Radiant：AR/VR显示系统测试比2D屏难在哪？

2023年03月08日 15:02:44 来源：青亭网

　　我们知道，光学一直是AR/VR的核心技术，为了实现理想的光学显示效果，AR/VR厂商和科研人员不断在解决各种各样的问题。除了光学方案外，光学器件的质量对于AR/VR显示效果也很重要。在DSCC举办的一场AR/VR显示论坛上，光学检测方案商Raidant Vision Systems光学设计经理Eric Eisenberg，分享了检测AR/VR显示屏的色彩和光线上的难点。

　　据青亭网了解，Radiant Vision多年来一直为光学制造商提供低成本、高效率的测试、测量解决方案，曾使用数千台相机测试了数百万台设备，可分别测试照明显示器和设备组件的光线、颜色、制造完整性和表面质量。

　　此前，该公司主要服务于2D显示器和光源制造商，而近年来为了应对AR/VR显示技术面临的挑战，便开发了专为头显和智能眼镜设计的测量方案。

　　那么，AR/VR光学到底有哪些难点呢?这个问题已经不止一次被光学专家拿来讨论，而这一次，我们从光学测量的角度来看，传统显示技术相比AR/VR面临哪些不一样的难题。

　　请介绍一下Radiant Vision的测量方案。

　　Eisenberg：Radiant的解决方案建立在TrueTest基础测试平台上，这是一个自动化的视觉检测软件，可与成像色度计和光度计套件ProMetric集成。TrueTest功能类似于计算机视觉算法，支持图像处理、分析和数据输出，其特点是可测量亮度、色度等光的定量值。

　　Radiant ProMetric套件搭配AR/VR测试镜头，可利用6100万像素摄像头来替代人眼测试AR/VR光学系统，摄像头的入瞳距离接近人眼位置，和人眼不同的是，摄像头可对AR/VR图像进行拍照，并进行后续分析。据称，ProMetric在单个图像中就能获得所有次像素输出值，测试的效率和准确性足够高。此外，Radiant为AR/VR测试推出了基于TrueTest的软件模块：TT-ARVR。

　　测试2D显示屏和AR/VR显示屏有哪些不同?

　　Eisenberg：AR/VR早前在实验室已经得到应用，直到5-10年前，消费设备制造商入局后才推动了AR/VR头显的商业化和采用，陆续出现了谷歌AR眼镜、Oculus Rift、HTC Vive、PS VR、HoloLens等产品。于是，为了给AR/VR厂商提供有效的质控方案，Radiant开发了首个头戴显示器检测方案。

　　由于AR/VR头显多为近眼显示方案，其测量方式和2D显示屏不同，规格和可视化参数也不同。这是因为，人眼在AR/VR头显中将更靠近屏幕，要了解AR/VR显示的真实质量，需要一个可以复制用户观看条件的测量系统。

　　Radiant发现，当时市面上还没有一种镜头可以像人眼一样在AR/VR头显近处成像，并且具有足够宽的视场角。于是，自主开发了120°视场角的AR/VR测试镜头，它的另一个特点是，光圈位于镜头前部，而非嵌入其他光学组件和外壳后部。这样做的好处是，光圈的位置接近人眼瞳孔的位置，这样就可以帮助镜头捕捉到人眼在AR/VR看到的画面。

　　如何应对AR/VR行业变化?

　　Eisenberg：与其他消费电子行业一样，AR/VR正在成长。实际上，测试每个AR/VR头显需要的解决方案略有不同，而这将需要Radiant在核心的测试技术基础上，寻找更灵活、更高效的方案。

　　于是，Radiant便开发了XRE测试镜头，它专为AR/VR打造，是基于现成组件制造的定制光学测试系统架构。通常，不同的AR/VR头显规格各不相同，因此不得不为它们分别定制光学测试系统。而现在通过XRE镜头，AR/VR厂商便可以灵活的对不同的AR/VR进行测试，这预计会将开发周期进一步缩短。

　　测试AR/VR头显都有哪些步骤?

　　Eisenberg：简单来讲，Radiant技术常用于测试光和颜色的质量，并通过这些测试来分析显示方案的任何视觉元素。通常，客户的需求是测量显示方案的亮度、亮度均匀性、色度、像素缺陷、粒子缺陷、清晰度、对焦、对比度、图像残留、扭曲和畸变、渲染图像的纵横比等等。

　　AR/VR头显厂商希望在成品中消除或在设计阶段校正显示方案的缺陷，因此需要使用对AR/VR进行反复测试。

　　这些缺陷可能源自光学架构中的任何组件或步骤，比如显示器本身、单个光学元件或他们组合后的效果。因此，每个组件阶段都需要测试，而通过XRE和ProMetric方案，头显厂商可将测试流程自动化。

　　AR/VR测试和2D屏幕测试有哪些不同?测试AR/VR显示屏有哪些特殊的挑战?

　　Eisenberg：智能手机、显示器与AR/VR头显的主要区别在于人眼观看的距离、视角和FOV不同。通常，近眼显示器由于靠近人眼，像素之间的空隙会比较清晰可见，从而产生纱窗效应。因此，在通常会通过测量AR/VR屏幕敏感区域变化、空间频率等方式来评估清晰度、对焦等质量标准。不过也面临一些问题，比如捕捉空间频率的过程会影响AR/VR设备光学性能评估(调制传递函数MTF)的准确性。

　　值得注意的是，AR/VR头显中的图像是虚拟的，虚拟图像与人眼之间的距离并不固定，因此AR/VR光学测试仪器也需要适应、捕捉到不同焦距的虚拟图像，并确保在任何焦面上都能清晰对焦。尤其是在测试可变焦VR头显时，需要准确模拟人眼变焦效果。细节方面，XRE镜头可通过软件动态调焦，可在0.5米到无限远距离自动对焦，对焦组件无需物理移动，也不需要手动调整。

　　AR/VR测试需要解决的另一个问题则是，捕捉广角FOV可能导致图像失真。据悉，桶形畸变是广角摄像头在捕捉图像时常见的一个问题，为了改善这一问题，Radiant的软件可根据显示屏的准确空间表示来测量数据点的坐标，从而校准这种畸变，确保测量坐标与显示区域内真实坐标匹配。

　　AR/VR显示屏还存在传统2D屏幕所没有的视觉缺陷，比如由光学器件导致的图像失真，或是对焦图像的清晰度差等等。对于可变焦VR显示屏或是支持注视点渲染的光学方案，则需要评估同一个屏幕的两个或更多焦点，并对每个焦点/图像的距离进行分析，以确保焦面具有准确的深度。而对于配备两块屏幕(左右眼各一块)的AR/VR方案来讲，则需要分别测量这两块屏幕，并对比左右眼视觉的差异。