KarlGuttag评VisionPro(二):这些硬件问题不容忽视

青亭AI 2023-06-19 19:25:17

上周,AR/VR光学专家Karl Guttag从价格、VST透视、应用、交互等方面,将Vision Pro与Quest Pro进行对比,发现Vision Pro在设计上做出更多正确决策。尽管如此,Guttag认为该头显本身在硬件部分,依然存在一些不易发现的问题,比如人体工学和视觉体验等等。

值得注意的是,他还更正了上一篇对苹果光学模组的猜测,并表示:网络报道大部分都指出Vision Pro采用Pancake透镜,之前我说非球面镜是不准确的。因为苹果官方新闻稿中明确提到“定制的折反射透镜”字样,而Pancake也属于折返射透镜的其中一类。另外,苹果已收购的光学公司Limbak就以折反射方案闻名,此前还推出了某种“超级Pancake”透镜设计。

除此之外,我们接下来就一起看看Guttag对Vision Pro的硬件还有哪些评价吧。注:由于人眼视觉敏感性不同,对显示技术的感官体验也有差异,因此在实际体验Vision Pro时出现的问题可能不同,也许部分用户可以适应某种不良影响,而其他人则不可以。

30分钟的体验太短

在WWDC 2023上,苹果曾允许现场媒体上手体验Vision Pro的部分功能,体验时长大约30多分钟。Guttag指出,现场演示基于精心挑选的最好的体验,自然会绕开明显的问题,而且30分钟太短,很难察觉长时间使用可能会出现的人体工学和视觉问题。

从此前的3D电影、3D骑乘项目来看,部分人在体验超几分钟后,可能会有眩晕恶心等不适感。同样,AR/VR的舒适性也可能存在问题,具体需要对大量人群进行长时间研究观测。Guttag表示:也许苹果已经进行了一些用户研究,不过从现有的体验资料、硬件配置来看,Vision Pro还是做了一些错误/考虑不周的决定,而这具体对用户有哪些影响,后续将值得关注。

低延迟、高刷新率不足以解决视觉问题

Vision Pro搭载了PC级别的SoC:M2,加上定制的R1视觉处理器,可实现强悍的动态注视点渲染效果,而且可大幅降低传感器到显示器之间的延迟。

苹果在WWDC 2023发布会上有这样的描述:传感器到显示器之间的延迟容易导致不适感,而R1处理器几乎消除了延迟,只需12毫秒就能将新图像传输到显示屏,速度比眨眼还快8倍。

Guttag认为,低延迟处理、高刷新率虽然是优化XR视觉问题的必要条件,但这只是其中一个已知问题。另一方面,尽管Vision Pro的处理速度可能比其他同类头显更快,但还不够快,因为传感器到显示器延迟只是运动到光子延迟的一部分,其他未公布的数据还包括:相机和显示延迟。

假设摄像头、显示器以90Hz刷新率运行,每次只处理一帧图像,那么总延迟大约会翻三倍。除此之外,还可能出现缓冲延迟、追踪延迟,或是任何形式的错误。因此Guttag认为,“传感器到显示器之间的延迟比眨眼更快”不过是营销话术,并不能说明头显本身速度快不快。

理论上,一些低延迟系统的运动光子延迟接近为零,但实际上当涉及3D虚拟内容渲染、特殊相机和显示器同步运行时,系统延迟还是不够低。

就拿军事领域的夜视镜技术来讲,目前更常用的还是基于单色光电倍增管的ENVG夜视镜,而不是半导体相机,最大的原因就是延迟。因为军队在测试时发现,即使有轻微的图像延迟,也会让人迷失方向。

关于摄像头阵列

就像Lynx R1等VST头显那样,正常情况下主透视相机与左右眼同轴,差不多位于用户眼前。而Vision Pro由于前盖内包含了一块Eyesight屏幕,透视相机则只能和其他传感器一起放置在头显下方。Guttag认为,这并不是最佳的选择,尤其是在图像校正上,可能比Meta Quest Pro更难。

为什么这么说呢?VST头显倡导者Steve Mann在IEEE Spectrum 2013会议中强调,VST摄像头位于用户视觉中心,是实现长期视觉舒适性的关键,即使摄像头位置有轻微偏差,后续也可能造成明显的不适。比如,当用户已经适应VST头显的透视视角,摘下头显后,还需要一段时间才能适应双眼正常视觉。

而对于Vision Pro来讲,由于透视摄像头位于用户视线下方,苹果将需要使用某种复杂的校正算法,才能将透视视角与人眼自然视角匹配。

另外,由于透视摄像头位置问题,Vision Pro的视觉深度感测、协调也更加困难、更加不准确。尤其是近距离透视时,问题更加明显。Guttag表示:透视相机校正算法出现任何误差,都可能导致协调问题,但这种问题在简短的演示中不明显,后续还需要长时间观察。

整体来讲,VST相机的位置决策似乎主要与Eyesight屏幕有关。苹果为了Eyesight屏幕,还牺牲了其他多项设计,比如为其加入透光性好的玻璃保护壳,好处是外形高端,坏处是很重、不利于散热、质量存在差异、造成相机和传感器校准问题等等。

关于VAC问题

使用XR头显产生眩晕的一个原因,是VAC问题,也就是视觉辐辏调节冲突,即图像的焦距与人眼自然焦距不匹配,从而引起重影等不适。

现阶段,关于解决VAC问题的论文很多,但还没有真正有效的产品问世。Guttag指出,这通常意味着VAC还没有一个好的解决方案。比如,此前ML1通过叠加多层波导来实现变焦,缺点是牺牲了图像质量和成本。而Meta则是通过机械调焦、液晶透镜来解决,不过目前还在研究阶段,未用于正式的VR头显。另一方面,还有光场显示、计算全息图,以及基于眼球追踪的方案,但依赖大量计算,硬件复杂性和绝对图像质量也不理想。

从WWDC 2023现场开发者体验反馈来看,Vision Pro很可能将视觉焦点固定在2米左右的位置,通过将虚拟界面/内容放在较远的位置,来避免在手臂距离或1米距离内,观看图像可能产生的VAC问题。据开发者透露,苹果似乎希望开发者将应用内的物体、界面设计的更大,距离用户更远。

如果说Vision Pro未来替代电脑显示屏、电视,那么针对不同的应用场景,UI界面的距离也有讲究。举个例子,如果在头显中将虚拟屏幕放在2米远距离,那么其特性则更接近电视,而不是电脑显示屏,因为通常显示屏与用户的距离大约为半米。

虚拟屏幕位置远,意味着文字大小应该和XR屏幕等比例放大,但在体验交互上仍然与电脑显示器有差异。比如用户靠近虚拟界面时,文字清晰度变化不如现实中那么明显,而且用户不能轻易的伸手触摸界面上的内容(超出一臂距离)。但如果将XR虚拟界面设置成常见显示屏的大小和距离,就很容易产生VAC问题。

使用行为与电脑屏幕的差异,也是VR办公面临的一个难题。即使有一些人曾挑战一个月持续使用VR办公,但似乎没人认为VR能够完全替代电脑显示器。

的确,Vision Pro头显可能比现有的主流VR头显分辨率更高、运动感应追踪更好,但这些提升还不够,在效率上还不能够很好的替代电脑多屏幕工作的场景。

Guttag还指出,实际上在过去30年前,索尼Glasstron等穿戴显示器/近眼显示器已经出现,但几乎很少有人在飞机、火车或办公室使用。那么为什么人们不去选择高分辨率的穿戴大屏方案,而是更倾向于分辨率更低、尺寸更小的手机呢?相信成本并不是最主要的原因,一定还有其他原因,比如效率。

关于注视点渲染

从WWDC 2023现场体验反馈来看,Vision Pro的眼球追踪相当灵敏、准确,效果超越市面上其他XR设备。然而Guttag指出,现有的眼球追踪并不能捕捉到人眼的每一次“微动作”,比如saccade/眼跳现象。更重要的是,即使眼球追踪系统能捕捉到注视点确切的位置,也很难了解人眼都看到了什么,也就是人眼捕捉到的“图像快照”。因此,基于眼球追踪的注视点渲染系统,并不能像现实场景那样呈现自然的变化。

长期来讲,用户可能会察觉出动态变焦、渲染中的不自然,从而引起头疼等风险。

关于安全性

相比于OST头显,VST头显始终具有VR头显的问题,比如对周边环境感知力差(即使在透视模式),不适合戴着自由行走。的确,VR的边界系统可一定程度上限制用户运动范围,并在靠近障碍物时发出提示,但这并不能有效的避免用户撞上障碍物。

最深色为视线遮挡部位

VR头显的根本问题,是遮挡了人眼的余光视觉(上下左右)。而人眼余光视觉恰恰是保护用户在环境中行走的关键工具(对运动和闪烁敏感),人眼向下看的能力更重要,因为通常地面上的危险比天上更多。

另外,Vision Pro虽然接近一体机设计,但依然像PC VR那样采用有线式供电。由于Vision Pro采用MegSafe磁吸式接口,连接线比较容易被拉掉。苹果并未透露Vision Pro是否内置小容量的缓冲电池,如果没有这种电池,意味着供电一断,用户眼前的透视画面可能会消失,而这在特殊情形下可能会引发进一步危险。

关于人体工学

Guttag认为,苹果在Vision Pro的物理设计方面,似乎更看重风格而非功能性,尤其是重量分布方面有待优化。

的确,Vision Pro大部分重量似乎都集中在面部,而为了缓解这一问题,苹果为其配备了柔软、贴合人脸的Light Seal面罩。尽管如此,部分体验者仅使用Vision Pro半小时,额头和鼻子就明显压红。

实际上,虽然苹果在佩戴舒适性上做出了优化,但由于头显本身材质(铝合金+玻璃)过重,长时间佩戴会有压脸现象。有体验者称,Vision Pro头显的重量目测至少450g,甚至超过500g。此外,外接线、电池的重量可能也分别在60g、200g左右。

后续,苹果的解决方案可能包括配备额外的头部顶戴,用于分担重量,或是进一步优化面罩。然而Guttag表示:从WWDC上的演示视频来看,Vision Pro的头部绑带的位置并不在设备重心,根据物理学原理,这种设计几乎无法减轻前部头显的重量。

一种可能的解决办法是像HoloLens 2、Quest Pro那样,将电池放在后脑勺位置作为配重。但考虑到Vision Pro头带采用柔性设计,并不能很好的平衡头显重量。当然,后续也可以支持官方或第三方头带,比如类似于Quest Elite Strap的硬性头带外设。

如果通过额外的绑带,将电池放在后脑勺部分,可能会为Vision Pro增加200g重量,那么该设备的整体重量将介于Quest Pro和HoloLens 2之间。

结论

Guttag指出,现阶段来看Vision Pro依然存在不少问题,做好VST透视非常困难,不得不在功能和外观之间做权衡。尤其是加入Eyesight屏幕,对摄像头位置选择的影响。

尽管Vision Pro的透视效果远超Quest Pro,但Guttag不认为它可以长期使用,一些基本的安全问题还有待解决。

0 阅读:0

青亭AI

简介:专业的AI科技媒体。每天五分钟,轻松了解AI黑科技!