我們知道，光學(xué)一直是AR/VR的核心技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)理想的光學(xué)顯示效果，AR/VR廠商和科研人員不斷在解決各種各樣的問題。除了光學(xué)方案外，光學(xué)器件的質(zhì)量對于AR/VR顯示效果也很重要。在DSCC舉辦的一場AR/VR顯示論壇上，光學(xué)檢測方案商Raidant Vision Systems光學(xué)設(shè)計經(jīng)理Eric Eisenberg，分享了檢測AR/VR顯示屏的色彩和光線上的難點(diǎn)。

據(jù)青亭網(wǎng)了解，Radiant Vision多年來一直為光學(xué)制造商提供低成本、高效率的測試、測量解決方案，曾使用數(shù)千臺相機(jī)測試了數(shù)百萬臺設(shè)備，可分別測試照明顯示器和設(shè)備組件的光線、顏色、制造完整性和表面質(zhì)量。

此前，該公司主要服務(wù)于2D顯示器和光源制造商，而近年來為了應(yīng)對AR/VR顯示技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，便開發(fā)了專為頭顯和智能眼鏡設(shè)計的測量方案。

那么，AR/VR光學(xué)到底有哪些難點(diǎn)呢？這個問題已經(jīng)不止一次被光學(xué)專家拿來討論，而這一次，我們從光學(xué)測量的角度來看，傳統(tǒng)顯示技術(shù)相比AR/VR面臨哪些不一樣的難題。

請介紹一下Radiant Vision的測量方案。

Eisenberg：Radiant的解決方案建立在TrueTest基礎(chǔ)測試平臺上，這是一個自動化的視覺檢測軟件，可與成像色度計和光度計套件ProMetric集成。TrueTest功能類似于計算機(jī)視覺算法，支持圖像處理、分析和數(shù)據(jù)輸出，其特點(diǎn)是可測量亮度、色度等光的定量值。

Radiant ProMetric套件搭配AR/VR測試鏡頭，可利用6100萬像素攝像頭來替代人眼測試AR/VR光學(xué)系統(tǒng)，攝像頭的入瞳距離接近人眼位置，和人眼不同的是，攝像頭可對AR/VR圖像進(jìn)行拍照，并進(jìn)行后續(xù)分析。據(jù)稱，ProMetric在單個圖像中就能獲得所有次像素輸出值，測試的效率和準(zhǔn)確性足夠高。此外，Radiant為AR/VR測試推出了基于TrueTest的軟件模塊：TT-ARVR。

測試2D顯示屏和AR/VR顯示屏有哪些不同？

Eisenberg：AR/VR早前在實(shí)驗室已經(jīng)得到應(yīng)用，直到5-10年前，消費(fèi)設(shè)備制造商入局后才推動了AR/VR頭顯的商業(yè)化和采用，陸續(xù)出現(xiàn)了谷歌AR眼鏡、Oculus Rift、HTC Vive、PS VR、HoloLens等產(chǎn)品。于是，為了給AR/VR廠商提供有效的質(zhì)控方案，Radiant開發(fā)了首個頭戴顯示器檢測方案。

由于AR/VR頭顯多為近眼顯示方案，其測量方式和2D顯示屏不同，規(guī)格和可視化參數(shù)也不同。這是因為，人眼在AR/VR頭顯中將更靠近屏幕，要了解AR/VR顯示的真實(shí)質(zhì)量，需要一個可以復(fù)制用戶觀看條件的測量系統(tǒng)。

Radiant發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時市面上還沒有一種鏡頭可以像人眼一樣在AR/VR頭顯近處成像，并且具有足夠?qū)挼囊晥鼋恰Ｓ谑?，自主開發(fā)了120°視場角的AR/VR測試鏡頭，它的另一個特點(diǎn)是，光圈位于鏡頭前部，而非嵌入其他光學(xué)組件和外殼后部。這樣做的好處是，光圈的位置接近人眼瞳孔的位置，這樣就可以幫助鏡頭捕捉到人眼在AR/VR看到的畫面。

如何應(yīng)對AR/VR行業(yè)變化？

Eisenberg：與其他消費(fèi)電子行業(yè)一樣，AR/VR正在成長。實(shí)際上，測試每個AR/VR頭顯需要的解決方案略有不同，而這將需要Radiant在核心的測試技術(shù)基礎(chǔ)上，尋找更靈活、更高效的方案。

于是，Radiant便開發(fā)了XRE測試鏡頭，它專為AR/VR打造，是基于現(xiàn)成組件制造的定制光學(xué)測試系統(tǒng)架構(gòu)。通常，不同的AR/VR頭顯規(guī)格各不相同，因此不得不為它們分別定制光學(xué)測試系統(tǒng)。而現(xiàn)在通過XRE鏡頭，AR/VR廠商便可以靈活的對不同的AR/VR進(jìn)行測試，這預(yù)計會將開發(fā)周期進(jìn)一步縮短。

測試AR/VR頭顯都有哪些步驟？

Eisenberg：簡單來講，Radiant技術(shù)常用于測試光和顏色的質(zhì)量，并通過這些測試來分析顯示方案的任何視覺元素。通常，客戶的需求是測量顯示方案的亮度、亮度均勻性、色度、像素缺陷、粒子缺陷、清晰度、對焦、對比度、圖像殘留、扭曲和畸變、渲染圖像的縱橫比等等。

AR/VR頭顯廠商希望在成品中消除或在設(shè)計階段校正顯示方案的缺陷，因此需要使用對AR/VR進(jìn)行反復(fù)測試。

這些缺陷可能源自光學(xué)架構(gòu)中的任何組件或步驟，比如顯示器本身、單個光學(xué)元件或他們組合后的效果。因此，每個組件階段都需要測試，而通過XRE和ProMetric方案，頭顯廠商可將測試流程自動化。

AR/VR測試和2D屏幕測試有哪些不同？測試AR/VR顯示屏有哪些特殊的挑戰(zhàn)？

Eisenberg：智能手機(jī)、顯示器與AR/VR頭顯的主要區(qū)別在于人眼觀看的距離、視角和FOV不同。通常，近眼顯示器由于靠近人眼，像素之間的空隙會比較清晰可見，從而產(chǎn)生紗窗效應(yīng)。因此，在通常會通過測量AR/VR屏幕敏感區(qū)域變化、空間頻率等方式來評估清晰度、對焦等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。不過也面臨一些問題，比如捕捉空間頻率的過程會影響AR/VR設(shè)備光學(xué)性能評估（調(diào)制傳遞函數(shù)MTF）的準(zhǔn)確性。

值得注意的是，AR/VR頭顯中的圖像是虛擬的，虛擬圖像與人眼之間的距離并不固定，因此AR/VR光學(xué)測試儀器也需要適應(yīng)、捕捉到不同焦距的虛擬圖像，并確保在任何焦面上都能清晰對焦。尤其是在測試可變焦VR頭顯時，需要準(zhǔn)確模擬人眼變焦效果。細(xì)節(jié)方面，XRE鏡頭可通過軟件動態(tài)調(diào)焦，可在0.5米到無限遠(yuǎn)距離自動對焦，對焦組件無需物理移動，也不需要手動調(diào)整。

AR/VR測試需要解決的另一個問題則是，捕捉廣角FOV可能導(dǎo)致圖像失真。據(jù)悉，桶形畸變是廣角攝像頭在捕捉圖像時常見的一個問題，為了改善這一問題，Radiant的軟件可根據(jù)顯示屏的準(zhǔn)確空間表示來測量數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)，從而校準(zhǔn)這種畸變，確保測量坐標(biāo)與顯示區(qū)域內(nèi)真實(shí)坐標(biāo)匹配。

AR/VR顯示屏還存在傳統(tǒng)2D屏幕所沒有的視覺缺陷，比如由光學(xué)器件導(dǎo)致的圖像失真，或是對焦圖像的清晰度差等等。對于可變焦VR顯示屏或是支持注視點(diǎn)渲染的光學(xué)方案，則需要評估同一個屏幕的兩個或更多焦點(diǎn)，并對每個焦點(diǎn)/圖像的距離進(jìn)行分析，以確保焦面具有準(zhǔn)確的深度。而對于配備兩塊屏幕（左右眼各一塊）的AR/VR方案來講，則需要分別測量這兩塊屏幕，并對比左右眼視覺的差異。

為了應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，Radiant如何來設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)？是否會根據(jù)顯示屏（LCD、OLED）的類型來提供不同的方案？

Eisenberg：在評估AR/VR視覺質(zhì)量時，顯示屏的類型對測試系統(tǒng)的設(shè)計并不是最重要因素。就拿紗窗效應(yīng)來講，它與分辨率、像素密度有關(guān)，而與屏幕的技術(shù)方案關(guān)系不大。為了避免AR/VR顯示屏像素化影響測試結(jié)果，Radiant采用了線擴(kuò)散函數(shù)MTF測量方法，從而消除像素和像素之間的頻率問題。

目前客戶反饋如何？未來AR/VR顯示技術(shù)會更有挑戰(zhàn)性嗎？

Eisenberg：AR/VR顯示技術(shù)可能不會很快標(biāo)準(zhǔn)化，短期內(nèi)市面上的AR/VR頭顯產(chǎn)品應(yīng)該依然是多樣化的，有各自獨(dú)立的規(guī)格和方案。此外，配備Pancake等光學(xué)架構(gòu)的可變焦AR/VR頭顯也在出現(xiàn)，頭顯的FOV在擴(kuò)大。

對AR/VR廠商有哪些建議？

Eisenberg：針對不同的情景，所采用的AR/VR測試系統(tǒng)也不同，因為對數(shù)據(jù)測試的深度、周期、同時測試設(shè)備量要求都不同。

建議AR/VR廠商選擇低成本、快速的測試方案，同時測試復(fù)雜性也需要滿足其要求。在這個行業(yè)中，如果廠商等太久才發(fā)布新產(chǎn)品，可能會錯失競爭機(jī)會而被超越，不管你的設(shè)計有多好。使用自動測試方案的好處是，可以幫助AR/VR產(chǎn)品快速迭代，更快速的推向市場。參考：displaysupplychain