它結合了超越視網膜的分辨率、高亮度和高對比度,但視場角較窄

中國AI網 2025年08月18日)Meta在SIGGRAPH 2025大會開放了研究原型機Tiramisu的體驗,而UploadVR的大衛·希尼(David?Heaney)撰文分享了自己的上手體驗:

我在SIGGRAPH 2025大會體驗了Meta的研究原型機Tiramisu。它結合了超越視網膜的分辨率、高亮度和高對比度,但視場角較窄。

自Oculus十多年前廣泛演示DK1以來,我們看到平價頭顯的角分辨率從6 PPD(像素每度,這個清晰度會讓一個人歸類為法定盲人)發展到了如今的25 PPD,而高端頭顯則達到了35 PPD,Varjo XR-4甚至在中心區域實現了51 PPD。

但是,頭顯的角分辨率需要多高才能讓人感覺真實?是否存在邊際效益遞減?顯示系統的其他規格是否同樣重要,甚至更重要?

Tiramisu有助于回答其中一些問題。

這是Meta實現其既定目標關鍵一步,即通過“視覺圖靈測試”。在所述測試中,你將無法分辨所看到的是真實場景還是虛擬場景。換句話說,通過視覺圖靈測試意味著你無法知道自己戴的是安全護目鏡還是XR頭顯。

何為真正的“視網膜”分辨率?

在XR行業中,我們常說“普遍認為”60 PPD是人眼能分辨的極限。Meta自己關于Tiramisu和Boba 3的博文甚至重復了這種所謂的“常識”。

但在Meta的研究團隊,有的頂尖人才從Oculus早期就對此表示懷疑。

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第1張

2022年,Meta展示了一款名為Butterscotch的原型機,其角分辨率為55 PPD。代價是Butterscotch的視場角僅為50度,但這款頭顯的重點在于研究“視網膜”分辨率給人的感受,并通過在測試中實時調整分辨率,找出邊際效益開始遞減的點。

我甚至在SIGGRAPH 2023體驗過Butterscotch的進化版:Butterscotch Varifocal。顧名思義,它結合了“視網膜”分辨率和變焦顯示功能。這種接近視網膜的角分辨率與動態焦點調整相結合的結果是,呈現出的虛擬世界視圖沒有可見的像素化或鋸齒。

理論上,60像素每度(PPD)提供了20/20(標準)視力。但現實要復雜得多。

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第2張

首先,VR頭顯中像素采樣并傳遞到你眼睛的方式與平面顯示器截然不同。

VR系統渲染虛擬世界,是從你的確切視點進行采樣的,所以對于文本,你無法使用像在平面屏幕那樣將字符邊緣對齊以最小化像素分裂的技術。另外在VR中,圖像會故意進行桶形畸變,以匹配用于提供寬視場角的透鏡的枕形畸變,因此從渲染到視覺,不存在真正的1:1像素映射。

另外,大約30%的人視力優于20/20。因此,即使不存在這個采樣問題,60 PPD都不會是他們的極限。

因此,為了證明Reality Labs Research內部對60 PPD作為極限的懷疑是有根據的,同時結合從Starburst項目獲得的知識(即亮度和對比度同樣重要),OPALS光學、光子學與光系統隊打造了Tiramisu。

OPALS是顯示系統研究小組DSR團隊的姊妹團隊,他們經常合作。

Tiramisu:接近視覺圖靈測試

Tiramisu的角分辨率達到90 PPD,亮度為1400尼特,對比度是Quest 3的三倍。

它使用微OLED顯示屏,類似于Bigscreen Beyond 2等頭顯。為了達到90 PPD,它在僅為33°×33°的小視場角中對顯示屏進行了放大。但與我們迄今為止見過的所有微OLED頭顯不同,Tiramisu沒有使用Pancake折疊光路透鏡。

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第3張

近年來,折疊光路透鏡帶來了更薄、更清晰的頭顯。但它們有一個重大代價:光學效率極低。這意味著大部分穿過它們的光線會損失掉,顯著降低了傳遞到你眼睛的亮度。未來更亮的顯示屏可以通過蠻力在一定程度上彌補這一點,但這并不容易。

例如,Quest 3和Apple Vision Pro盡管使用了非常明亮的顯示屏,但傳遞到你眼睛的亮度只有約100尼特。相比之下,一臺普通筆記本電腦的屏幕亮度約為200尼特,而一臺高端HDR電視或iPhone Pro的亮度則超過1000尼特。太陽的亮度更是遠超這些數字,晴朗的晴天可達數萬尼特。

對于Tiramisu,OPALS團隊打造了一款定制的折射透鏡。它由三個高折射率燧石玻璃元件組成,Meta聲稱這幾乎校正了所有幾何像差和色差。每個元件都定制了增透膜,以增強對比度并在整個視場角內最大化亮度。

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第4張

結果是一個又厚又重的頭顯,以至于Meta的演示需要我用手把它舉到臉前——沒有頭帶。但它擁有提供90 PPD的分辨能力,并且比任何已知的折疊光路透鏡允許通過的光線多得多。

為了展示這一點,Meta呈現了一系列基于強大臺式PC運行并使用Nvidia DLSS 3技術的Unreal Engine 5場景。展示的主要場景是Epic的Electric Dreams公園示例場景,并利用了Quixel Megascans的光學掃描素材,以及UE5的Nanite幾何系統和Lumen光照系統。

所以,實際效果如何呢?

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第5張

Tiramisu微小的視場角意味著我并未被它所呈現的虛擬世界所包圍。但這些世界的視覺質量絕對令人驚嘆。圖像豐富、生動、細節高度精細,至少在我的眼中沒有任何類型的失真。

在公園場景中,即便是最細微的等高線和標記都顯得平滑,沒有任何像素化或鋸齒的跡象。在夜間跑道上的飛機駕駛艙內,我能分辨出微小開關上的脊線和凹槽;向外望去,遠處最細小的跑道邊緣標記都清晰可見。

盡管我無法將Tiramisu和Butterscotch進行背靠背對比(畢竟已經過去兩年),但Meta的研究人員告訴我,他們可以明確看出Butterscotch的55 PPD和Tiramisu的90 PPD之間的差異。

不過,最令我印象深刻的并非Tiramisu的角分辨率。而是它的亮度和對比度。

我長期以來一直認為亮度是VR顯示中一個被低估的規格。當我在SIGGRAPH 2022嘗試Meta的Starburst原型機(其亮度高達驚人的20,000尼特)時,這得到了充分的證明。

在Tiramisu中,飛機駕駛艙控制裝置和遠處跑道上的虛擬LED燈看起來就像是真正的發光光源。相比之下,旁邊運行相同場景的Quest 3中,它們看起來就像彩色貼紙。虛擬光源真正明亮的感覺,以及它們與駕駛艙黑暗部分的對比,帶來的真實感遠超Butterscotch。

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第6張

另外,增加的亮度和對比度似乎甚至增強了深度感,盡管Tiramisu不具備變焦功能。這是一個奇特且尚未被充分理解的現象,但即使在亮度極高的2D HDR電視上都有報道。

除了這種真實感之外,Tiramisu明亮而生動的圖像看起來確實令人愉悅。正如DSR負責人道格拉斯·蘭曼(Douglas Lanman)所說,這讓人想起第一次看到4K HDR OLED電視時的感覺——甚至更加震撼。

Tiramisu 2:走向實用化

與Boba 3不同,即使Meta想推出Tiramisu,這都幾乎不可行。它的視場角太窄,而且又厚又重,幾乎不可能做到佩戴舒適。

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第7張

盡管Meta在上周的博文中未提及未來計劃,但他們在SIGGRAPH展示了一款依然在開發中的頭顯的透鏡組:Tiramisu 2。

從左到右是頭顯型號,視場,亮度,透鏡,以及顯示器

Quest 3:108°;100 nits;Pancake(厚23mm);25 PPD(LCD)Tiramisu:33°;1400 nits;Refractive(厚63mm);90 PPD(micro-OLED)Tiramisu 2:90°;~700 nit; Refractive + Diffractive(厚26mm);60 PPD(micro-OLED)

Tiramisu 2 旨在平衡角分辨率、亮度、對比度與視場角和緊湊性。

盡管Tiramisu 1的折射透鏡組厚達63mm,Tiramisu 2將結合折射和衍射元件,最終厚度應為26mm,僅比Quest 3的23mm略厚一點。其水平視場角預計約為90度,大致相當于最初的Oculus Rift的水平。

Meta在SIGGRAPH 2025大會上展示了VR研究原型機Tiramisu  第8張

這將犧牲一定的角分辨率和亮度。Tiramisu 2的目標是60 PPD和700尼特。但這依然是Quest 3角分辨率的兩倍多,亮度的七倍。這似乎是合理的權衡。

我能在SIGGRAPH 2026看到Tiramisu 2嗎?Tiramisu項目負責人拒絕透露。我猜想她自己都不知道。但我當然希望能看到。