее глубоким чёрным цветом, уменьшенной скоростью полной смены изображения.
Новый метод визуализации назвали DiCE, что означает «Дихоптическое усиление контраста» (дихоптическая стимуляция зрительной системы предполагает отчётливо различающиеся стимулы для каждого глаза). В статье, опубликованной в журнале ACM Transactions on Graphics, исследователи утверждают, что метод имеет «ничтожно малые вычислительные затраты и может быть непосредственно использован при визуализации виртуальной реальности в реальном времени».
Методы тонального отображения, по словам учёных, могут повысить воспринимаемый контраст, но слишком медленны и требовательны к ресурсам для практического использования в рендеринге виртуальной реальности. Вместо этого предлагается использовать естественное поведение человеческой системы стереоскопического зрения, чтобы заставить её воспринимать окружение с повышенной контрастностью.
Обычно цель ВР-очков состоит в воспроизведении точных парных стереоизображений. Если изображения для каждого глаза имеют неожиданные различия, это создает так называемое бинокулярное соперничество (феномен, возникающий при условии, когда каждому глазу предъявляется свой стимул; в какой-то момент времени один из этих стимулов становится доминирующим, а восприятие второго подавляется). Оно может принести неудобства, поскольку мозгу трудно правильно сливать два кадра в один объёмный. Метод DiCE одновременно повышает контраст и предотвращает бинокулярное соперничество.
Ключевым компонентом метода является выяснение того, как визуализировать изображения для повышения контрастности без значительного бинокулярного соперничества. Исследователи говорят, что разработали способ определять факторы, которые приводят к бинокулярному соперничеству, а основываясь на этом знании реализовали усиление контрастности в обход негативных эффектов.
Основной проблемой нашего подхода является достижение правильного баланса между усилением контраста и визуальным дискомфортом от бинокулярного соперничества, — пишут учёные. — Для решения этой проблемы мы провели психофизический эксперимент, чтобы проверить, как контент, параметры наблюдателя и параметры кривой тона могут влиять на бинокулярное соперничество, вытекающее из дихоптического представления. Мы обнаружили, что соотношение наклонов кривой тонов может предсказать бинокулярное соперничество, позволяя нам легко контролировать форму кривых дихоптических тонов.
После перепроверки данных они заявили:
Наши результаты ясно показывают, что наше решение более эффективно в повышении контрастности и в то же время намного более эффективно [чем предыдущие методы]. Мы также провели оценку в очках виртуальной реальности, где пользователи указывают, что наш подход явно улучшает контраст и глубину по сравнению с базовым уровнем.
Исследователи полагают, что их находка хорошо подходит для рендеринга виртуальной реальности, отмечая, что «поскольку тональное отображение обычно является частью конвейера рендеринга, наша техника может быть легко объединена с существующим рендерингом ВР/ДР практически без [вычислительных] затрат». Команда уже опубликовала пакет Unity Asset для всех интересующихся.
Авторы проекта: Фанчен Чжун (Fangcheng Zhong), Джордж Алекс Коульерис (George Alex Koulieris), Джордж Дреттакис (George Drettakis), Мартин С. Банкс (Martin S. Banks), Мэтью Чамби (Mathieu Chambe), Фредо Дюран (Fredo Durand) и Рафаль К. Мантиук (Rafał K. Mantiuk).
Полный отчёт об исследовании доступен в PDF.
Не пропускайте важнейшие новости о дополненной, смешанной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Telegram, ВК, Twitter и Facebook!
