Forscher erhöhen Bildqualität bei Virtual-Reality-Brillen

Ein Wissenschaftlerteam beim Grafikspezialisten Nvidia hat eine Methode entwickelt, mit der die Bildpunktedichte bei VR-Bildschirmen mehr als verdoppelt werden könnte.

Mit Hilfe aktueller Virtual-Reality-Brille wie der Oculus Rift kann man sich mittlerweile erstaunlich realitätsnah in andere Welten versetzen lassen. Doch ganz optimal ist die Darstellungsqualität noch nicht: Selbst bei besseren Geräten nimmt man nach wie vor einzelne Bildpunkte wahr, die dem Gehirn vermitteln, dass man es hier doch mit einem schlichten LCD-Bildschirm zu tun hat, der vor die Augen geschnallt wurde.

Forscher beim amerikanischen Grafikspezialisten Nvidia haben nun eine mögliche Lösung für ein zu pixeliges Bild vorgestellt. Sie bauten ein Prototyp-VR-Headset, das eine Technik demonstriert, mit der sich die Bildpunktedichte eines LCD-Panels bis zu vervierfachen lässt. Die Methode, die auf zwei modifizierten Standarddisplays aufbaut, arbeitet mit einem Kaskadeneffekt. "Die Idee ist sinnvoll für Anwendungen wie VR-Brillen, bei denen jeder Bildpunkt sehr groß wirkt, weil er sich sehr nah am Auge befindet", erläutert David Luebke, leitender Direktor der Grafikforschung bei Nvdia.

Obwohl der Wettbewerb zwischen den Smartphone-Herstellern in den letzten Jahren zu immer höheren Pixeldichten bei kommerziellen Flüssigkristallbildschirmen geführt hat, reicht das Niveau doch nach wie vor nicht aus, damit die einzelnen Bildpunkte gar nicht mehr wahrgenommen werden, wenn man sie sich aus extremen Nahbereichen betrachtet. Doch genau das passiert dank der bei VR-Brillen verwendeten Objektive.

Der Nvidia-Ansatz nutzt nun die Tatsache aus, dass LC-Schirme aus einer großen Ansammlung sogenannter Shutter bestehen, die die Sichtbarkeit einzelner Bildpunkte steuern. Die Forscher entnahmen diese Shutter einem LCD-Panel und platzierten sie dann leicht versetzt über die eines anderen Panels der gleichen Bauart. Die Grenzbereiche dieser zusätzlichen Shutterschicht unterteilt jeden BIldpunkt wiederum in vier kleinere Bereiche – genau dies ergibt den Kaskadeneffekt.

Der Ansatz reduziert allerdings die Gesamthelligkeit des Bildschirms, weil Licht nun durch mehr Komponenten dringen muss, bis es den Betrachter ereicht. Doch für VR-Brillen ist das nicht tragisch, weil der Schirm in der Nähe der Augen in einem ansonsten abgedunkelten Raum angebracht ist.

Um die zusätzliche Bildpunktedichte zu nutzen, müssen noch einige mathematische Tricks verwendet werden, weil bei einer Helligkeitsveränderung eines Shutters in einer Reihe insgesamt vier Bildpunkte betroffen sind, die der Betrachter gerade sieht. Damit das nicht stört, haben die Nvidia-Forscher eine Software entwickelt, die das Videosignal passend umarbeitet.

Das Kaskadenverfahren soll auch eine höhere Bildwechselfrequenz ermöglichen, indem die Synchronisation des Panels verändert wird. Bestenfalls könne sie verdoppelt werden, glaubt das Forscherteam.

Pixeldichte ist jedoch nur ein Faktor auf dem Weg zu einem idealen VR-Display. Doug Bowman, Professor am Virginia Institute of Technology, meint, dass ein erweiterter Sehbereich den größten Effekt darauf habe, wie echt virtuelle Realität wirkt.

Das ist einer der Gründe für den Erfolg der Oculus Rift, die trotz relativ geringer Kosten viel Bildfläche bietet. Allerdings liefert auch der angebotene 100-Grad-Sehbereich des Systems noch einen Tunnelblick. Das Auge erreicht fast 180 Grad. Eine höhere Pixeldichte müsste also mit einem größeren Sehbereich kombiniert werden. Das Nvidia-Verfahren soll auch hier helfen können. (bsc)