1823 年，吉倫特海口的哥杜昂燈塔安裝了第 一個(gè)菲涅爾透鏡，可以一直照射到 32 公里外。沒(méi)有人能夠想到，二百年后這塊小小鏡片，竟會(huì)成為VR頭顯光學(xué)方案的核心組件。

菲涅爾透鏡由蝕刻在塑料中的一系列同心槽組成。憑借超薄而輕巧的結(jié)構(gòu)、大小尺寸可選以及卓越的聚光能力，它們可適用于各種各樣的應(yīng)用，其中就包括VR。至今日，該透鏡仍舊廣泛應(yīng)用于行業(yè)知名的設(shè)備之中，比如索尼的PSVR2、大朋的大朋E4 等。

誕生二百年后，為何菲涅爾透鏡還能夠被選入知名VR頭顯設(shè)備之中？它能夠在光學(xué)方案中發(fā)揮怎樣的作用？相比另一主流鏡片——Pancake，菲涅爾透鏡又具備怎樣的優(yōu)勢(shì)與獨(dú)特性？

亮度、“雙目重疊”的視覺(jué)影響

在應(yīng)用于VR之前，菲涅爾透鏡最常見(jiàn)的用途是——收集太陽(yáng)光。

得益于出色的光線收集特性，菲涅爾透鏡能夠以更高的效率收集太陽(yáng)光，集合成能量更高、亮度更大的光線。而這一特點(diǎn)在VR光學(xué)方案之中得到了重用。

想要讓VR內(nèi)屏呈現(xiàn)出的可視內(nèi)容足夠清晰，除了清晰度、分辨率等參數(shù)要求較高之外，更需要足夠的亮度支撐。在這一點(diǎn)上，目前Pancake仍未進(jìn)化到合理范圍，光學(xué)利用率僅有10%-20%，采用該光學(xué)方案的VR（一體機(jī)為主）大多容易出現(xiàn)圖像暗淡、模糊不清的現(xiàn)象。

而采用了菲涅爾透鏡的VR設(shè)備，例如大朋E4，在亮度方面就比較讓人放心。

在VR游戲中常常會(huì)出現(xiàn)背景較暗的情況，如果無(wú)法提供較高的亮度，很容易造成可視度差的問(wèn)題，影響游玩體驗(yàn)。Pancake如果想要彌補(bǔ)該缺點(diǎn)，就只能采用成本較高的硅基OLED，最終價(jià)格之高也有目共睹。

亮度之外，“雙目重疊”對(duì)于視覺(jué)體驗(yàn)也有著一定加持，尤其在沉浸感、用眼疲勞度等方面影響顯著。

所謂“雙目重疊”，指的是雙眼立體視覺(jué)系統(tǒng)的重疊部分，應(yīng)用于VR中則能夠讓體驗(yàn)者在虛擬空間中具備分辨“遠(yuǎn)近深淺”的能力，進(jìn)一步提升沉浸感。

目前，市面上的VR主要應(yīng)用“完全重疊”和“部分重疊”兩種雙目重疊方式，對(duì)于光損高、視場(chǎng)角偏小的Pancake來(lái)說(shuō)，大部分采用視角廣、縱橫比優(yōu)越的“部分重疊”彌補(bǔ)缺陷，但這種重疊方式也容易造成“雙眼競(jìng)爭(zhēng)”，增加眼睛負(fù)擔(dān)。

而大朋E4 所選用的菲涅爾透鏡則不需要有這種擔(dān)心，直接選用“完全重疊”方案，，讓使用者雙眼都看到完全相同的內(nèi)容，無(wú)需融合、無(wú)需加工，降低用眼疲勞，保障畫(huà)面真實(shí)感。

在Youtube上擁有數(shù)萬(wàn)訂閱者的VR老炮MRTV（MIXED REALITY TV）在體驗(yàn)過(guò)大朋E4 后，就曾表示“你們的頭顯（大朋E4）擁有我所見(jiàn)過(guò)的所有頭顯之中最棒的雙目重疊性能?！?/p>

除上述區(qū)別外，菲涅爾透鏡在沉浸感、代入感的重要影響因子——視場(chǎng)角（Fov）上也有著顯著優(yōu)勢(shì)。

極為接近人眼的116°視場(chǎng)角

一般來(lái)說(shuō)，視場(chǎng)角越大，將更貼近真實(shí)視野，帶來(lái)更高的沉浸感和代入感，達(dá)成VR的核心使命，對(duì)于任何一臺(tái)VR來(lái)說(shuō)都是重中之重的性能參數(shù)。Pancake光學(xué)方案由于鏡片較多，除了影響光學(xué)效率外，還會(huì)導(dǎo)致理論上能夠?qū)崿F(xiàn)的視場(chǎng)角更加有限，上限更低。這也就很好解釋市面上大多采用Pancake的一體機(jī)，視場(chǎng)角基本都在90°-105°區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)。

也正因如此，在PSVR2 剛剛發(fā)售時(shí)外媒AV Watch的采訪中，PSVR2 開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人Yasuo Takahashi對(duì)于“為什么采用菲涅爾透鏡而非Pancake”的問(wèn)題回答稱：“在光學(xué)設(shè)計(jì)上，PSVR2 的重點(diǎn)是拓寬視場(chǎng)角。PSVR1 的水平視場(chǎng)角為100°，而PSVR2 將這一數(shù)值提升到110°。”菲涅爾透鏡沒(méi)有Pancake的視場(chǎng)角上限限制，理論上可以達(dá)到一個(gè)非常高的水準(zhǔn)，而大朋E4 的視場(chǎng)角可達(dá)116°，已經(jīng)非常接近人眼的120°自然視場(chǎng)角。

因此，大朋E4 所呈現(xiàn)的視覺(jué)體驗(yàn)也是質(zhì)量極 高的。在佩戴大朋E4 游玩大部分VR游戲過(guò)程中，幾乎都無(wú)法看到視野邊框，像是真的身處另一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界。

當(dāng)然，有得必有失。在獲得更高的視場(chǎng)角時(shí)，也將出現(xiàn)“畸變”這一視覺(jué)體驗(yàn)摧毀者。為此，大朋E4 在算法層面也作出了諸多努力，通過(guò)計(jì)算視線焦點(diǎn)、屏幕映射點(diǎn)等多個(gè)維度的坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)一系列精密計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)“反畸變”處理，畸變度近乎 0 值。

還有菲涅爾透鏡最常被詬病的重量問(wèn)題，大朋E4 也做了相應(yīng)調(diào)整，去除了不改變光路的部分結(jié)構(gòu)，最終將主機(jī)重量削減至285g，讓玩家頸椎負(fù)擔(dān)更輕，游玩體驗(yàn)更舒適。

總的來(lái)說(shuō)，采用菲涅爾透鏡的大朋E4 基本克服了菲涅爾自身存在的部分缺陷，并將其高光學(xué)效率、高視場(chǎng)角等優(yōu)勢(shì)予以放大，最終帶來(lái)了更為出眾的視覺(jué)體驗(yàn)。

除此之外，大朋E4 還配備了夏普定制5. 46 英寸Fast-LCD屏幕，能夠提供4K分辨率和120Hz刷新率，并利用DP直連傳輸?shù)蛽p耗、低延遲的特性予以保全。

飛行駕駛游戲老饕——B站UP“Diablohu”就曾在一期視頻中提到，對(duì)比某款主流一體機(jī)（采用Pancake），大朋E4 能夠清楚地看到儀表盤(pán)上暗紅色的字符內(nèi)容，并未出現(xiàn)模糊、暗淡的情況，除了菲涅爾鏡片的亮度加持外，直連的無(wú)損傳輸也起到了關(guān)鍵作用，讓4K原生畫(huà)質(zhì)得以呈現(xiàn)。

除此之外，再搭配毫米級(jí)精度手柄和7000+款可適配Steam VR游戲庫(kù)，成為了名副其實(shí)的“VR游戲利器”，足夠玩家們暢玩3A大作，享受虛擬世界的探索快樂(lè)。

（推廣）