15 Oct 2017 23:31
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Visores
¡¡¡AVISO DE LADRILLO!!!
Una reflexión sobre el SDE y los PPD
Cuando hablamos en el foro sobre estos dos conceptos a veces lo hacemos como si fueran términos abstractos, pero sobretodo, como si fueran exclusivos de realidad virtual e imposibles de replicar en el resto de tecnologías. Lo cierto es que el SDE va de la mano con los PPD, ya que aumentan y disminuyen en igual proporción y en sentidos opuestos. Es decir, a más PPD, menos SDE y viceversa.
Por empezar por lo más básico, para quien no sepa lo que son los PPD (pixel per degree o píxel por grado en castellano), no son más que la cantidad de puntos que podemos ver por cada grado que alcanza nuestra visión. Es muy común usar el término para hablar sobre VR, pero lo cierto es que es igual de útil para cualquier tipo de display, pero SOBRETODO PARA DETERMINAR LA CALIDAD DE IMAGEN DE CUALQUIER VISUALIZACION.
¿Por qué el PPD es el mejor valor para determinar la calidad de imagen?.
Explicar todo esto de forma teórica me llevaría dos días, pero con un ejemplo se ve genial:
Si tenemos dos televisiones (una fullhd y otra 4k), ¿qué se ve mejor, la fullhd a tres metros, o la 4k a medio metro?. ¿La fullhd, verdad?. En la 4k a medio metro veríamos los píxeles y todos los defectos de la imagen.
La razón es que cuando vemos una pantalla fullhd a 3 metros tenemos un PPD mucho más alto que si vemos una pantalla 4k (de igual tamaño) a medio metro. La clave del valor PPD es que ENGLOBA LA RESOLUCIÓN Y EL ÁNGULO DE VISIÓN, y el ángulo de visión a su vez viene determinado por la distancia y el tamaño. Con esto no quiero decir que esos tres factores (resolución, tamaño pantalla, distancia) no influyan, todo lo contrario, son precisamente las tres variables más influyentes, pero el único valor que por sí solo es capaz de aproximar lo máximo posible la calidad de imagen son los píxeles por grado, ya que ahí están incluidos todos los demás.
Veámoslo con un ejemplo, de hecho voy a poner un ejemplo personal (*voy a hacer todos los cálculos con la resolución vertical para simplificar las cosas):
Tengo un proyector en mi salón que proyecta (valga la redundancia) una imagen de 120” a una distancia del espectador (o sea, yo) de 245cm. Sabiendo la distancia que hay entre yo y la imagen, el tamaño de la imagen (150cm de alto) y el número de píxeles que conforman la componente vertical de la imagen (1080pix) podemos calcular el número de puntos que vemos por cada grado de visión.
No me voy a poner aquí a dibujar los triángulos que se forman y resolver los senos y cosenos resultantes. Os pido por favor que os fieis de que los cálculos son correctos y los hice con mucho mimo. Además son cálculos MUY sencillos para quien sepa un poquito de matemáticas.
El resultado es el siguiente.
La pantalla que veo ocupa 36º de mi campo de visión vertical
La pantalla tiene 1080píxeles verticales.
Los PPD (píxeles por grado) de lo que estoy viendo son exactamente 30 (1080/36).
*El resultado no es casualidad, ya que lo configuré justo para tener esos 30PPD porque es el valor ideal por ofrecerte una sensación de pantalla gigante sin que se vea ningún píxel o defecto.
Hay algo que no puedo describir por aquí, que es la calidad de la imagen que veo. Bajo mi punto de vista es cristalina y resulta completamente imposible ver píxeles. Quiero decir con esto que aunque la visión humana puede distinguir hasta 60PPD, os aseguro que con 30PPD la calidad de imagen es soberbia.
Ni que decir tiene que si me muevo hacia delante o hacia atrás, cambio el tamaño de la pantalla o modifico la resolución del proyector todos estos datos cambiarían y darían resultados totalmente distintos. Es decir, si te empiezas a mover hacia atrás, por ejemplo, la cantidad de grados de tu visión que ocupa la pantalla sería menor y por lo tanto los PPD serían más altos. Si lo comparamos con la VR, alejarnos de la pantalla de nuestro salón sería como reducir el FOV, es decir, la cantidad de grados que abarca la pantalla que estamos mirando.
Ahora vamos a ver cómo funciona esto en realidad virtual:
Cuando nos ponemos unas gafas de realidad virtual estamos generando una situación. Y una situación no es más que la concreción de unas determinadas variables, como hemos descrito arriba:
1. Un determinado ángulo de visión. Que si en nuestro salón venía determinado por el tamaño de la pantalla y la distancia a la que nos poníamos, en realidad virtual depende simplemente del FOV. Ahora muchos estaréis pensando que me he vuelto loco y que también influye el tamaño de las pantallas, los aumentos de las lentes, la distancia entre el ojo y las pantallas. Pues bien, siendo verdad todo eso, lo cierto es que el FOV incluye todo eso. Es decir, un fov de 100 grados puede tener infinitas combinaciones de esos tres elementos, pero sabiendo el FOV sabemos las proporciones que hay entre todos ellos y podremos calcular los PPD.
*es importante reseñar que si cambiamos la espuma de las gafas, apretamos las gafas contra la cara o cambiamos el IPD podemos conseguir pequeñas variaciones del FOV y cambiar esa proporción. Pero vamos a coger como valores por defecto los oficiales de los visores.
2. Una determinada resolución. Aquí funciona igual que en nuestro salón, estamos viendo unas pantallas que tienen un determinado número de píxeles.
Calculemos pues cuáles son los valores de PPD para nuestros visores:
Oculus Rift: Sobre el papel, Rift tiene 90º de FOV vertical y monta unas pantallas de 1200 píxeles verticales. Por lo tanto el valor de PPD o de resolución percibida son 13,3.
HTC VIVE: Vive tiene 100º de FOV vertical y monta pantallas iguales a las rift, 1200 píxeles verticales. Por lo tanto el valor de PPD son 12. De ahí que se note un poco más de SDE y menos definición
HTC VIVE pro: Vive pro tiene el mismo FOV que las vive normales y monta pantallas de 1600 píxeles verticales. Por lo tanto el valor de PPD son 16.
*Un truco muy sencillo para saber cómo se vería en realidad virtual un determinado valor de PPD es el siguiente: Te pones delante de una pantalla que tenga la resolución que quieres evaluar y te colocas a la mitad de la distancia de la medida vertical de dicha pantalla. Por ejemplo, si queremos saber cómo se verían una resolución 4k en unas gafas de realidad virtual de 90º de FOV vertical, como oculs Rift, tendríamos que poner nuestros ojos a una distancia a la pantalla que sea igual a la mitad que lo que mide la pantalla verticalmente. ¿Qué rollo, no?. Es muy sencillo, si estamos delante de una pantalla que mide 85cm verticalmente, tendríamos que colocar nuestros ojos a 42,5cm. Si tenemos delante una pantalla de 120cm de alto, nos colocaríamos a 60cm de la pantalla.
Vamos ahora al tema principal por el que he escrito este texto y no es otro que calcular qué relación entre resolución y FOV (esta relación es precisamente los PPD) necesitamos para dejar de ver el molesto efecto SDE en realidad virtual.
Si estamos hablando que en mi proyector es imposible ver los píxeles, y por lo tanto es imposible ver ningún SDE y los PPD que tengo con la configuración de mi salón son 30PPD, veamos qué combinaciones nos pueden dar un valor similar en realidad virtual.
Vamos a poner tres ejemplos distintos. Uno de un visor con mucho FOV, otro con un visor de FOV standard y otro con un visor de FOV muy pequeño.
1. Un visor con un FOV de 120º verticales y 180º horizontales (140º monoculares), necesitaría una resolución de 3600píxeles verticales y 8200 píxeles horizontales (o lo que es lo mismo, dos pantallas de 3500x4100 cada una) para no ver ningún SDE.
2. Un visor con un FOV vertical de 90º y horizontal de 100º, necesitaría una resolución de 2700 píxeles verticales y 4900 píxeles horizontales (o lo que es lo mismo, dos pantallas de 2700x2450 cada una) para no ver SDE. Es decir, un Rift con dos pantallas de 2700x2450 no tendría nada de SDE.
3. Un visor con un FOV vertical de 60º y horizontal de 70º, necesitaría una resolución de tan solo 1800 píxeles verticales y 3250 píxeles horizontales para no ver SDE.
Como podéis ver, el aumento del FOV supone un aumento enorme de la resolución necesaria (y por lo tanto de potencia gráfica necesaria) para poder mantener esos 30PPD y no tener efecto rejilla. Será por lo tanto importante gestionar ese equilibro entre FOV, resolución y potencia gráfica necesaria para la segunda generación, ya que de momento, y lamentablemente, no tenemos fuerza bruta para todo...
Esto es todo amigos. Para algunos habré dicho perogrulladas, para otros habré soltado un ladrillo que no viene a cuento y para otros habré escrito algo interesante. Para todos ellos, gracias por haber dedicado un rato a leerlo.
Saludos y feliz domingo.
Solo les queda reemplazar el velcro por cinta scotch.
Madremiiaaa (Paco dixit).