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显示技术专家Karl:Vision Pro相同图像显示因应用程序而异

Quest2一个月前发布 firefly
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XR导航网 2024年03月11日)自Vision Pro在2023年6月发布以来,近眼显示技术专家卡尔·古塔格(Karl Guttag)就一直在分享他对苹果Vision Pro的技术分析,包括与Quest Pro的对比,Pancake光学元件分析等等。

古塔格先前撰文指出Vision Pro光学模糊度高于Quest 3,对比度低于Quest 3。所述博文引起了社区的讨论,而有人认为他错了。在最新的文章中,古塔格就这一问题进行了补充,并表示Apple Vision Pro(AVP)显示相同图像的方式因应用程序而异。

导读

我上一篇文章《Vision Pro光学模糊度高于Quest 3,对比度低于Quest 3》引起了大量的讨论,很多人认为我一定搞错了。尽管在发布上一篇文章之前我已经检查了很多遍,但我决定再检查一遍。这一次,我在AVP使用了不同的应用程序来显示同一张图像,并进行了并排比较。令人惊讶的是,从文件夹中显示存储在AVP的图像给我的结果与其他方法/应用非常不同。

每一次比较的设置都需要花费大量的时间(AVP使其变得极其困难),所以我将展示两种最不同的情况:文件夹app直接打开下载的图像,以及镜像MacBook Display打开相同的文件。剧透警告:MQ3看起来比AVP方法更好(我不是在选边站队,这只是我的看法感受)。

AVP图像处理-让一切变得更粗更大

在《Vision Pro图像质量问题之初印象》中,我写道:“AVP同时喜欢尝试提高对比度,并会放大文本等小内容的边缘,这使得所有内容看起来都像是用粗体打印。”当时,我指的是直接渲染文本应用,包括文字处理、网页和Excel电子表格。基于更多的测试,这句话似乎适用于大多数图像包含高对比度精细细节的图像显示案例。正如本文接下来将展示的一样,AVP似乎正在积极地尝试提高图像的对比度/粗大度。

不同应用的同一图像的并排窗口

下面这张完整的AVP光学图片显示了1920×1080源图像。左边的图案显示了直接从文件夹app中显示的PNG文件,右边显示了在MacBook Pro 14″M3 Pro打开的镜像到AVP窗口的相同图像。因为两个窗口并排显示,所以相机会切断左窗口的最左边和右窗口的最右边。我尽量使每张图像的大小与《Vision Pro光学模糊度高于Quest 3,对比度低于Quest 3》这篇相同。

首先要注意的是,文件夹视图(左窗口)中的所有文本和线条都比MacBook镜像视图(右窗口)中的更轻/更细。有趣的是,带有子图案编号的白色大圆圈的亮度在两个窗口之间几乎相同。在本地文件夹中显示时,只有细线特征(包括文本)显示为模糊,而MacBook镜像显示为粗体/亮体。

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特写

下面是来自AVP文件夹视图的近距离裁剪测试模式子图案26和36,以及来自MacBook AVP镜像的模式21和31彼此相邻移动。考虑文件夹(左)和MacBook镜像(右)视图中红色矩形的2像素行间距。

文件夹视图中的线宽和间距似乎大致相等,这是正确的。但在MacBook的镜像中,白线要宽得多,而它们之间的黑色空间要薄得多(而且是浅灰色)。AVP对MacBook镜像的图像处理尽管不那么“准确”,但更突出,文本同样更可读(提醒:在这种情况下,文本是“位图”,而不是从显示列表中呈现)。

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在MacBook的AVP镜像中,两条像素宽的线之间缺乏空间,这使得我对AVP的清晰度进行了调查,因为在这个测试图案中,我几乎看不到两条像素宽的线分隔。相对于调制传递函数MTF的经典分辨率测量,AVP的MTF远低于20%(即非常差)。

我既不喜欢文件夹图像,因为它太暗了,又不喜欢镜像图像,因为它太粗/太亮了。理论上,当重新采样/重新缩放时,保持相同的平均亮度通常是可取的。我们将在后面看到,Meta Quest 3做得更好。

关于顶部(单元格26和21)和底部(单元格36和31)的两条像素宽的线,需要注意的另一件事是,它们每次渲染时都略有不同。线条如何渲染取决于三维空间中对齐的函数。

进一步特写

下面是同一张图片再进一步的特写裁剪。有趣的是,数字“3”稍微使其下3像素宽的线的顶部变暗,暗示了一个锐化的光环。这个特写揭示了从文件夹中生成的图像正在失去微小的特征,比如在Arial中字母“i”中的许多点。

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重温与Meta Quest的比较

下面的图片是上次Apple Vision Pro(左-使用MacBook的镜像)与直接视图显示器(中)和Meta Quest 3(右)进行比较时的图片。可以看到,AVP图像比Meta Quest 3更柔和/模糊。

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Meta Quest 3在清晰度和缩放方面依然优于AVP

下面的比较显示了AVP从文件夹显示(左),AVP镜像MacBook镜像(中)和Meta Quest 3(右)。MQ3具有比两种AVP方法更好的缩放行为和清晰度。MQP的细节亮度要好得多,既不太亮又不太暗。两条像素宽的线条清晰,黑白间距均匀,文字可读性更强。

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检查其他AVP图像显示应用

我应该指出的是,在我尝试用AVP显示图像的所有方法中,显示从文件夹下载的图像的结果拥有最薄/最糊的细节。在我尝试过的所有AVP方法中,镜像MacBook显示图像的细节最粗/最厚,但其他方法,比如在AVP通过Safari浏览器应用程序显示图像,会得到与MacBook镜像相似但粗度略低的图像。

我同时用MacBook Mirroring尝试了各种分辨率设置。对于相同大小的输出图像,如果分辨率为1920×1080或更高,并且测试图案图像大小相同,我可以看到不同分辨率设置之间没有实质性差异。结果是一样的。

相机设置非常费力,因为AVP的眼和手追踪缺乏精度,而且当放在三脚架时,这样做非常复杂。所以,我没有花时间为每个案例制作细微不同的镜后图(用相机拍摄通过显示透镜看到的影像)。

结论与评论

是的,你可以用VR头显模拟多个“大”显示器,但在客观测量时,以今天的标准来看,它们的(角度)分辨率非常低。本文中使用的测试图案是一张1920 × 1080像素的图像,而AVP和MQ3都无法显示这组单像素线。AVP甚至不能正确显示两像素宽的线。

在将矩形图像插入光学器件的椭圆形最佳视点后,你将获得大约45度的图像,相当于从大约29″远的地方看28″显示器。我的28″显示器有3820 × 2060像素,而AVP和MQ3在忠实显示1280 × 720像素的图像时会遇到麻烦(无法做到)。任何3D图像的重采样都会因为重采样而损失一半或更多的分辨率。

重新研究AVP的显示并拍摄更高分辨率照片只会强化我最初的结论。AVP的光学有点糊,而AVP的处理在努力弥补。

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尽管AVP的算法可以更好,但我认为它们受到必须补偿光学器件的限制。正如我喜欢说的一句话:“当聪明人做了看似犯错的事情时,通常是因为他们认为另一种选择更糟糕。”在这种情况下,我认为苹果之所以把小微对象做得更粗大,是因为在通过光学元件看的时候,像文本这样的可读性就会更高。

附录:拍照方面的注意事项

你会看到文件夹的窗口在左右两个窗口之间和后面有一点突出(这张照片花了很长时间来设置,所以我只是把窗口留在它后面)。我把这两张图片都做成了和上次一样的大小。上次,我用16mm镜头获得了几乎整个水平视场,但我用28mm镜头获得了1.75倍放大(28/16 = 1.75)的目标区域,但随后它裁剪掉了图像的外围部分。

相机在28mm镜头的65.5度水平视角有8192个水平像素。AVP图像中的每个显示像素约为2.8个相机像素。

对于这张照片,我将快门速度从1/15秒提高到1/100秒,并将ISO调高了相同的量,从而保持曝光相似。AVP指定为在90Hz和100 Hz之间刷新。较慢的快门速度(1/15)确保了几帧的亮度平均在一起,但允许AVP的处理多次改变图像内容。

当头显和相机安装在三脚架时,AVP依然可以处理由于微动或注视点渲染如何响应如何观察透镜而产生的帧渲染。1/100的快门速度确保在任何给定的点只捕获来自单个帧渲染的单个图像。不过,由于相机不同步,每张照片的亮度都不一样。所以,我拍了几张照片,并选择了一张较亮的照片。

为了与上面的MQ3进行比较,我在MQ3的第二次拍摄中使用了16mm的1/15和f8镜头,并将其与AVP的新28mm的1/100和f8镜头进行了比较,其中我将28mm的照片缩小了约57%以匹配相同的尺寸,并且在比较所有内容的过程中都没有更改照片。下面是使用16mm照片和28mm照片的对比,缩小了57%,结果显示图像的明显清晰度几乎没有区别。

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然而,在其他地方的极端特写中使用28mm的照片可以允许我展示更多的细节。

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