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Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

2023年06月19日 首頁 » 熱門科技

上周,AR/VR光學專家Karl Guttag從價格、VST透視、應用、交互等方面,將Vision Pro與Quest Pro進行對比,發現Vision Pro在設計上做出更多正確決策。儘管如此,Guttag認為該頭顯本身在硬體部分,依然存在一些不易發現的問題,比如人體工學和視覺體驗等等。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

值得注意的是,他還更正了上一篇對蘋果光學模組的猜測,並表示:網路報道大部分都指出Vision Pro採用Pancake透鏡,之前我說非球面鏡是不準確的。因為蘋果官方新聞稿中明確提到「定製的折反射透鏡」字樣,而Pancake也屬於折返射透鏡的其中一類。另外,蘋果已收購的光學公司Limbak就以折反射方案聞名,此前還推出了某種「超級Pancake」透鏡設計。

除此之外,我們接下來就一起看看Guttag對Vision Pro的硬體還有哪些評價吧。註:由於人眼視覺敏感性不同,對顯示技術的感官體驗也有差異,因此在實際體驗Vision Pro時出現的問題可能不同,也許部分用戶可以適應某種不良影響,而其他人則不可以。

30分鐘的體驗太短

在WWDC 2023上,蘋果曾允許現場媒體上手體驗Vision Pro的部分功能,體驗時長大約30多分鐘。Guttag指出,現場演示基於精心挑選的最好的體驗,自然會繞開明顯的問題,而且30分鐘太短,很難察覺長時間使用可能會出現的人體工學和視覺問題。

從此前的3D電影、3D騎乘項目來看,部分人在體驗超幾分鐘後,可能會有眩暈噁心等不適感。同樣,AR/VR的舒適性也可能存在問題,具體需要對大量人群進行長時間研究觀測。Guttag表示:也許蘋果已經進行了一些用戶研究,不過從現有的體驗資料、硬體配置來看,Vision Pro還是做了一些錯誤/考慮不周的決定,而這具體對用戶有哪些影響,後續將值得關注。

低延遲、高刷新率不足以解決視覺問題

Vision Pro搭載了PC級別的SoC:M2,加上定製的R1視覺處理器,可實現強悍的動態注視點渲染效果,而且可大幅降低傳感器到顯示器之間的延遲。

蘋果在WWDC 2023發布會上有這樣的描述:傳感器到顯示器之間的延遲容易導致不適感,而R1處理器幾乎消除了延遲,只需12毫秒就能將新圖像傳輸到顯示屏,速度比眨眼還快8倍。

Guttag認為,低延遲處理、高刷新率雖然是優化XR視覺問題的必要條件,但這只是其中一個已知問題。另一方面,儘管Vision Pro的處理速度可能比其他同類頭顯更快,但還不夠快,因為傳感器到顯示器延遲只是運動到光子延遲的一部分,其他未公布的數據還包括:相機和顯示延遲。

假設攝影機、顯示器以90Hz刷新率運行,每次只處理一幀圖像,那麼總延遲大約會翻三倍。除此之外,還可能出現緩衝延遲、追蹤延遲,或是任何形式的錯誤。因此Guttag認為,「傳感器到顯示器之間的延遲比眨眼更快」不過是營銷話術,並不能說明頭顯本身速度快不快。

理論上,一些低延遲系統的運動光子延遲接近為零,但實際上當涉及3D虛擬內容渲染、特殊相機和顯示器同步運行時,系統延遲還是不夠低。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

就拿軍事領域的夜視鏡技術來講,目前更常用的還是基於單色光電倍增管的ENVG夜視鏡,而不是半導體相機,最大的原因就是延遲。因為軍隊在測試時發現,即使有輕微的圖像延遲,也會讓人迷失方向。

關於攝影機陣列

就像Lynx R1等VST頭顯那樣,正常情況下主透視相機與左右眼同軸,差不多位於用戶眼前。而Vision Pro由於前蓋內包含了一塊Eyesight螢幕,透視相機則只能和其他傳感器一起放置在頭顯下方。Guttag認為,這並不是最佳的選擇,尤其是在圖像校正上,可能比Meta Quest Pro更難。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

為什麼這麼說呢?VST頭顯倡導者Steve Mann在IEEE Spectrum 2013會議中強調,VST攝影機位於用戶視覺中心,是實現長期視覺舒適性的關鍵,即使攝影機位置有輕微偏差,後續也可能造成明顯的不適。比如,當用戶已經適應VST頭顯的透視視角,摘下頭顯後,還需要一段時間才能適應雙眼正常視覺。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

而對於Vision Pro來講,由於透視攝影機位於用戶視線下方,蘋果將需要使用某種複雜的校正算法,才能將透視視角與人眼自然視角匹配。

另外,由於透視攝影機位置問題,Vision Pro的視覺深度感測、協調也更加困難、更加不準確。尤其是近距離透視時,問題更加明顯。Guttag表示:透視相機校正算法出現任何誤差,都可能導致協調問題,但這種問題在簡短的演示中不明顯,後續還需要長時間觀察。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

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整體來講,VST相機的位置決策似乎主要與Eyesight螢幕有關。蘋果為了Eyesight螢幕,還犧牲了其他多項設計,比如為其加入透光性好的玻璃保護殼,好處是外形高端,壞處是很重、不利於散熱、質量存在差異、造成相機和傳感器校準問題等等。

關於VAC問題

使用XR頭顯產生眩暈的一個原因,是VAC問題,也就是視覺輻輳調節衝突,即圖像的焦距與人眼自然焦距不匹配,從而引起重影等不適。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

現階段,關於解決VAC問題的論文很多,但還沒有真正有效的產品問世。Guttag指出,這通常意味著VAC還沒有一個好的解決方案。比如,此前ML1通過疊加多層波導來實現變焦,缺點是犧牲了圖像質量和成本。而Meta則是通過機械調焦、液晶透鏡來解決,不過目前還在研究階段,未用於正式的VR頭顯。另一方面,還有光場顯示、計算全息圖,以及基於眼球追蹤的方案,但依賴大量計算,硬體複雜性和絕對圖像質量也不理想。

從WWDC 2023現場開發者體驗反饋來看,Vision Pro很可能將視覺焦點固定在2米左右的位置,通過將虛擬界面/內容放在較遠的位置,來避免在手臂距離或1米距離內,觀看圖像可能產生的VAC問題。據開發者透露,蘋果似乎希望開發者將應用內的物體、界面設計的更大,距離用戶更遠。

如果說Vision Pro未來替代電腦顯示屏、電視,那麼針對不同的應用場景,UI界面的距離也有講究。舉個例子,如果在頭顯中將虛擬螢幕放在2米遠距離,那麼其特性則更接近電視,而不是電腦顯示屏,因為通常顯示屏與用戶的距離大約為半米。

虛擬螢幕位置遠,意味著文字大小應該和XR螢幕等比例放大,但在體驗交互上仍然與電腦顯示器有差異。比如用戶靠近虛擬界面時,文字清晰度變化不如現實中那麼明顯,而且用戶不能輕易的伸手觸摸界面上的內容(超出一臂距離)。但如果將XR虛擬界面設置成常見顯示屏的大小和距離,就很容易產生VAC問題。

使用行為與電腦螢幕的差異,也是VR辦公面臨的一個難題。即使有一些人曾挑戰一個月持續使用VR辦公,但似乎沒人認為VR能夠完全替代電腦顯示器。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

的確,Vision Pro頭顯可能比現有的主流VR頭顯解析度更高、運動感應追蹤更好,但這些提升還不夠,在效率上還不能夠很好的替代電腦多螢幕工作的場景。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

Guttag還指出,實際上在過去30年前,索尼Glasstron等穿戴顯示器/近眼顯示器已經出現,但幾乎很少有人在飛機、火車或辦公室使用。那麼為什麼人們不去選擇高解析度的穿戴大屏方案,而是更傾向於解析度更低、尺寸更小的手機呢?相信成本並不是最主要的原因,一定還有其他原因,比如效率。

關於注視點渲染

從WWDC 2023現場體驗反饋來看,Vision Pro的眼球追蹤相當靈敏、準確,效果超越市面上其他XR設備。然而Guttag指出,現有的眼球追蹤並不能捕捉到人眼的每一次「微動作」,比如saccade/眼跳現象。更重要的是,即使眼球追蹤系統能捕捉到注視點確切的位置,也很難了解人眼都看到了什麼,也就是人眼捕捉到的「圖像快照」。因此,基於眼球追蹤的注視點渲染系統,並不能像現實場景那樣呈現自然的變化。

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長期來講,用戶可能會察覺出動態變焦、渲染中的不自然,從而引起頭疼等風險。

關於安全性

相比於OST頭顯,VST頭顯始終具有VR頭顯的問題,比如對周邊環境感知力差(即使在透視模式),不適合戴著自由行走。的確,VR的邊界系統可一定程度上限制用戶運動範圍,並在靠近障礙物時發出提示,但這並不能有效的避免用戶撞上障礙物。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

最深色為視線遮擋部位

VR頭顯的根本問題,是遮擋了人眼的餘光視覺(上下左右)。而人眼餘光視覺恰恰是保護用戶在環境中行走的關鍵工具(對運動和閃爍敏感),人眼向下看的能力更重要,因為通常地面上的危險比天上更多。

另外,Vision Pro雖然接近一體機設計,但依然像PC VR那樣採用有線式供電。由於Vision Pro採用MegSafe磁吸式接口,連接線比較容易被拉掉。蘋果並未透露Vision Pro是否內置小容量的緩衝電池,如果沒有這種電池,意味著供電一斷,用戶眼前的透視畫面可能會消失,而這在特殊情形下可能會引發進一步危險。

關於人體工學

Guttag認為,蘋果在Vision Pro的物理設計方面,似乎更看重風格而非功能性,尤其是重量分布方面有待優化。

的確,Vision Pro大部分重量似乎都集中在面部,而為了緩解這一問題,蘋果為其配備了柔軟、貼合人臉的Light Seal面罩。儘管如此,部分體驗者僅使用Vision Pro半小時,額頭和鼻子就明顯壓紅。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

實際上,雖然蘋果在佩戴舒適性上做出了優化,但由於頭顯本身材質(鋁合金 玻璃)過重,長時間佩戴會有壓臉現象。有體驗者稱,Vision Pro頭顯的重量目測至少450g,甚至超過500g。此外,外接線、電池的重量可能也分別在60g、200g左右。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

後續,蘋果的解決方案可能包括配備額外的頭部頂戴,用於分擔重量,或是進一步優化面罩。然而Guttag表示:從WWDC上的演示影片來看,Vision Pro的頭部綁帶的位置並不在設備重心,根據物理學原理,這種設計幾乎無法減輕前部頭顯的重量。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

一種可能的解決辦法是像HoloLens 2、Quest Pro那樣,將電池放在後腦勺位置作為配重。但考慮到Vision Pro頭帶採用柔性設計,並不能很好的平衡頭顯重量。當然,後續也可以支持官方或第三方頭帶,比如類似於Quest Elite Strap的硬性頭帶外設。

Karl Guttag評Vision Pro(二):這些硬體問題不容忽視

如果通過額外的綁帶,將電池放在後腦勺部分,可能會為Vision Pro增加200g重量,那麼該設備的整體重量將介於Quest Pro和HoloLens 2之間。

結論

Guttag指出,現階段來看Vision Pro依然存在不少問題,做好VST透視非常困難,不得不在功能和外觀之間做權衡。尤其是加入Eyesight螢幕,對攝影機位置選擇的影響。

儘管Vision Pro的透視效果遠超Quest Pro,但Guttag不認為它可以長期使用,一些基本的安全問題還有待解決。

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