余晖效应

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1、概述

视觉暂留现象(Visual staying phenomenon,duration of vision)又称“余晖效应”。人眼在观察景物时,光信号传人大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,这种残留的视觉称“后像”,视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”

 

 

中文:视觉暂留现象
又名:余晖效应
英文:Visual staying phenomenon,duration of vision

 


2、简介

称为“视觉暂留”。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像,感光细胞感光,并且将光信号转换为神经电流,传回大脑引起人体视觉。随后法国人保罗·罗盖在1828年发明了留影盘,它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后,人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像,这种现象被称为视觉暂留现象。

 


3、原理

人眼在观察景物时,光信号传入大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,这种残留的视觉称“后像”,视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。

是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后,仍保留一段时间的现象,其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的,其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像,感光细胞感光,并且将光信号转换为神经电流,传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素,感光色素的形成是需要一定时间的,这就形成了视觉暂停的机理。

 


4、相关案例

余晖效应其他例子:

1.人类死后,普遍认为大脑依然在活动,并且临死前的几分钟记忆死后还会在大脑停留一段时间,这便也是"余晖效应"

2.旧式电灯关掉电源后,仍然还会亮一小会.这也被称为"余晖效应"

在VR中降低余晖可以减少眩晕?

屏幕的材质对体验有非常大的影响。我们可以想象灯管关闭后的画面(尤其是白炽灯),刚刚关闭的一段时间,灯管会依然有余光。而在屏幕的画面显示中,这个现象被称为余晖。

余晖是一个在CRT显示器时期的概念。CRT显示器是电子束激发屏幕上的荧光粉发光,所以实际上CRT显示每一帧之内只有很短一段时间像素是发光的,其余时间像素是暗的,示意图如下:

余晖效应

可以看到液晶显示器,每一帧内像素总是在发光,所以液晶显示器就被称之为“全余晖”(Full Persistence)显示。

余晖效应

 

中间这张图只有一半时间像素发光;而右边这张图是理想情况下只有非常短的时间内屏幕在发光,也就是“零余晖”(Zero Persistence)。由于人眼的视觉暂留效应,刷新率足够高就不会察觉到屏幕只有每一帧很短时间发光。但是为了弥补亮度的不足,每一帧内像素发光的强度要大大提升。

低余晖显示对VR头显的意义在于,头动时物体的轨迹更加接近于物理世界的真实轨迹:

余晖效应

这时头部运动带来的拖影会大大降低。假设假设同样头部转动为120度/秒,头显刷新率60hz,一帧内屏幕发光2ms,以DK2分辨率和视角计,那么在发光2ms之内头部转动人眼所观察到的视觉延迟仅为2像素,眩晕感就随之而去。

但是我们都知道LCD的基本显示原理:通过让液晶翻转来选择性透过光线。这意味着LCD很难使用低余晖显示。

余晖效应

 

液晶翻转的响应时间最快也有2-4ms,而背光原理也导致LCD不能做到全黑。相比之下传统的CRT显示器是天然的低余晖显示。

想要解决这个问题,VR头显必须使用主动发光的显示屏,比方说OLED。由于其每个像素都是主动发光的,所以OLED屏幕可以做到低余晖。

普通的液晶显示屏(LCD)是一种介于固态与液态之间的物质,本身是不能发光的,需借助要额外的光源才行。当每一帧像素总是在发光的时候,就会出现余晖,所以,LCD也被称为“全余晖”显示。而OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同,无需背光灯,具有自发光的特性,所以,OLED可以做到低余晖显示,并且它的响应时间是LCD的千分之一,显示运动画面绝对不会有拖影的现象。如下图:

余晖效应

实际上,Oculus和Valve都使用了AMOLED的低余晖显示屏,Sony则使用了自家的OLED显示屏。目前国产的VR头显大多采用传统的LCD显示屏,所以其造成眩晕是很自然的。

但是低余晖也并不是什么都好。它也会带来副作用:由于每一帧图像显示的时间都很短,所以移动的物体显示出的轨迹是断续的,视觉系统会认为其为不同的物体,而在显示屏全亮的情况下,视觉系统则有足够的时间将其界定为同一个物体。从这个意义来说,这是一个trade-off:在解决晕动和拖影的同时,低余晖显示会导致头动时物体闪烁和跳跃。

总的来说,OLED屏幕材质在使用虚拟现实头盔玩游戏的时候,作用尤其大,可以很大程度上解决拖影、模糊、延迟等问题,增强沉浸感。

 


 

5、科技视频

 


 

6、相关资讯

什么是余晖效应 关于余晖效应解释 

人眼在观察景物时,光信号传入大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,这种残留的视觉称“后像”,视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。

 


 

7、参考资料

低余晖技术如何降低VR眩晕感?以及它有哪些缺陷? 搜狐网[引用日期2016-07-04]

 

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