Görüş Alanı (FOV)
Index başlığını yaratmaya karar verdiğimizde, birincil amaçlarımızdan biri VR deneyiminin görsel, işitsel, ergonomik, takip kalitesi ve bunun gibi diğer bir çok açıdan genel doğruluğunu artırmaktı. Şüphesiz geniş bir görüş alanı sağlamak görsel doğruluğun önemli parçalarından biri: bu, sürükleyiciliği artırır, başlığı takmayı daha rahat hâle getirir, ve deneyimin özelliklerine göre oynanış ve etkileşim memnuniyetini yükseltir.
Başlamadan önce, görsel doğruluğun görüş alanıyla yakından ilişkili olan birkaç yönünden bahsetmemiz yerinde olur.
Açısal piksel çözünürlüğü. Derece başına piksel (pixels per degree, ppd) olarak ölçülen açısal çözünürlük, sanal dünyanızın keskinliğini ve gerçekçiliğini belirleyen temel faktörlerden biridir. Başlık tasarımı söz konusu olduğunda açısal çözünürlük, görüntü çözünürlüğü ve görüş alanı tarafından belirlenir. Ne yazık ki, mevcut pikseller geniş bir görüntüleme alanına yayıldığı için, geniş bir görüş alanı sağlamak açısal çözünürlüğün direkt olarak azalmasına neden olur. Tabii hem görsel berraklık hem de görüş alanı mükemmel bir VR deneyimi sağlamak için çok önemli olduğundan bu dengeyi sağlamak kritik bir meseledir. Görsel berraklık hikâyesi, derece başına pikselin çok ötesinde, alt piksel tasarımı, doluluk oranı, optikler ve hatta ergonomi gibi bir çok faktörü içerir. Tüm bunlar şu andaki konumuzun dışında tabii.
Görüntü yenileme hızı ve görüntü aydınlatma süresi ("bozulma"). Yüksek yenileme hızının bazı faydaları masaüstü bilgisayar ortamında iyi bilinir. Ancak, ekranın kafanıza bağlı olduğu VR ortamında, hem sık güncelleme hem de daha düşük bozulma, hareketten kaynaklanan bulanıklıkları azaltmak için kilit önemdedir. Çözünürlük artırmada olduğu gibi, hareketi azaltma da sistemin algılanan keskinliğini iyileştirmeye yardım eder. Aynı zamanda bu, derece başına pikseli artırmanın tek başına yapamayacağı bir kaç şeyi yapar: sanal objelerin fiziksel kalıcılık hissini artırır ve aynı zamanda sanal ortamın genel kararlılığını iyileştirir. İnsanın görme fizyolojisi nedeniyle, görüş alanı arttıkça bu özelliklerin önemi de artar.
Bu ikisinden gelecekteki makalelerde daha detaylı bahsetmeyi planlıyoruz, yine de onları burada da zikretmeden görüş alanıyla ilgili bir tartışma sürdürmemiz mümkün değildi.
VR görüş alanı nedir?
Optik biliminin, görüş alanı etrafında bir dizi iyi bilinen yerleşik şart ve koşulu vardır. VR bu açıdan oldukça farklıdır, ve birçok alışılmadık gereksinim içerir. Bu nedenle, bu terimi VR bağlamında genelde biraz farklı bir şekilde kullanıyoruz. VR olmayan optik sistemlerde, göz bebeklerinin* yeri sabittir ve panel veya sensör boyutları herhangi bir lens için görüş alanını belirler ve sınırlar. Bu durumda, görüş alanı kolaylıkla yatay, dikey veya diyagonal olarak tanımlanır. Bu ölçüler sensör veya panelin bir kenarından diğerine ve optik sistemin göz bebeğinden geçecek şekilde ölçülerek belirlenir. Diğer yandan, VR optik sistemlerinde göz bebeği, insan göz bebeğinin yeri (buna göz ferahlığı ve göz bebekleri arasındaki uzaklık dahildir), başlığın lens açıklığı (ki ergonomik nedenlerden dolayı genelde tam daire şeklinde değildir), lensin odak uzaklığı, görüntü büyüklüğü ve iki göz arasındaki çift mercekli ilişkinin bir kombinasyonudur). Dolayısıyla VR optiğinin görüş alanını ölçmek çok daha zordur. (Göz ferahlığı terimini lensin ön kısmıyla gözünüzün en yakın kısmı, ki genelde korneanızın önüdür, arasındaki mesafeden bahsetmek için kullanıyoruz.)
Her başlığın, kullanıcıdan bağımsız olarak aygıtın kendi tasarımı tarafından belirlenen, mümkün olan en yüksek tek gözlü görüş alanı vardır. İnsanların sıklıkla bahsettikleri ve ölçmeye çalıştıkları, vs. şey budur. Ama VR ürün tasarımı açısından bizim en fazla önemsediğimiz şey, her bir bireysel kullanıcının ne gördüğüdür. Biz Index'i tasarlamaya başlarken başlık tasarımının hangi noktada olduğunu araştırdığımızda, başlığın kafalarına uyumu ve bireysel yüz geometrilerinden dolayı kullanıcıların sıklıkla daha az (ve hatta çok daha az) teorik en yüksek görüş alanına sahip olduklarını gördük. Örneğin, basit trigonometri kullanarak şunu söyleyebiliriz ki, eğer lensin çapına göre gözünüz lensten çok uzakta kalıyorsa lensin tamamı çok geniş bir açı kaplamayacak ve büyük bir görüş alanına sahip olmanız mümkün olmayacak. Bu lens tarafından kısıtlanmış durumda, Index gibi 90 dereceden geniş bir görüş alanı sağlamayı amaçlayan başlıkların tasarımları için göz ferahlığının her fazladan milimetresi, görüş alanınızı yaklaşık 3 derece kadar azaltır.
Bir Index başlığı takarken, göz ferahlığı düğmesini sonuna kadar ileri ve geri oynatıp bunun görüş alanı üzerinde yarattığı etkiyi gözlemleyerek, görüş alanının göz ferahlığındaki küçük gibi görünen değişimlere ne derece hassas olduğunu görebilirsiniz. Bireyler arasındaki yüz simetrisi farklılıkları kolaylıkla göz ferahlığı mesafesinin +/- 6mm civarında değişmesine neden olabilir.
Gözün lense göre konumunu etkileyen diğer faktörler de düşünüldüğünde bu durumun geometrisini anlamak daha da karmaşıklaşır. Gözünüz direkt ileri bakarken bir anda sağa veya sola doğru dönmeye başladığını ve göz bebeğinizi lensten giderek uzaklaştırarak kenarlardan birine yaklaştırdığında ne olduğunu bir düşünün. Benzer bir şekilde, başlığın donanım göz bebekleri arası uzaklığı doğru ayarlanmazsa bu da görüş alanının kısıtlanmasına neden olabilir. Bu durumda sık görülen bir örnek, donanımın göz bebeği uzaklığı çok küçük olduğunda, görüş alanını dışarı doğru kısıtlamasıdır.
Ayrıca, uyum da önemlidir. Başlığı daha sıkı veya daha gevşek olması için ayarlayabilir veya biraz yana kaymış bir şekilde konumlandırabilirsiniz. Bunların tümü, görüş alanının azalmasına neden olur. Buna, etkili göz ferahlığı değerini optik olarak değiştiren reçeteli (dereceli) gözlükler de eklenince iş daha da karmaşıklaşır. Fiziksel belirsizliklerin ötesinde, yazılım tarafında da izdüşüm matrisinin dengeleyici kesik piramitleri ve maskelenmiş işleme hedefinin daire şeklinde olmayışı gibi ek zorluklar vardır. Bunlar görüş alanını asimetrik hâle getirir. Ayrıca, kaçak ışığı ve renksel kesintiyi kontrol eden bir yazılım olan aktarıcı panel maskeleme, dinamik ve yeniden izdüşüm (re-projection) sistemine duyarlıdır. Bu nedenle, herhangi bir modern başlığın görüş alanı çerçeveden çerçeveye bile değişir.
Bunların tümü sadece bir gözün görüş alanını kapsar. Çift mercekli görüş alanını işin içine katmak, stereo çakışma yaratarak ve bireysel öznel algının dünyasına daha derinlemesine girerek tüm bunlara bir karmaşıklık katmanı daha ekler.
Yukarıdaki tüm bu örnekler ayrı ayrı ele alındığında, yalnızca bir iki milimetrelik bir etki yarattığı söylenebilir, ama hepsi birlikte düşünüldüğünde çıkan sonuçlar şunlardır: A) Görüş alanınızı kullanıcıya ulaştırmak için başlık tasarımınızın son derece ayarlanabilir olması gerekir, ve B) her bireyin gerçekten elde edeceği görüş alanını tam, objektif ve sayısal olarak ölçmek çok zor, neredeyse imkansızdır. Bu nedenle, görüş alanından bahsederken tek bir rakam vermekten çekiniyoruz, çünkü umduğumuz şekilde işleri açıklığa kavuşturmaktan çok uzak kalıyor. Şimdi, ilk maddeyi ayrıntılı şekilde tartışalım...
Görüş alanı için tasarım yapmak:
Gözlük kullanan ve göz ferahlığı mesafesi kısa olan kullanıcılar için başlık kullanmayı mümkün kılmak amacıyla, göz ferahlığı ayar seçenekleri iyi olmayan ve konfor konusunda titiz olmayan başlıklar, oldukça dışarı doğru eğimli bir göz ferahlığı mesafesiyle tasarlanmalıdır. Ve bu da, çok iyi olmayan iki seçenek bırakır: ya en yüksek görüş alanı herkes için oldukça düşük olarak tasarlanmalıdır, ya da en yüksek görüş alanı makul derecede yüksek olarak tasarlanıp birçok kullanıcı azaltılmış görüş alanına tabi tutulmalı ve açısal çözünürlük boşa harcanmalıdır.
Index başlığı için bunun yerine, teorik en yüksek görüş alanını daha önceki kuşak başlıkların en yüksek sınırına görece yakın tuttuk ve ardından tam görüş alanını bütün kullanıcılara sunmaya odaklandık. Bunu, bir araya geldiklerinde etkili görüş alanı ve konfor açısından büyük bir fark yaratan birkaç tasarım unsurunu birleştirerek elde ettik:
-
Göz ferahlığı:
İlk olarak, ideal itibari göz pozisyonu ve dolayısıyla en çok sayıda kullanıcı için en yüksek konfor ve göz alanını sağlamak amacıyla, fiziksel göz ferahlığı ve göz bebekleri arası uzaklık ayarlaması uyguladık. Kolay ayarlanabilir olmasının yanı sıra, Index göz ferahlığı mekanizması aynı zamanda önceki kuşak başlıklara göre görüntü takımının göze daha yakın olacak şekilde yüze oturmasını sağlar. Bu, ekran kartında (GPU) oluşturulmuş tam görüntünün çok daha fazla bir kısmının tüm kullanıcıların gözüne ulaşması anlamına gelir. Aynı zamanda, Valve Index başlığının fiziksel tasarımı, optik alt sistemi mümkün olduğunca iyi çalışmasını sağlamak üzere kurar ve ortaya çıkabilecek sorunların sınırlandırılmasına yardımcı olur. -
Eğik göz tüpleri:
İkinci olarak, her lens ve görüntü takımını 5 derece kadar eğerek, iç ve dış görüş alanını en iyi hâle getirdik ve ayrıca desteklenen göz bebekleri arası mesafe aralığını artırdık. Bu eğik yaklaşımın yarattığı ilk avantaj oldukça basit: Stereo çakışmanın meydana geldiği noktalarda her bir gözün iç tarafı pahasına görüş alanının birkaç derecesini daha dışarı tarafa itmek. Stereo çakışma tabii ki hâlâ son derece önemlidir. Eğikleştirme basitçe, yüksek bir genel çift mercekli görüş alanı sunmayı amaçlarken aynı zamanda açısal çözünürlüğü yüksek tutmayı sağlayan bir yöntemdir.
Eğikleştirmenin temel dezavantajı, hem var olan yazılım içerik kütüphanesinin hem de ekran kartı (GPU) işleme donanımlarının genelde paralel gözlere göre ayarlanmış olmasıdır. Neyse ki, hâlihazırda kare hızını sabit tutmak için kullandığımız yeniden izdüşüm (re-projection) tekniklerini kullanan yazılımlarda bu kolaylıkla telafi edilebilir. Yalnızca her karede birazcık eğikleştirmemiz gereklidir... Böylece, geçmişteki, bugünkü ve gelecekteki tüm uygulamalar, normalde yaptıkları gibi paralel olarak işlemeye devam edebilirler ve aynı zamanda hafif derecede eğik açılı başlıklarla da çalışabilirler. -
Lens geometrisi:
Üçüncü olarak, lensin ön yüzeyini çok daha düz olarak tasarladık. Böylece, özellikle gözlük kullanan kişilerin rahatça lense daha çok yaklaşmalarını sağladık. Bu yalnızca birkaç milimetrelik bir fark yaratsa da, küçük farkların bile önemli olduğunu gördük. Ayrıca, net açıklık artırılarak buna diğer taraftan yaklaşmak teknik olarak mümkün olsa da, başlığın içine sığabilecek ve aynı zamanda genel kullanıcı kitlesine iyi bir deneyim sağlayacak derecede bir göz bebekleri arası mesafe aralığı sağlayacak bir lensin dış çap genişliğiyle ilgili bariz bir pratik limit bulunmaktadır.
Bu üçüne ek olarak, başlık tasarımının görüş aralığını etkileyen, bahsetmeye değer ve Index'i tasarlarken göz önünde bulundurduğumuz birkaç faktör daha vardır.
- Lens Çapı: Gözün rahat bir mesafeyi koruması ve yine de yüksek ve geometrik olarak dengeli bir görüş alanına sahip olması için 50 milimetrelik geniş bir lens çapını koruduk. Daha küçük çaplı lensler göze ulaşan etkili ışık açıklığını azalttığı ve kolayca görüş alanını kısıtlayan bir faktör hâline gelebileceği için böyle bir yaklaşım benimsedik.
- Kenardan kenara berraklık: Index için tasarlanan yeni lens, tüm optik alan boyunca daha eşit berraklık sağlar. Eğer burada kalite yeteri kadar yüksek olmazsa, ek görüş alanı da istediğimiz kadar faydalı olmayabilir.
- Geometrik Denge/Kararlılık: Görüş alanı arttıkça, bozulmaları düzeltmek ve görseli geometrik olarak dengeli hâlde tutmak giderek daha da zorlaşır. Bu dengesizlik birçok faktörden kaynaklanır, ancak en net biçimde dünyada bir titreklik ve istikrarsızlık olarak kendini gösterir; yani katı olarak görünmesi gereken şeyler, siz kafanızı oynattıkça jelatin gibi dalgalanır. Geometrik kararlılık sağlamanın uzun vadeli konfor ve VR kullanımının sürdürülebilir büyümesi için son derece önemli olduğuna inanıyoruz.
Yani, görüş alanını etkileyen bir dizi faktör vardır ve tüm kullanıcı tabanında ulaştırılmış asıl görüş alanını en yüksek seviyeye çıkarmak için bunların tamamı tasarım sırasında göz önünde bulundurulmalıdır.
Sonuç olarak:
- Index başlığı, tam köpük kaplamasıyle bile lensin gözünüze çok daha yakın durmasını sağlayarak görüş alanını en üst seviyeye çıkarır.
- Ekran kartının (GPU) Index için işlediği görüş alanı, Vive veya Vive Pro'nun görüş alanına benzer, ancak kullanıcılara ulaştırılan görüş daha fazladır.
- Index'in titiz tasarımı, derece başına pikselden ödün vermeden kullanıcıya daha etkili bir görüş alanı sunar.
- Eğik göz tüpleri, yatay görüş alanının bir kısmını etkin bir şekilde içeriden dışarıya doğru kaydırarak, daha dengeli bir hâle getirir.
- Bir başlığın görüş alanını tam olarak tanımlamak için tek bir rakam kullanmak çok zordur.
*göz bebeği, sistemde meydana gelebilecek her türlü kırılma ve yansımayı hesaplarken kullanılan açıklıktan bahsetmek için kullanılan bir terimdir. Buna sistemin açıklığı, giriş göz bebeği ve çıkış göz bebeği dâhil olabilir.