Gezichtsveld: waarom hoeveel je ziet bepalend is voor VR en AR
Houd een kartonnen koker voor je oog en kijk ermee door een kamer: je ziet nog steeds scherp, maar alleen een klein rondje van de wereld. Laat de koker vallen en plotseling neemt je blik de hele kamer in zich op, inclusief wat er links en rechts van je beweegt. Dat verschil in "hoeveel wereld je in één keer ziet" heet het gezichtsveld, in het Engels field of view (vaak afgekort tot FOV). Het is de hoek, gemeten in graden, waarbinnen je op een bepaald moment iets kunt waarnemen, zonder je hoofd of ogen te bewegen.
Bij mensen is dit een vast gegeven van onze anatomie, maar bij schermen, camera's en vooral bij virtual reality (VR) en augmented reality (AR) -brillen is het gezichtsveld een technische eigenschap die ontwerpers proberen te vergroten. Hoe breder het gezichtsveld van een headset, hoe meer het aanvoelt alsof je er middenin zit in plaats van naar een venster te kijken. Dat maakt gezichtsveld een van de belangrijkste, maar ook lastigst op te lossen technische knelpunten in de ontwikkeling van draagbare beeldschermtechnologie.
Wat is het precies?
Het gezichtsveld wordt uitgedrukt in graden en meestal in drie richtingen opgesplitst: horizontaal (links-rechts), verticaal (boven-onder) en soms diagonaal (van hoek tot hoek). Een mens heeft, ruwweg, een horizontaal gezichtsveld van circa 200 tot 210 graden wanneer beide ogen meetellen, waarvan ongeveer 114 tot 120 graden overlapt tot scherp, driedimensionaal (stereoscopisch) zicht. Het verticale gezichtsveld is kleiner, naar schatting 130 tot 135 graden. Aan de randen van dat bereik zie je overigens niet scherp of in kleur; dat is perifeer zicht, dat vooral beweging detecteert.
Bij een VR-headset wordt het gezichtsveld bepaald door de lenzen die vlak voor je ogen zitten en de afstand tussen die lenzen en het scherm erachter. Grotere lenzen die dichter bij het oog staan, kunnen een groter deel van je blikveld vullen, maar dat vergroot ook optische vervormingen aan de randen, die de fabrikant vervolgens weer met software moet corrigeren. Er is bovendien een directe wisselwerking met resolutie: eenzelfde scherm dat over een breder gezichtsveld wordt "uitgesmeerd" levert per graad minder pixels op, dus een scherpere blik kost vaak gezichtsveld en andersom.
Bij AR-brillen ligt het nog lastiger. Die moeten licht van de echte wereld gewoon doorlaten en daar tegelijk digitale beelden overheen projecteren, vaak met dunne glasplaatjes genaamd waveguides die licht via interne reflectie naar het oog leiden. Waveguides zijn licht en doorzichtig, maar kunnen van nature maar een beperkte hoek aan invallend licht correct doorgeven. Daardoor hebben de meeste actuele AR-brillen een veel kleiner gezichtsveld dan VR-headsets: vaak niet meer dan 30 tot 70 graden diagonaal, tegenover 90 tot ruim 100 graden bij VR.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is presence: het gevoel daadwerkelijk ergens anders te zijn in plaats van naar een scherm te kijken. Onderzoek in de VR-gemeenschap wijst er al langer op dat een breder gezichtsveld dat gevoel versterkt, vooral omdat het perifere zicht in het echte leven een grote rol speelt bij het inschatten van beweging en ruimte, ook als je er niet bewust naar kijkt.
Een te smal gezichtsveld kan bovendien bijdragen aan simulator sickness: een vorm van bewegingsziekte die ontstaat wanneer wat je oog ziet niet overeenkomt met wat je evenwichtsorgaan voelt. Een breder, natuurlijker gezichtsveld met vloeiende randen kan dat effect verminderen, al is bewegingsziekte in VR een probleem met meerdere oorzaken, waaronder ook de reactiesnelheid (latency) van het beeld.
Bij AR-brillen speelt een ander doel: digitale informatie zo naadloos mogelijk laten samenvallen met de echte wereld, zodat een navigatiepijl, ondertiteling of 3D-model precies daar verschijnt waar je hem verwacht, ook als je je hoofd een beetje draait. Een te smal gezichtsveld zorgt ervoor dat digitale objecten plotseling "afgesneden" worden zodra ze net buiten het zichtbare kader vallen, wat de illusie doorbreekt.
Voorbeelden uit de praktijk
Verschillende bedrijven laten zien hoe uiteenlopend de aanpak van gezichtsveld in de praktijk uitpakt.
- Meta Quest 3 (2023) heeft een horizontaal gezichtsveld van naar schatting circa 110 graden, wat in de VR-consumentenmarkt inmiddels als gangbaar geldt.
- Apple Vision Pro (2024) geeft geen officiële gezichtsveldspecificatie vrij, maar onafhankelijke metingen en schattingen komen doorgaans uit op ergens tussen de 90 en 110 graden, vergelijkbaar met andere premium VR/mixed-reality-headsets.
- Microsoft HoloLens 2 (2019), een AR-bril voor de zakelijke markt, heeft een relatief smal gezichtsveld van circa 43 tot 52 graden diagonaal. Dat kleine venster was een van de meest genoemde kritiekpunten op het apparaat.
- Magic Leap 2 (2022) verbeterde dat met een gezichtsveld van ongeveer 70 graden diagonaal, destijds een van de bredere AR-brillen op de markt, mede gericht op medische en industriële toepassingen.
- Pimax, een fabrikant die zich juist specialiseert in extreem breed gezichtsveld, brengt VR-headsets op de markt die claims doen tot ruim 200 graden horizontaal, ten koste van meer gewicht, hogere kosten en optische compromissen aan de randen.
Hoe ver is de techniek?
Het gezichtsveld van VR-headsets is de afgelopen tien jaar geleidelijk gegroeid, van rond de 90 graden bij vroege modellen als de Oculus Rift (2016) naar 100 à 110 graden bij recente consumentenmodellen. Die vooruitgang komt vooral door nieuwe lenstechniek, zoals zogeheten pancake-lenzen: platte, gevouwen optische systemen die licht meerdere keren laten kaatsen binnen een dunne behuizing. Dat maakt headsets compacter zonder het gezichtsveld op te offeren, al blijft er een fundamentele grens zolang lenzen en schermformaat de beperkende factoren zijn.
Bij AR-brillen verloopt de vooruitgang trager, omdat waveguides fysiek beperkt zijn in de hoek waarover ze licht efficiënt kunnen doorgeven zonder helderheid te verliezen of storend licht te lekken. Onderzoekers experimenteren met alternatieve optische technieken, zoals gebogen spiegeloptiek en zogeheten holografische optische elementen, om dit te omzeilen, maar die zijn nog niet rijp voor massaproductie tegen een betaalbare prijs.
Een aanvullende uitdaging is dat een breder gezichtsveld meer pixels vereist om scherp te blijven, wat weer meer rekenkracht en energie kost. Een deel van de industrie pakt dit aan met foveated rendering: software die, met behulp van oogtracking, alleen het deel van het beeld waar je op dat moment recht naar kijkt in hoge resolutie weergeeft en de rand bewust minder scherp rendert, net zoals het menselijk oog dat zelf ook doet. Per saldo is gezichtsveld dus geen technologie die op één moment "doorbreekt", maar een parameter die stap voor stap verbetert binnen een geheel van afwegingen tussen scherpte, gewicht, batterijduur en prijs.
Wie werken eraan?
Aan de VR-kant investeert vooral Meta, via zijn onderzoeksafdeling Reality Labs, structureel in nieuwe optica voor consumentenheadsets. Apple deed dat met de Vision Pro, met eigen ontwikkelde microdisplays en lenzen. Kleinere, gespecialiseerde spelers zoals het Finse Varjo richten zich op headsets voor professioneel gebruik met zeer hoge resolutie in het centrale gezichtsveld, terwijl het Chinese Pimax zich juist onderscheidt met extreem brede gezichtsvelden voor de nichemarkt van simulatie- en vluchtenthousiastelingen.
Op het AR-vlak zijn Microsoft (HoloLens) en Magic Leap de bekendste namen, beide vooral gericht op zakelijke, industriële en medische toepassingen. Daarnaast doen universitaire onderzoeksgroepen, onder meer op het gebied van optica en fotonica, fundamenteel werk aan nieuwe lens- en waveguide-ontwerpen. Standaardisatie van hoe software met verschillende gezichtsvelden moet omgaan, verloopt via samenwerkingsverbanden zoals de Khronos Group, die met de open standaard OpenXR ontwikkelaars een uniforme manier biedt om VR- en AR-apparaten met uiteenlopende specificaties aan te spreken.