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Nvidia und StanfordVR: Mit Lichtfeld-VR-Brille gegen Motion Sickness

von Carolin Albrand12. August 2015
Tech Facts / Datenblatt
Auflösung

Vier Displays mit je 1200x800 Pixel

Latenz

65 ms

Sichtfeld

87° × 91°

Eine Forschungsgruppe der Stanford University hat zusammen mit dem Grafikkartenspezialisten Nvidia eine VR-Brille entwickelt, die Motion Sickness verringern soll. Motion Sickness beschreibt Kopfschmerzen, Schwindel oder Übelkeit während oder nach einer VR-Anwendung. Ein Hauptverursacher für die Übelkeit ist laut der Forscher, dass unsere Augen in VR-Brillen verschiedene Fokusebenen nicht korrekt erfassen können. Anstelle eines angeblich entfernten Objekts fokussieren wir den nah am Auge liegenden Bildschirm. Diese Irritation stört die Wahrnehmung unterbewusst so sehr, dass sie Übelkeit auslösen kann.

Mehrere Schichten schaffen Tiefenwahnehmung

 

LightFieldStereoscope_Prototype1

 

Der Prototyp funktioniert mit der so genannten Lichtfeldtechnologie, die auch bei einigen VR-Kamerasystemen eingesetzt wird und eine verbesserte 3D-Tiefendarstellung von Räumen und Gegenständen ermöglicht. Das Ergebnis: Das Auge kann das Sichtfeld natürlich scharf stellen, Fokuspunkt und Peripherie werden korrekt dargestellt und wie in der Wirklichkeit wahrgenommen. Das Lichtfeld entsteht durch ein spezielles Display, das in mehreren Schichten aufgebaut ist. Es besteht aus zwei transparenten LCD-Panels aus Flüssigkristallen mit einer Auflösung von 1280 mal 800 Pixel. Sie sind sind mit einem Abstandhalter hintereinander angebracht, wodurch zwischen den Schichten ein sichtbares Lichtfeld für jedes Auge entsteht. Das Licht trifft so von vorne und von der Seite in das Auge des Trägers, so wie es auch ohne VR-Brille der Fall ist. Weiter entfernte Objekte werden korrekt fokussiert und es entsteht ein natürlicher Tiefeneindruck.

GIF Über die Lichtfeld-Technik des Diplays kann der Nutzer die 3D Bilder immer wieder scharf stellen.

Ein Experiment und keine Lösung

Auch wenn die neue Technologie eine natürliche Tiefenwahrnehmung ermöglicht, bringen die eingesetzten LCD-Displays wegen der hohen Latenz und der damit verbundenen Bewegungsunschärfe für Virtual Reality andere Probleme mit sich. Aktuell werden in den gängigen VR-Brillen OLED-Displays eingesetzt, die eine sehr geringe Latenz von unter 20 Millisekunden erreichen. Der Stanford-Prototyp liegt bei 65 Millisekunden. Außerdem reduziert die Lichtfeldtechnologie die sichtbare Auflösung erheblich, denn um die Tiefenschärfe korrekt darzustellen, werden insgesamt mehr Pixel pro Bildpunkt benötigt. Die geringe Auflösung wollen die Forscher zum Teil dadurch auffangen, dass sie zwei doppelte Displays pro Seite einsetzen. Die insgesamt vier Displays wiederum benötigen mehr Rechenleistung und das wirkt sich negativ auf die Latenz aus. Auch das Sichtfeld des Prototypen ist mit rund 90 Grad horizontal und vertikal noch nicht optimal. Weitere Details gibt es im Paper (PDF). Klar ist: Nvidia und Stanford experimentieren, um VR-Brillen der nächsten oder übernächsten Generation zu verbessern. VR-Brillen wie Sony Morpheus, Oculus Rift oder HTC Vive, die bereits in den kommenden Monaten erscheinen, werden davon nicht mehr profitieren können.

Eine Problem, mehrere Ansätze

Ähnliche Ansätze verfolgen die VR-Brillen StarVR und Fove. StarVR setzt ebenfalls auf zwei LCD-Displays, die zusammen ein Sichtfeld von 210 Grad erreichen. Dadurch fällt das Licht auch seitlich ins Auge des Nutzers und die Tiefenwahrnehmung verbessert sich. Die VR-Brille Fove misst die Augenbewegungen des Nutzers und berechnet so den richtigen Einfall des Lichtes. So liegt die Schärfe im Bild immer passend zum Blickverlauf.

GIF Der Blickverlauf von Fove wird berechnet. Quelle Kickstarter.

Trailer zum Prototypen:

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