HoloLens 2 显示测评报告

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本文来自S-Dream Lab

映维网 2020年08月14日)2015年微软发布了旗下第一款MR智能眼镜HoloLens 1,四年后其升级产品HoloLens 2 发布。相较于前一代产品,HoloLens 2 采用了MEMS(微机电系统)显示屏+衍射光波导的显示方案;单目显示像素分辨率升级至2K,对角视场角提升至52°;在空间感知、交互定位等领域的体验也有较大的提升。

本文来自S-Dream Lab。S-Dream Lab拥有专业的检测设备和技术团队,致力于打造兼具独立性与权威性的AR测评机构。

1. 测评环境

  • 待检设备室内光照环境下开机,设置亮度档位为第六档
  • 将待检设备固定在检测平台上,点亮白场图像约10分钟
  • 使用S-Dream Lab HoloLens 2 显示APP进行测试图像显示
  • 关闭室内主要光源,对HoloLens 2 波导片正前方使用黑色不透明材料进行遮挡
  • 本次测评过程中,眼点距离为23mm,检测设备放置于眼点位置
  • 本次测评中,采用Gamma Scientific NED-LMD E100进行数据采集

HoloLens 2 测试APP设置如下:

Unity HoloLens 2 开发环境下,设置RawImage所在的Canvas的渲染模式为ScreenSpace-Camera,渲染相机为主相机,平面距离设置为100m;调整RawImage宽高,使比例与显示图像相同且图像显示充满屏幕。

测评参考标准:

IEC 63145-20-10 Eyewear display – Part 20-10:
Fundamental measurement methods – Optical properties
IEC 63145-20-20 Eyewear display – Part 20-20:
Fundamental measurement methods – Image quality

2. 测评结果

2.1 视场角

HoloLens 2 标称视场角对角约52°,其中水平视场角43°,垂直视场角29°,如图3所示。

图3:HoloLens 2 视场角对比

采用中心清晰度的50%作为边界条件,如图4 所示:横坐标为角度范围,纵坐标为清晰度测量值,红色虚线代表边界阈值,当低于阈值时,则判定该位置不是HoloLens 2 的视场范围。

图4 左右眼水平和竖直视场角判定

实测得到左眼垂直视场角约为28°,右眼垂直视场角约为28°,与设计值十分接近;水平方向上实测水平视场角约33°,考虑到HoloLens 2 在渲染场景过程中未完全使用水平方向的显示能力,该结果仅供参考。

2.2 分辨能力

左右眼中心视场清晰度分布如图5 所示,清晰度左右眼接近,在高频下左眼优于右眼;4像素宽度情况下能达到0.6以上。值得注意的是针对1像素宽度线,HoloLens 2 清晰度过低,无法输出有效测量结果,相比于HoloLens 1 清晰度有较明显的下降。

图5:分辨能力柱状图

注:此处分辨能力检测方法参考IEC 63145-20-20 Michelson contrast定义;仅考虑水平方向分辨能力。

2.3 亮度及亮度调节曲线

图6 亮度调节曲线

当亮度调整至最高档位时,HoloLens 2 眼盒中心位置左右眼中心视场亮度最大值分别为787nit、777nit,能够在室内光照环境下正常使用。

2.4 亮度均匀性

HoloLens 2 在亮度均匀性测评项目中表现不佳,边角存在明显的暗角区域。在眼点位置通过LMD绕眼点旋转的方式,采集HoloLens 2 视场边缘及中心共计九个位置的亮度数据,统计结果显示四角位置亮度远低于中心点亮度值。

图7 左眼亮度分布

图8 右眼亮度分布

图9 左眼九点亮度数据统计

图10 右眼九点亮度数据统计

2.5 颜色

HoloLens 2 在白场图像中颜色准确度不高,存在较明显的颜色偏差。左右眼中心点色温分别为5443K、5295K。

图11 左眼白场色坐标及色域范围

图12 右眼白场色坐标及色域范围

2.6 结论

在实际测试中,基于S-Dream Lab显示软件,实测得到水平视场角约33°,垂直视场角约28°,在垂直方向上与理论值接近;HoloLens 2 亮度均匀性不佳,视场边缘亮度远低于视场中心亮度;清晰度在4线对宽情况下,左右眼均在0.6以上,略低于HoloLens 1 。

HoloLens 2 作为微软HoloLens系列的最新产品,采用了激光束扫描(LBS)的光学显示方案,结合波导片实现了更大的显示视场角以及更高的显示亮度,使得应用场景范围及使用沉浸感得到了显著提高。但与此同时也存在颜色和亮度均匀性不佳的问题,清晰度相比上一代产品有所下降。

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