Завладяващите изживявания, предлагани от виртуалната реалност (VR) и разширената реалност (AR), силно разчитат на качеството и точността на визуалния вход. Един от решаващите аспекти при заснемането на тези визуални изображения е типът на използвания сензор на камерата. По-конкретно, изборът между ролетна щора и глобална щора може значително да повлияе на реализма и стабилността на VR и AR изживяването. Разбирането защо глобалната технология на затвора е жизненоважна за VR и AR камерите е от съществено значение както за разработчиците, така и за потребителите.
Разбиране на Rolling Shutter срещу Global Shutter
За да оцените значението на глобалната щора, е необходимо да разберете разликата между нея и нейната алтернатива, ролетната щора.
Rolling Shutter
Ролетните камери заснемат изображение последователно, сканирайки сцената отгоре надолу (или понякога в други посоки). Всеки ред от пиксели се експонира в малко по-различно време. Това създава забавяне във времето в процеса на заснемане на изображението.
- ✔️ Последователно заснемане на изображения.
- ✔️ Редове от пиксели, експонирани по различно време.
- ✔️ Може да доведе до изкривяване с бързо движещи се обекти.
Това последователно заснемане може да причини значителни проблеми при заснемане на бързо движещи се обекти или когато самата камера се движи бързо. Полученото изображение може да изглежда изкривено, деформирано или изкривено, ефект, известен като „желе ефект“.
Глобален затвор
За разлика от това, камерата с глобален затвор улавя цялото изображение наведнъж. Всички пиксели се експонират едновременно, осигурявайки моментна снимка на сцената в един момент във времето.
- ✔️ Едновременно заснемане на изображение.
- ✔️ Всички пиксели експонирани едновременно.
- ✔️ Елиминира изкривяването, причинено от движение.
Това едновременно заснемане елиминира артефактите на изкривяване, свързани с ролетните щори. Резултатът е по-точно и стабилно представяне на сцената, което е от решаващо значение за VR и AR приложения.
Защо Global Shutter има значение за VR и AR
Уникалните изисквания на VR и AR приложенията правят глобалната технология за затвори особено важна. Движенията на главата на потребителя, взаимодействието с виртуални обекти и необходимостта от прецизно проследяване допринасят за необходимостта от точно и без изкривяване визуално въвеждане.
Намалени артефакти при движение
Във VR и AR главата на потребителя се движи постоянно. Това движение може да причини значително изкривяване на изображенията, заснети от камери с ролетни щори. Камерите с глобален затвор смекчават този проблем, като улавят цялата сцена наведнъж, независимо от движението.
Това намаляване на артефактите при движение води до по-стабилно и удобно изживяване при гледане. Виртуалният свят изглежда по-солиден и по-малко склонен към трептене или изкривяване, което може да причини дискомфорт или дори гадене.
Подобрена точност на проследяване
Много VR и AR приложения разчитат на прецизно проследяване на главата и ръцете на потребителя. Това проследяване често се постига чрез алгоритми за компютърно зрение, които анализират изображенията, заснети от камерите.
Изкривяването, причинено от ролката, може да повлияе отрицателно на точността на тези алгоритми за проследяване. Алгоритмите може да интерпретират погрешно изкривените изображения, което води до неточно проследяване и влошено потребителско изживяване. Камерите с глобален затвор осигуряват по-точно представяне на сцената, което води до по-надеждно проследяване.
Подобрен реализъм
Целта на VR и AR е да създават завладяващи и реалистични изживявания. Изкривяването на изображението може да наруши илюзията за реалност, правейки виртуалния свят да изглежда изкуствен и неубедителен. Камерите с глобален затвор допринасят за подобрен реализъм, като предоставят по-точно и естествено изглеждащо изображение.
Липсата на изкривяване позволява на потребителите да се съсредоточат върху съдържанието на VR или AR изживяването, вместо да бъдат разсейвани от визуални артефакти. Това води до по-ангажираща и правдоподобна виртуална среда.
По-добра производителност в приложения с ниска латентност
Ниската латентност е критична за VR и AR приложения. Закъснението между действието на потребителя и съответния зрителен отговор трябва да бъде сведено до минимум, за да се предотврати болестта по време на движение и да се поддържа усещането за присъствие.
Последователното заснемане на ролетни камери може да въведе допълнително забавяне в системата. Камерите с глобален затвор, с тяхното едновременно заснемане, могат да помогнат за намаляване на общото забавяне, допринасяйки за по-плавно и по-отзивчиво потребителско изживяване.
Технически съображения и компромиси
Докато глобалният затвор предлага значителни предимства за VR и AR, важно е да се вземат предвид техническите предизвикателства и компромисите, свързани с тази технология.
цена
Глобалните сензори за щори обикновено са по-скъпи за производство от сензорите за ролетни щори. Това се дължи на по-сложния дизайн и производствените процеси, необходими за постигане на едновременна експозиция на пикселите.
По-високата цена може да бъде бариера за навлизане на някои VR и AR разработчици, особено тези, които работят по проекти с ограничен бюджет. Предимствата на глобалния затвор обаче често надвишават разходите за приложения, където качеството на изображението и точността на проследяване са от първостепенно значение.
Светлинна чувствителност
Глобалните сензори за щори обикновено имат по-ниска светлочувствителност в сравнение със сензорите за ролетни щори. Това е така, защото механизмът на глобалния затвор често включва допълнителни схеми, които намаляват количеството светлина, достигащо до пикселите.
По-ниската светлочувствителност може да бъде предизвикателство в среда с ниска осветеност. VR и AR приложенията, които трябва да работят в слабо осветени пространства, може да изискват допълнително осветление или по-сложни техники за обработка на изображения, за да компенсират намалената светлочувствителност.
Консумирана мощност
Глобалните сензори за щори често консумират повече енергия от сензорите за ролетни щори. Допълнителната схема, необходима за едновременно експониране на пиксели, допринася за повишена консумация на енергия.
По-високата консумация на енергия може да бъде проблем за мобилни VR и AR устройства, където животът на батерията е критичен фактор. Разработчиците трябва внимателно да обмислят изискванията за захранване на камерите с глобални затвори, когато проектират мобилни VR и AR системи.
Бъдещи тенденции в глобалната технология на щорите
Въпреки предизвикателствата, глобалната технология за щори непрекъснато се развива. Напредъкът в дизайна и производството на сензори е насочен към ограниченията на цената, чувствителността към светлина и консумацията на енергия.
Подобрени дизайни на сензори
Изследователите разработват нови дизайни на сензори, които подобряват светлочувствителността и намаляват консумацията на енергия на камерите с глобален затвор. Тези дизайни често включват иновативни пикселни архитектури и усъвършенствани техники за производство.
Тъй като сензорната технология продължава да се подобрява, камерите с глобални затвори стават все по-практични и достъпни за по-широк набор от VR и AR приложения.
Интеграция с алгоритми за компютърно зрение
Глобалните затворени камери все повече се интегрират с усъвършенствани алгоритми за компютърно зрение. Тези алгоритми могат допълнително да подобрят точността и устойчивостта на проследяването и обработката на изображения във VR и AR приложения.
Комбинацията от глобална технология на затвора и усъвършенствани алгоритми за компютърно зрение проправя пътя за по-завладяващи и реалистични VR и AR изживявания.
Миниатюризация
Полагат се усилия за миниатюризиране на камерите с глобален затвор. По-малките камери са от съществено значение за леките и преносими VR и AR устройства.
Миниатюризацията изисква напредък в дизайна на сензора, технологията на лещите и техниките за опаковане. Тъй като глобалните затворени камери стават по-малки и по-компактни, те ще бъдат по-лесни за интегриране в различни VR и AR платформи.
