Magic Leap One最硬核分析|通過AR眼鏡看到的世界是真實的嗎?

2020-12-16 VRPinea媒體

今天,Magic Leap就將舉辦其第一屆L.E.A.P.開發者大會。這也意味著,Magic Leap已經準備好吸引更多的軟體開發者,來為其應用商店提供內容。據外媒報導,Magic Leap計劃於10月9日到10日(當地時間)在美國洛杉磯舉辦該場大會。

而作為這場大會的主人公,Magic Leap One(下文以ML1代替)也是話題不斷。雖然眾人對其頗有詬病,但其優勢也是十分明顯。其中最為稱道、也最具亮點的大概就是ML1的光波導技術了。但是,通過ML1看到的世界真的十分真實嗎?

一位在顯示系統方面擁有著40年經驗的首席技術人員Karl Guttag,在其博客(www.kguttag.com)上深度分析了ML1的圖像效果。據悉,KarlGuttag為此動用了數周的時間,拍攝超過1000張圖片並進行了眾多的測量,最終向大眾展示了通過ML1所能看到的真實世界視圖。

Karl Guttag表示,由於ML1採用的是衍射波導,這也就意味著用戶必須通過衍射光柵來感知現實世界。而通過衍射光柵看世界會扭曲真實世界的視圖,這也是KarlGuttag想在文章中重點展示的地方。

ML1的初次體驗

Karl Guttag首先對於MagicLeap的客服表示了肯定。但是,Karl Guttag認為ML1目前還不能成為消費產品。ML1需要定製配件,而且用戶不能佩戴普通眼鏡(不同於HoloLens)。

ML1視圖中心的色彩平衡較為不錯,但是當用戶遠離圖像中心時,其顏色會發生變化。即使是與便宜的LCD顯示器相比,ML1圖像的均勻性、解析度和對比度也不是很好。

但是ML1的內容十分有趣且有吸引力,尤其是應用程式《Construct》。這些內容能夠給用戶帶來在3D世界中移動的震撼感。由於ML1擁有著比HoloLens更寬的FOV(視場),所以其將會為用戶帶來更好的體驗。

此外,Karl Guttag表示,ML1的手控器要比HoloLens的手勢操作要更好,但是用戶的手臂很快就會感到疲勞。

Karl Guttag提出的一些重要問題

Karl Guttag沒有詳細介紹所有細節,但其簡單列出了一些ML1的問題:

ML1可以遮擋85%的真實光線:遮擋如此大量的光線有助於隱藏或減少其他光學問題。相比起HoloLens能夠遮擋60%的光線,通過ML1的光線要少2.67倍。ML1的發光強度約為210nit,HoloLens約為320nit。衍射波導軟化/模糊虛擬影像:ML1的有效解析度約為Magic Leap聲稱的1280×960的一半;ML1的影像不如HoloLens清晰。衍射波導存在固有的顏色問題:顏色波紋「就像是透過肥皂泡泡看世界一樣」(引用Inverse執行長Ryan Smith);視場的色移現象,尤其是左邊和右邊15%的外圍部分。焦平面:兩個焦平面一次只顯示一個,當其改變時用戶會看到抖動。「近焦平面」從14.5英寸到大約30英寸的限幅點出現,並聚焦在約20英寸(50.8cm)的位置;「遠焦平面」出現在30英寸之外的位置,似乎(僅)聚焦在約60英寸(1.54米)的位置。雙目疊加:對於填充視場的影像,左側和右側存在黑邊(大小取決於眼睛的輻輳);解決這個問題將意味著減少視場。ML1採用了場序制彩色(fieldsequential color;FSC),但其序列率至少是HoloLens的兩倍,所以FSC的奔潰將不那麼明顯。但對部分應用而言,這仍然是個問題。需要單獨購買特殊的校正鏡片。即時定位與地圖構建(SLAM)效果一般。ML1需要合適的光照量,並且無法感知任何黑色。除此以外,其映射也不是非常精準,而且有時會出現飄移。Karl Guttag從在這一領域裡擁有豐富從業經驗的人士處了解到,ML1的SLAM不如HoloLens。數據線的存在也對用戶造成阻礙與風險。其中一個重大風險是,當用戶摘下ML1將其放在桌面上,並忘記口袋中的計算組件,然後在用戶走開時口袋中的計算組件就會把連接著的頭顯拽離桌面並導致其掉落地面。

現實世界的光線被遮擋

Karl Guttag透過已經關機的ML1拍攝了一張圖片。從該圖片顯示出,ML1遮擋了大部分的現實世界的光線,以及用戶的一大部分外圍視覺。早在今年2月,Karl Guttag根據奧尼爾的視頻便估計ML1遮擋了大約85%的光線,而這一數據與儀器測量大致相等。儀器的測定為波導上方遮擋83%的光線,下方遮擋86%的光線。

正如上文所述,與之對比的HoloLens不僅大約能遮擋60%的光線,其還允許比ML1多出約2.67倍的現實世界光線通過。

衍射波導的介紹

在此之前,包括HoloLens和Magic Leap在內,KarlGuttag已多次談論過衍射波導。一系列間隔開近光波長的線(即衍射光波)會像通過稜鏡一樣彎曲。但與稜鏡不同的是,光柵會以一定的「級次」使光線彎曲。由於衍射波導只應用其中一個級次的光,其餘的光不僅會被浪費,而且會降低整個系統的對比度。(衍射彎曲光線的級次角度和間隔是光線的波長、光柵間距、光線照射光柵角度的函數。)

而Karl Guttag想闡述的重點是,衍射波導的應用,實際上就是用戶是通過一個衍射光柵來感知這個世界,即所謂的「出射光柵和瞳孔擴展器」。在衍射波導的情況下,光線大約以45度角穿過玻璃(包含內反射)。而出射光柵的作用,就是將光線從約45度彎曲到90度,這樣,光線就能離開波導的玻璃並朝用戶的眼鏡發射了。

但來自現實世界的光會以各種不同的波長和方向穿過衍射光柵,這也導致了光線會在不同的角度發生彎曲。出射光柵將衍射/散焦真實世界的光線,否則光線會直接進入眼睛,並導致類似稜鏡那樣的顏色偽影。由於ML1和HoloLens的出射光柵是水平延伸的,因此其較容易「捕捉」上方的光線。

而對於ML1來說較為糟糕的是,用戶需要通過6個衍射光柵來感知世界。儘管每個光柵層都被設計成只彎曲特定顏色的光線,但只要可見光的波長足夠接近,光柵就會影響到幾乎所有的可見光。

通過出射光柵看到的真實世界存在偽影

下圖分別是關機狀態下ML1(左)和HoloLens(右)的「出射光柵」所呈現的圖像。KarlGuttag調整了曝光以補償ML1阻擋了的大約2.7倍光線(相比於HoloLens)。通過圖片,可以很明顯的看出衍射波導是如何將來自頂燈的光線,分解為圖片中間的彩虹色。

另外,在左側ML1的圖片中的燈泡正上方,有一種模糊的火焰狀的偽影。這種偽影正是由於燈泡的光線穿過垂直于波導的六層衍射光柵所造成的。而HoloLens幾乎不會出現這種情況(但仍然存在稍許)。

當光源位於視場中時,ML1的眩光偽影不會特別明顯,但只要光源高於視場時,ML1將出現比HoloLens更大的問題(如上圖所示,左邊為ML1,右邊為HoloLens)。KarlGuttag表示,當頂部存在光源時,其經常會在視圖底部看到彩色的「耀斑」。

除了現實世界,虛擬圖像亦存在偽影

Karl Guttag以一張《Dr.G’sInvader》預告片的圖片為例,其背景存在著燈光。很顯然的是,不僅是現實世界的光線會出現模糊的偽影,虛擬影像同樣如此。雖然採用兩個焦平面和雙倍衍射光柵,將有助於解決現實世界和虛擬影像視圖的問題,但穿過太多的衍射光柵也會降低圖像質量。

Karl Guttag表示,當其移動自己的頭部和眼睛時,圖片中的白色文本的顏色會出現變化。就如同Inverse執行長Ryan Smith所描述的那樣:「就像是透過肥皂泡泡看世界」。除此之外,Karl Guttag還發現了其他的顏色問題,包括色差。

在文章的結尾,Karl Guttag表示在因現實世界光源而產生顏色偽影的問題上,ML1比HoloLens更為明顯。但是在這一個現象上,HoloLens也沒有做的特別好。其中衍射光柵的「彩虹眩光」效果,以及令真實世界變暗是最明顯的問題。

或許在光影上,ML1還需多加努力,但正如Karl Guttag在文章開頭就肯定的內容體驗,或能掩蓋這些許的不足。是以,我們不妨將目光放到幾日後Magic Leap的L.E.A.P.開發者大會,一起來期待一下未來更多ML1優秀內容的誕生。屆時,VRPinea將即時向大家播報該大會的最新消息。

本文由kguttag刊發,屬VRPinea原創編譯稿件,轉載請洽:brand@vrpinea.com

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