Eine Frage der IPD: Mehr Klarsicht & Komfort in VR-Headsets

26. März 2021 Katrin Pape

Eine Frage der IPD: Mehr Klarsicht & Komfort in VR-Headsets

Durch die Regulierung der IPD können VR-Headset-User in Sachen Immersion besser abtauchen . Bildquelle: 6sqft.com

Wer mit Hilfe des Augenoptikers Seheinbußen kompensieren muss, kennt das Pupillometer zum Messen des individuellen Augenabstandes bzw. der Pupillendistanz. (kurz: IPD – Interpupillardistanz). Gemessen wird von der Pupillenmitte bis zum Nasenrücken – ein wichtiger Wert zur Ausrichtung des optischen Mittelpunkts bei Kontaktlinse oder Brillenglas.

Unsere Pupille funktioniert bekanntlich wie eine Blende: über die Netzhaut kann die einfallende Lichtmenge reguliert werden, die Linse sorgt über die Augenmuskeln für die Scharfstellung der Bilder.

Auch für die Nutzung eines Head-Mounted-Displays (HMD)/ VR-Headsets ist dieser Wert von Bedeutung, denn die stereoskopische VR-Brille ist unseren Augen vorgeschaltet.

Gelingen und Problematik angenehmer Sichtweise ergeben sich hier zunächst aus den optischen Linsen des HMDs, denn diese fungieren als natürliche Linsen. Unabhängig von Auflösung, Bildrate oder generiertem VR-Content, d.h. technischen und inhaltlichen Parametern, arbeiten die Headset-Linsen analog einer Brille, mit der VR-Anwender sich unter möglichst klarer Sicht durch die (virtuelle) Welt bewegen.

Bildquelle: grootgadgets.com

Die durchschnittliche IPD beträgt 6,4 Zentimeter (Übliche Werte liegen zwischen 5,0 und 7,5 cm). Um den individuellen Pupillenabständen weltweiter Klientel gerecht zu werden, bieten VR-Headset-Hersteller inzwischen sehr unterschiedliche Lösungsansätze.

Das war allerdings nicht immer so und fixe IPDs bescherten vielen Headset-Anwendern schon nach kurzer Zeit Kopfschmerzen.

Falsche IPD als Immersionsbrecher

Durch den Augenabstand bedingt verarbeitet das Gehirn unseren Blick auf die Welt aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln (binokulare Disparität): die Bilder unserer linken Netzhaut stimmen nicht mit denen der rechten Netzhaut überein.

Wir können diesen Umstand über die Parallaxe prüfen, indem wir den Arm ausstrecken und mit dem Zeigefinger auf ein Objekt vor uns zeigen. Öffnen und schließen wir beide Augen abwechselnd, erleben wir eine scheinbare Bewegung des Fingers in Relation zum Objekt.

Wird die individuelle IPD während der VR-Anwendung nicht hinreichend berücksichtigt, entstehen falsche Tiefenhinweise und VR-Headset-Nutzer skalieren die virtuellen Objekte inkorrekt. Beispielsweise ergeben sich horizontale Biegungen bei Mauern und anderen starren Objekten.

Eine korrekte IPD definiert die Qualität unseres Stereobildes. Bildquelle: blog.yulio.com

Grundlegend beeinflussen falsche IPD-Werte Parameter wie Tiefenschärfe, Entfernungseinschätzung und Formwahrnehmung und führen schnell zu einer Überlastung der Augen. Bei VR-Anwendungen ist zuletzt genannter Aspekt für die Aufrechterhaltung der Immersion besonders wichtig: Nutzer einer virtuellen Erfahrung gelangen durch verschwommene Bilder schnell an ihre Grenzen, tauchen vorschnell aus den Tiefen der Simulation auf oder gelangen erst gar nicht in einen Zustand erhöhter Aufmerksamkeit & Präsenz.

Ergeben sich zu große Diskrepanzen zwischen physischer und virtueller Welt, spricht man von einem Verlust der Stereopsis (räumliches Sehen). Jedes nicht korrekt justierte VR-Headset kann so zu einem wahren Immersionsbrecher werden!

Klare Sicht voraus

Inzwischen gehen Headset-Entwickler vermehrt auf die individuelle Interpupillardistanz ein und Menschen mit außerordentlich weiten oder geringen IPDs haben es leichter VR zu genießen. Bei dieser individuellen Ausrichtung des optischen Zentrums, dem Bereich der stärksten Sehschärfe, spricht man vom sog. Sweet Spot.

Das VR-Headset Oculus Rift S beispielsweise verfügt nur über eine software-basierte Regulierung der IPD. Grund dafür ist das Vorhandensein eines einzelnen LC-Displays mit zwei festen Objektiven. Mit zwei separaten Bildschirmen dagegen lässt sich die Positionierung derselben passend auf die individuelle Pupillardistanz mechanisch durch den Anwender selbst anpassen.

Bei den VR-Brillen HTC Vive Cosmos und Oculus Quest können Nutzer den IPD-Regler manuell einstellen; Magic Leap bietet VR-Nutzern dagegen zwei verschiedene Headsets mit unterschiedlichen Linsenabständen an.

Eyetracking-Technologien bieten durch präzises Blick- und Kopf-Tracking, automatische IPD-Anpassung und dynamisches Rendering besonders immersive VR-Erlebnisse. Bildquelle: vr.tobii.com

VR-Headsets mit integrierter Eyetracking-Technologie, wie etwa HTC Vive Pro Eye oder Varjo VR-2, bieten automatische IPD-Erfassung (Pupillometrie) und damit eine besonders präzise Lösung bei der Ausrichtung des Augenabstands. Daraus ergibt sich ein klarer Vorteil für Menschen mit unter- bzw. überdurchschnittlich weiter Pupillendistanz.

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