Magic Leap One最新体验及技术分析|深度探究其视觉效果

Magic Leap One的视觉效果能否经得起推敲？

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还有一天时间，Magic Leap就将举办其第一届L.E.A.P.开发者大会。这也意味着，Magic Leap已经准备好吸引更多的软件开发者，来为其应用商店提供内容。据外媒报道，Magic Leap计划于10月9日到10日（当地时间）在美国洛杉矶举办该场大会。

而作为这场大会的主人公，Magic Leap One（下文以ML1代替）也是话题不断。虽然众人对其颇有诟病，但其优势也是十分明显。其中最为称道、也最具亮点的大概就是ML1的光波导技术了。但是，通过ML1看到的世界真的十分真实吗？

一位在显示系统方面拥有着40年经验的首席技术人员Karl Guttag，在其博客（www.kguttag.com）上深度分析了ML1的图像效果。据悉，KarlGuttag为此动用了数周的时间，拍摄超过1000张图片并进行了众多的测量，最终向大众展示了通过ML1所能看到的真实世界视图。

Karl Guttag表示，由于ML1采用的是衍射波导，这也就意味着用户必须通过衍射光栅来感知现实世界。而通过衍射光栅看世界会扭曲真实世界的视图，这也是KarlGuttag想在文章中重点展示的地方。

ML1的初次体验

Karl Guttag首先对于MagicLeap的客服表示了肯定。但是，Karl Guttag认为ML1目前还不能成为消费产品。ML1需要定制配件，而且用户不能佩戴普通眼镜（不同于HoloLens）。

ML1视图中心的色彩平衡较为不错，但是当用户远离图像中心时，其颜色会发生变化。即使是与便宜的LCD显示器相比，ML1图像的均匀性、分辨率和对比度也不是很好。

但是ML1的内容十分有趣且有吸引力，尤其是应用程序《Construct》。这些内容能够给用户带来在3D世界中移动的震撼感。由于ML1拥有着比HoloLens更宽的FOV（视场），所以其将会为用户带来更好的体验。

此外，Karl Guttag表示，ML1的手控器要比HoloLens的手势操作要更好，但是用户的手臂很快就会感到疲劳。

Karl Guttag提出的一些重要问题

Karl Guttag没有详细介绍所有细节，但其简单列出了一些ML1的问题：

• ML1可以遮挡85%的真实光线：遮挡如此大量的光线有助于隐藏或减少其他光学问题。相比起HoloLens能够遮挡60%的光线，通过ML1的光线要少2.67倍。
• ML1的发光强度约为210nit，HoloLens约为320nit。
• 衍射波导软化/模糊虚拟影像：ML1的有效分辨率约为Magic Leap声称的1280×960的一半；ML1的影像不如HoloLens清晰。
• 衍射波导存在固有的颜色问题：颜色波纹“就像是透过肥皂泡泡看世界一样”（引用Inverse首席执行官Ryan Smith）；视场的色移现象，尤其是左边和右边15%的外围部分。
• 焦平面：两个焦平面一次只显示一个，当其改变时用户会看到抖动。“近焦平面”从14.5英寸到大约30英寸的限幅点出现，并聚焦在约20英寸（50.8cm）的位置；“远焦平面”出现在30英寸之外的位置，似乎（仅）聚焦在约60英寸（1.54米）的位置。
• 双目叠加：对于填充视场的影像，左侧和右侧存在黑边（大小取决于眼睛的辐辏）；解决这个问题将意味着减少视场。
• ML1采用了场序制彩色（fieldsequential color；FSC），但其序列率至少是HoloLens的两倍，所以FSC的奔溃将不那么明显。但对部分应用而言，这仍然是个问题。
• 需要单独购买特殊的校正镜片。
• 即时定位与地图构建（SLAM）效果一般。ML1需要合适的光照量，并且无法感知任何黑色。除此以外，其映射也不是非常精准，而且有时会出现飘移。Karl Guttag从在这一领域里拥有丰富从业经验的人士处了解到，ML1的SLAM不如HoloLens。
• 数据线的存在也对用户造成阻碍与风险。其中一个重大风险是，当用户摘下ML1将其放在桌面上，并忘记口袋中的计算组件，然后在用户走开时口袋中的计算组件就会把连接着的头显拽离桌面并导致其掉落地面。

现实世界的光线被遮挡

Karl Guttag透过已经关机的ML1拍摄了一张图片。从该图片显示出，ML1遮挡了大部分的现实世界的光线，以及用户的一大部分外围视觉。早在今年2月，Karl Guttag根据奥尼尔的视频便估计ML1遮挡了大约85%的光线，而这一数据与仪器测量大致相等。仪器的测定为波导上方遮挡83%的光线，下方遮挡86%的光线。

正如上文所述，与之对比的HoloLens不仅大约能遮挡60%的光线，其还允许比ML1多出约2.67倍的现实世界光线通过。

衍射波导的介绍

在此之前，包括HoloLens和Magic Leap在内，KarlGuttag已多次谈论过衍射波导。一系列间隔开近光波长的线（即衍射光波）会像通过棱镜一样弯曲。但与棱镜不同的是，光栅会以一定的“级次”使光线弯曲。由于衍射波导只应用其中一个级次的光，其余的光不仅会被浪费，而且会降低整个系统的对比度。（衍射弯曲光线的级次角度和间隔是光线的波长、光栅间距、光线照射光栅角度的函数。）

而Karl Guttag想阐述的重点是，衍射波导的应用，实际上就是用户是通过一个衍射光栅来感知这个世界，即所谓的“出射光栅和瞳孔扩展器”。在衍射波导的情况下，光线大约以45度角穿过玻璃（包含内反射）。而出射光栅的作用，就是将光线从约45度弯曲到90度，这样，光线就能离开波导的玻璃并朝用户的眼镜发射了。

但来自现实世界的光会以各种不同的波长和方向穿过衍射光栅，这也导致了光线会在不同的角度发生弯曲。出射光栅将衍射/散焦真实世界的光线，否则光线会直接进入眼睛，并导致类似棱镜那样的颜色伪影。由于ML1和HoloLens的出射光栅是水平延伸的，因此其较容易“捕捉”上方的光线。

而对于ML1来说较为糟糕的是，用户需要通过6个衍射光栅来感知世界。尽管每个光栅层都被设计成只弯曲特定颜色的光线，但只要可见光的波长足够接近，光栅就会影响到几乎所有的可见光。

通过出射光栅看到的真实世界存在伪影

下图分别是关机状态下ML1（左）和HoloLens（右）的“出射光栅”所呈现的图像。KarlGuttag调整了曝光以补偿ML1阻挡了的大约2.7倍光线（相比于HoloLens）。通过图片，可以很明显的看出衍射波导是如何将来自顶灯的光线，分解为图片中间的彩虹色。

另外，在左侧ML1的图片中的灯泡正上方，有一种模糊的火焰状的伪影。这种伪影正是由于灯泡的光线穿过垂直于波导的六层衍射光栅所造成的。而HoloLens几乎不会出现这种情况（但仍然存在稍许）。

当光源位于视场中时，ML1的眩光伪影不会特别明显，但只要光源高于视场时，ML1将出现比HoloLens更大的问题（如上图所示，左边为ML1，右边为HoloLens）。KarlGuttag表示，当顶部存在光源时，其经常会在视图底部看到彩色的“耀斑”。

除了现实世界，虚拟图像亦存在伪影

Karl Guttag以一张《Dr.G’sInvader》预告片的图片为例，其背景存在着灯光。很显然的是，不仅是现实世界的光线会出现模糊的伪影，虚拟影像同样如此。虽然采用两个焦平面和双倍衍射光栅，将有助于解决现实世界和虚拟影像视图的问题，但穿过太多的衍射光栅也会降低图像质量。

Karl Guttag表示，当其移动自己的头部和眼睛时，图片中的白色文本的颜色会出现变化。就如同Inverse首席执行官Ryan Smith所描述的那样：“就像是透过肥皂泡泡看世界”。除此之外，Karl Guttag还发现了其他的颜色问题，包括色差。

在文章的结尾，Karl Guttag表示在因现实世界光源而产生颜色伪影的问题上，ML1比HoloLens更为明显。但是在这一个现象上，HoloLens也没有做的特别好。其中衍射光栅的“彩虹眩光”效果，以及令真实世界变暗是最明显的问题。

或许在光影上，ML1还需多加努力，但正如Karl Guttag在文章开头就肯定的内容体验，或能掩盖这些许的不足。是以，我们不妨将目光放到几日后Magic Leap的L.E.A.P.开发者大会，一起来期待一下未来更多ML1优秀内容的诞生。届时，VRPinea将即时向大家播报该大会的最新消息。

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