为什么说AR头显的透光性与FOV同等重要?

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此前,在《为什么说AR头显并非FOV越大体验感越好?》一文中,光学显示专家Karl Guttag曾提出“AR与VR不同,并不一定要追求大视场角”的说法,并且认为用户余光的可见范围对于提升视觉体验感也同样重要,因为人眼的余光对于周围的运动足够敏感,所以为了保证用户安全,这部分区域需要尽量避免遮挡。

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Guttag指出,对于VR来讲,由于不透光,因此它更依赖于大视场角、大显示区域,而对AR来讲,即使FOV不大用户的视觉也并不会受到很多遮挡,可以看到周围的环境。比如,Google Glass的FOV仅15°,但除了被镜腿和棱镜遮挡的部分外,其透光区可达220°。

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当然并不是所有AR头显/眼镜都具备同等的透光范围,比如Magic Leap One与HoloLens 2的视场角差距不是很大(分别为50°与52°),但透光范围却有很大差异(分别为70°和220°),这是由于两款头显设计不同:HoloLens 2上面的框架、传感器和MEMS光学模组仅遮挡住人眼上面的视觉,而下面的遮光罩透明度高,而且采用开放式设计,距离人眼也比较远,不遮挡你的余光。

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相比之下Magic Leap One采用全包式镜框,而且由于其适眼距更短,也更靠近用户面部,因此用户双眼左右两边基本都被挡住,只能通过下面看到自己的脚和地面(头显上方也透光,不过很少)。

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Magic Leap One

因此,Magic Leap尽管是一款能够透出周围环境的MR头显,但如果要全天候使用,却不一定能百分百确保用户在移动过程中的安全性。而且透光性低,也会给人一种视野狭窄的感觉。

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而且考虑到AR的定义本身就只是在真实环境中叠加数字内容,那么如果AR头显遮挡住用户大部分视觉,是不是就更像是VR而偏离了AR的本色呢?

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此外Guttag还指出,Magic Leap One仅透出15%的环境光,用仅能通过6层衍射光波导来查看周围的环境,体验感没有透光度高的遮光罩好,会看到许多画质的扭曲和变形。而HoloLens的遮光率仅为60%,透光性能更好。

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当然,除了Magic Leap One外,市面上很多AR头显/眼镜也都是采用全包式镜框,并不具备HoloLens 2在视线下方的开阔视野,不过好在很少会像Magic Leap One那样靠近用户的脸(适眼距较长),因此镜框外也能透露出周围的环境。

理论规理论,要想验证AR头显/眼镜的透光性和余光视觉的重要性,就先需要了解人眼的活动规律。有研究显示,尽管人眼的水平FOV超过220°,但双目活动的范围通常仅在120°,而且左右眼视觉融合成的立体视觉范围则仅限于±40°左右。

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此外,人眼的垂直FOV与水平FOV大小相同,不过不会引起视疲劳的活动范围约为±20°,而且通常放松时,垂直视线约比水平线向下15°。

而Guttag则认为,人眼放松时的视线可能是受到头部位置的影响。他表示:许多研究都得出同样的结果,这是因为他们考虑的都是人在办公的场景,看着固定的计算机屏幕时头部会向下15°。

也就是说,人眼放松的时候视线可能并不是在水平线下15°,因此如果将固定的电脑屏幕换成头显,人眼所看到的的屏幕会跟随头部而一起移动,所以实际的放松视线可能会不同。

至于HoloLens 2对于水平线往上的视线的遮挡,Guttag认为,由于人脸的构造致眼皮和额头挡住眼球,看不到头顶,因此即使HoloLens 2遮挡住上部的视觉,也并不造成太多视觉遮挡,用户只需要抬头就能看到上面。

最后,Guttag认为,AR头显设计师逐渐开始偏离AR的本性,遮挡住余光的AR头显不仅难以让用户一边走路一边佩戴,对于安全性要求高的工业场景来讲,透光性越差安全性也更低,难以适用于工人全天作业。

而且,如果AR头显遮挡住大部分真实环境,那么AR也并不能算作是增强现实,而更像是取代了现实。如果只是希望为了一些游戏场景来保留部分环境光线,那倒不如选择pass-through类的透视AR。本文系青亭网翻译自:Karl Guttag

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