最硬核體驗與技術分析，深度對比Magic Leap One和HoloLens

文章相關引用及參考：kguttag

本文來自Karl Guttag

（映維網 2018年09月30日）我（Karl Guttag）在過去數周時間裡一直在研究Magic Leap One（ML1），並拍攝了超過1000張圖片和進行了眾多測量。對於今天這篇文章，我主要想談談透過ML1所看到的真實世界視圖。

ML1採用衍射波導，這意味著你必須要通過衍射光柵來感知現實世界。通過衍射光柵看世界會扭曲真實世界的視圖，而本文將會進行演示。

1. ML1的初體驗

視圖中心的顏色平衡看上去很不錯，但隨著你遠離影像中心，色移現象將出現。但即便是與廉價的LCD顯示屏相比，就均勻度，銳利程度/解析度，以及對比度而言的圖像質量並不是非常優秀。

演示內容（尤其是Construct應用程序）十分有趣，而且非常吸引人。能夠看到對象在3D世界中移動會令你產生一種震撼感，就像是HoloLens那樣。但ML1還有很多開箱即用的事情。由於視場寬於HoloLens，初體驗的感覺將更好。ML1的控制器比HoloLens的手勢操作更好，因為你的手臂很快就會感到疲勞。

2. 一些重要問題

我沒有時間詳細說明，但我可以簡單地提及迄今為止發現的部分問題：

遮擋85%的真實世界光線：遮擋如此大量的光線有助於隱藏或減少其他光學問題； HoloLens遮擋大約60%的光線，因此通過的光線比ML1多2.67倍。

ML1的發光強度只有大約210 nit，HoloLens則是約320 nit。

透過衍射光柵看世界會模糊和扭曲真實世界的視圖

衍射波導軟化/模糊虛擬影像：ML1的有效解析度大約只有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首席執行官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：只有兩個，它們一次只顯示一個，當改變時我們會看到抖動；

「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。

雙目疊加的問題。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。

它採用了場序制彩色（field sequential color；FSC），但序列率至少是HoloLens的兩倍，所以FSC的奔潰將不那麼明顯，但對部分應用而言仍然是個問題。

適眼距很少，需要單獨購買特殊的校正鏡片

即時定位與地圖構建（SLAM）的效果一般。它需要合適的光照量，並且無法感知任何黑色。映射不是非常精準，而且似乎會出現漂移。在這一領域裡擁有豐富從業經驗的人士告訴我說，ML1的SLAM不如HoloLens。

數據線顯然存在風險，並且會對你造成阻礙。其中一個重大風險是你會摘下頭顯，將它放在桌面上，並忘記口袋中的計算組件，然後在你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。

3. 現實世界視圖模糊

我透過已經關機的ML1拍攝了一張圖片。第一件明顯的事情是，ML1遮擋了大部分的現實世界光線，以及用戶的一大部分外圍視覺。早在今年2月，我根據奧尼爾的視頻就估計ML1遮擋了大約85%的光線。這個數字與儀器測量大致相等，後者的測定是波導上方遮擋83%的光線，下方遮擋86%的光線。你同時能在左邊圖片注意到透過衍射光柵看世界的效果。

與之對比，微軟HoloLens遮擋約60%的光線，這已經足夠。不過，HoloLens允許比ML1多出約2.67倍的現實世界光線通過。

4. 衍射波導的簡要介紹

我的博客已經多次討論過衍射光柵，包括關於HoloLens和Magic Leap的文章。一系列間隔開近光波長的線（即衍射光柵）會像稜鏡一樣彎曲光線。但與稜鏡不同，光柵會以一系列的「級次」彎曲光線。對於衍射波導，只應用其中一個級次的光，剩餘的光不僅浪費，而且會降低整個系統的對比度，因為其會在光學系統中反彈。衍射彎曲光線的級次角度和間隔是光線的波長（顏色），光柵間距，以及光線照射光柵角度的函數。

今天話題的關鍵是，對於衍射波導，你是通過一個衍射光柵感知世界，即所謂的「出射光柵和瞳孔擴展器」。在衍射波導的情況下，光線以大約45度（精確角度取決於許多因素）角穿過包含全內反射的玻璃。出射光柵用於將光線從約45度彎曲到90度，這樣它就能夠離開波導的玻璃並朝你眼睛發射。

但來自現實世界的光線是從相對側穿過衍射光柵，波長的行為方式和方向都會令這種光線以各種角度彎曲。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，並導致類似稜鏡的顏色偽影。對於ML1和Hololens，出射光柵水平延伸，因此容易從「捕捉」上方的光線。

對ML1而言，問題是你正通過六個衍射光柵感知世界。儘管每個光柵層都設計成彎曲特定顏色的光線，但可見光的波長足夠接近，而光柵會影響所有的可見光。

5. 通過出射光柵看到的現實世界視圖

下圖分別是關機狀態下的ML1（左）和HoloLens（右）「出射光柵」。 我調整了曝光以補償ML1阻擋的大約2.7倍光線。在下面兩張圖片中，你可以看到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，在左側的ML1圖片中，你可以注意到燈泡正上方的模糊，火焰狀的偽影。這種眩光是因為來自燈泡的光線穿過大致垂直於波導的六層衍射光柵所造成。你在Hololens中幾乎不會注意到這種情況（但仍然存在），但ML1比較明顯。

與Hololens相比，當光源位於視場中時，ML1的眩光偽影不太明顯，但當光源高於視場時，ML1將出現比Hololens更大的問題，如下圖所示。對於ML1，當存在頂部光源時，我經常會在視圖底部看到彩色的「耀斑」。當通過雙眼觀察時，你將看到兩倍的「眩光」。順便提一句，你在下圖中可以清楚看到HoloLens頭顯（左）或ML1（右）。

需要注意的是，Magic Leap遮擋了85%的真實世界光線，而HoloLens則是60%。所以如果它們沒有暗透鏡，這種衍射效果會更亮。

作為另一個參考點，我用iPhone 6s Plus拍攝了部分測試圖案的照片。再次強調，我調整了曝光以補償ML1所阻擋的85％光線。你應該注意到模糊的光線散射會使圖像變得柔和。

6. 混合真實與虛擬影像

下圖是《Dr. G』s Invader》預告片的圖片，其中背景存在燈光。不僅是現實世界的光線出現了模糊的偽影，虛擬影像同樣如此。文本顯然是比較模糊，而我將在以後的文章中對其進行詳細介紹。採用兩個焦平面和雙倍衍射光柵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會降低圖像質量。

另外，你可能注意到白色文本的顏色。隨著你移動頭部和眼睛，顏色出現了變化，正如Inverse首席執行官Ryan Smith所描述的那樣，「就像是透過肥皂泡泡看世界一樣」。你同時會看到其他的顏色問題，包括色差。

7. 總結

在模擬用戶視圖方面，並且因現實世界光源而產生的顏色偽影方面，ML1比HoloLens更為明顯。至少令ML1糟糕的部分原因是支持兩個焦平面。你需要透過兩倍數目的波導來感知世界。

衍射光柵的「彩虹炫光」效果，以及令真實世界變暗是最為明顯的問題。

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