Display-briller: hvad du faktisk får

Vi har arbejdet med stereoskopisk 3D i mange år, og næsten hver dag modtager vi det samme spørgsmål: Er disse kompakte briller med en kæmpe virtuel skærm værd at købe, og hvilken model skal du vælge?

En almindelig person forstår ikke de underliggende principper i optik og kan ikke korrekt vurdere billedkvaliteten på sådanne enheder. Dette udnyttes af alle slags svindlere til at sælge produkter af lav kvalitet. Vi vil forklare, hvordan enhver nemt kan vurdere billedkvaliteten på disse briller. I stedet for at svare på det samme spørgsmål igen og igen, besluttede vi at skrive denne anmeldelse.

Nedenfor vil vi tage et roligt og objektivt kig på teknologien uden hype eller følelser. Kun optik, fysik, biologi og matematik, baseret på hvad videnskaben faktisk ved. Du kan selv verificere alle konklusionerne ved hjælp af en lommeregner. Folk, der allerede har købt sådanne enheder, siger, at de føler sig snydt. Læs om, hvad du faktisk får før du køber, ikke bagefter, når dine penge allerede er væk.

Producenter og marketingbloggere vil fortælle dig en meget sød honninghistorie. Deres mål er at sælge enheden til dig til den højest mulige pris, eller at blive betalt for en anmeldelse eller en video. Hvad der sker bagefter, er ikke deres bekymring, det bliver dit problem.

Formelt set er alle tallene i deres reklamer sande. Men det, de reklamerer for, er tekniske specifikationer, ikke hvad brugeren faktisk vil se i det virkelige liv. Men det, du virkelig ønsker, er et billede af høj kvalitet, ikke en masse tal i en reklame, ikke sandt? Skærmen kan virke kæmpe. Men 'stor' og 'skarp' er to helt forskellige ting, og den anden egenskab er bekvemt udeladt fra reklamen. Ellers ville de sandsynligvis ikke sælge særlig godt...

Sådan er det bygget

Inde i sådanne briller er der et lille mikro-OLED-panel, typisk mellem 0,5 og 1,0 tomme, og en linse, der projicerer og forstørrer et virtuelt billede. Dit øje ser ikke selve panelet, det ser en forstørret optisk projektion af det.

Der er to fundamentalt forskellige klasser af briller på markedet, og de bliver konstant forvekslet.

Birdbath, optiske AR-briller.
Layoutet er en linse, en flad polariserende stråledeler og et buet halvgennemsigtigt spejl. Du ser den virkelige verden gennem glas. Sådan er XREAL, VITURE, Rokid Max og deres kloner bygget.

Pancake, i bund og grund et VR-headset i en brilleindfatning.
Den optiske vej er foldet af polarisering mellem to film. Et sådant modul kan ikke være gennemsigtigt, fordi et uigennemsigtigt panel sidder bag optikken. Du ser den virkelige verden gennem kameraer, på en skærm. Sådan fungerer Meta Quest i passthrough-tilstand, og også de nyeste URXR One.

Denne forskel betyder noget. Hvis en produktbeskrivelse bruger ordene "spatial", "AR" og "se-igennem", så find ud af, om det betyder at kigge gennem glas eller at se et kamerafeed. Det er to helt forskellige enheder.

Den nøgleparameter, de ikke vil vise dig

Hvad PPD er
Glem tommer, glem panelopløsning, glem ordet "4K". Briller har præcis ét mål for skarphed, og det kaldes PPD, pixels per grad, antallet af pixels der falder inden for én grad af dit synsfelt.

Hvorfor netop dette? Fordi skarphed hverken bestemmes af pixelantallet alene eller af billedstørrelsen alene, men af forholdet mellem dem. Den samme 1920x1080-frame kan vises på en skærm på størrelse med din håndflade eller på væggen i et hus. Mængden af detaljer ændrer sig ikke, kun størrelsen af hver pixel i dit synsfelt ændrer sig.

Formlen er enkel:
PPD = vandrette pixels / vandret synsfelt i grader
En person med normalt syn opløser detaljer på cirka et bueminut. Det svarer til omkring 60 PPD. Under denne grænse begynder du at se, at billedet består af separate prikker, af pixels.

Lad os nu beregne rigtige enheder.
Det er hele hemmeligheden. Selv de nyeste og dyreste display-briller leverer to til tre gange mindre PPD end en almindelig 150 dollar skærm. Hver model af mini-display-briller har en PPD-værdi mindst to gange under tærsklen, hvor det menneskelige øje begynder at opfatte individuel pixelstruktur. Som følge heraf kan billedkvaliteten, du ser gennem brillerne, være flere gange værre end det, du ville få fra en almindelig 50 dollar smartphone.

At lege med tallene.
Producenten af brillerne i den sidste række af tabellen angiver omkring 36 PPD. Det er ikke en løgn, det er det vertikale tal, 2064 divideret med 56 grader. Men det er ikke det, du har brug for. Du har brug for noget helt andet, det HORISONTALE tal, den akse, langs hvilken du læser tekst eller arbejder med fine grafikker. Og der kommer det ud på omkring 31 PPD, et tal, de foretrækker ikke at trykke. Kontrollér altid, hvilken akse et angivet tal refererer til, og lav regnestykket selv. Begge tal, opløsning og synsfelt, skal fremgå af specifikationen. Hvis de mangler, forsøger nogen at vildlede dig.

Lad os sammenligne billedkvaliteten af hovedmodellerne


Same panel, wider angle, bigger pixels. Advertising sells a wide FOV as an advantage, but in terms of quality it is a straight downside! Almost all seven models use a panel with 1920 pixels horizontally. The very same one. The difference between a $400 and a $900 model is only the size of the field of view � that is, how far those same pixels are stretched. The XREAL 1S promises 500 inches and delivers 43 PPD, the XREAL One promises 70 inches and delivers the same 43. The number in the ad differs by a factor of seven, the quality is equally lousy.

Hvorfor "et 130, 200 eller 300... tommer stort lærred" er en bedrag

Dette er den mest almindelige manipulation i branchen, og den virker, fordi tommer lyder bekendt, mens grader ikke gør.

Et virtuelt lærred har ingen størrelse i tommer.


Det har kun en vinkelstørrelse. Udtrykket "et 200 tommer lærred" er meningsløst uden den anden halvdel af sætningen, betragtningsafstanden. 200 tommer på 10 meter og 200 tommer på 3 meter er helt forskellige billeder med hensyn til kvalitet. Producenter vælger normalt den afstand, der får tommer-tallet til at lyde mest imponerende.

Den styrende regel: at forstørre et billede med en linse tilføjer ikke en eneste bit information. Optik kan strække et billede over enhver vinkel, men hvis panelet havde 2000 pixels i en række, har det stadig 2000. At strække lærredet fra "100 tommer" til "200 tommer" giver dig ikke mere detalje eller mere skarphed. Det giver dig pixels der er dobbelt så store og en PPD-værdi der er dobbelt så dårlig.

En analogi alle kan følge: tag et 2 megapixel fotografi fra en gammel telefon og stræk det ud over væggen på et hus. Det bliver større. Det bliver aldrig skarpere eller bedre.

Det er derfor "forstør lærredet"-tilstanden i sådanne briller kun forringer kvaliteten, aldrig forbedrer den. Enhver, der har prøvet dem, ved, at for at læse tekst komfortabelt skal lærredet gøres mindre. Og så skeler du til mikroskopiske bogstaver, hvilket er præcis der, dine øjne giver op hurtigst.

Hvor 85-90% af lyset forsvinder

Intet nær-øje optisk system leverer panelets fulde lysudbytte til dit øje. Lyset passerer gennem en polarisator, som straks koster 50% af intensiteten, reflekteres derefter fra en stråledeler, og derefter fra et halvgennemsigtigt spejl. Hvert trin koster optisk effekt. Målinger fra optiske laboratorier giver følgende tal:
Dette har praktiske konsekvenser, der aldrig fremgår af reklamerne.

Mørke linser
For at gøre billedet overhovedet synligt blokerer birdbath-briller cirka 70-75% af lyset fra den virkelige verden. Det er niveauet for mørke solbriller. Du augmenterer ikke virkeligheden, du kigger på verden gennem et filter. Udendørs i dagslys bliver billedet gennemsigtigt, udvasket og livløst.

Sort er ikke sort
Micro-OLED har i sig selv fremragende kontrast, men i et birdbath-arrangement når rummets lys dit øje direkte gennem det halvgennemsigtige spejl. Det sorte i en film bliver gråt. Og igen bliver du snedigt vildledt. Den annoncerede 100000:1 kontrast refererer til panelet, ikke til det, du faktisk vil se.

Spatial-briller: du ser verden gennem et kamera

Den nye bølge af enheder med pancake-optik fortjener en separat diskussion. De sælges med ordene spatial computing, 6DoF og high-fidelity video see-through.

Teknisk set er det ærligt: 6DoF-sporing er der virkelig, og vinduer kan virkelig fastgøres til et punkt i rummet. Men udtrykket video see-through betyder bogstaveligt talt dette: et uigennemsigtigt panel sidder foran dine øjne, og du ser verden omkring dig som et videofeed fra kameraer på kabinettet. Det er ikke AR-briller. Det er et VR-headset i en brilleindfatning.

Hvad det betyder i praksis.

Verden i lav opløsning
Dine hænder, dit tastatur, ansigtet på den person, du taler med, alt omkring dig kommer med samme dårlige PPD som den virtuelle skærm. Få mennesker nyder det.

Kameraets dynamiske område er langt under øjets
Et vindue i dagslys bliver til en hvid klat, og et mørkt hjørne af rummet bliver til et kogende rod af støj.

Latens
Producenterne angiver 10 ms eller lidt mindre, hvilket er et godt tal, men det er langt fra 1 ms. Når du drejer hovedet, halter verden bagefter og flyder. Den vil aldrig flugte perfekt.

Geometri
Kameraerne er ikke placeret, hvor dine pupiller er. På grund af dette vil du fejlvurdere afstande til objekter. At hælde te, samle værktøj op eller gå ned ad trapper, mens du bærer sådanne briller, er ikke tilrådeligt. Du kan komme til skade.

Kun skarpt i midten

Perfekte linser findes ikke. Gode koster hundredvis af dollars. En billig linse, der vejer et par gram, indbygget i en brilleindfatning, er per definition et alvorligt kompromis. Som resultat får du hele sættet af optiske fejl, hvoraf ingen nogensinde er nævnt i specifikationerne.

Kromatisk aberration
Omkring linjer og hvide bogstaver nær kanterne ser du flere farvede falske konturer. Softwarekompensation for denne fejl er delvis og ikke særlig effektiv. Linsen splitter lyset i dets spektrale komponenter, og du ser resultatet. Tænk på et prisme, der deler lys i en regnbue. Mekanismen her er den samme.

Distortion og pupil-svømning
Lige linjer nær billedets kanter bøjer, og bøjningens karakter ændrer sig, når dit øje bevæger sig. Hjernen opfatter dette som en let svømmen i verden.

Et lille eyebox
Den skarpe zone ved pupillen er kun et par millimeter bred. Hvis brillerne glider en halv centimeter ned ad din næse, bliver billedet straks sløret. Derfor skubber folk konstant sådanne briller tilbage på plads. Du er nødt til at sidde stille som en statue, hvilket er meget ubehageligt.

Du kan ikke læse med øjnene, kun med hovedet
På en almindelig skærm glider dit blik langs tekstlinjen. Her, så snart øjet roterer, forlader pupillen den skarpe zone, og du er tvunget til at dreje hovedet i stedet. En times læsning på denne måde trætter din nakke mere end en session i fitnesscentret.

Pupilafstand
Mennesker har forskellige hovedstørrelser, og derfor forskellige pupilafstande (IPD). Hvis din IPD ikke matcher linsernes optiske centre, tvinges dine øjne til at konvergere unaturligt. De fleste billige modeller af displaybriller har slet ingen IPD- justering.

Du må simpelthen acceptere den afstand, producenten giver dig. Dette kan føre til tab af fokus og betydelig billedforvrængning. Linsernes optiske centre skal være præcist justeret med dine pupiller.

Briller over briller
Hvis du allerede bruger receptpligtige linser, har du brug for tilpassede optiske indsatser, hvilket betyder ekstra penge og ugers ventetid, eller en indbygget dioptrijustering. Astigmatisme kan i øvrigt ikke altid korrigeres med indsatser.

Vil du virkelig kunne se og arbejde, mens du rejser?

Bare rolig - det kan du ikke... I hvert fald ikke komfortabelt. Tekstarbejde er fuldstændig udelukket. Der er et andet stort problem, som sælgere sjældent nævner, og som købere normalt først opdager, når de allerede er på vejen. Og dette problem ødelægger en af de vigtigste drømme, folk køber disse briller for i første omgang: at se film i et tog, en bus, i en bil eller på et fly.

Hovedproblemet er mekanisk, ikke elektronisk
Husk det lille eyebox, vi diskuterede ovenfor. Den skarpe fokuszone omkring din pupil er kun et par millimeter bred. Alligevel hviler brillerne på din næse og ører, blødt væv, og vejer 100 gram, med et kabel, der trækker dem nedad og til siden. Hver ujævnhed, sporsamling eller hullede vej får hele konstruktionen til at bevæge sig i forhold til din kranium. Din pupil forlader den skarpe fokuszone.

Billedet ryster ikke bare. Det mister skarphed og lysstyrke: det bliver sløret, mørkner mod kanterne, og udvikler farvede kanter og geometriske forvrængninger. Et sekund er brillerne tilbage på plads; to sekunder senere har de flyttet sig igen. Dine øjne forsøger konstant at finde et fokus, som simpelthen ikke er der.

Dette er fundamentalt forskelligt fra at bruge en telefon. Når du holder en telefon i hånden, mens du bevæger dig, ryster den med dig, men forbliver i fokus, og dine øjne kan nemt følge den, fordi skærmen er relativt langt væk. Med briller kan selv en lille bevægelse på blot et par millimeter kaste displayet ud af fokus. Det er helt forskellige situationer.

I sidste ende kan det at se gennem sådanne briller under rejse føles som at se en skærm på et vibrationsbord: selv små eksterne vibrationer kan forårsage spøgelsesbilleder, dobbeltbilleder og konstant genfokusering.

Den eneste rigtige måde at løse dette på er at fastgøre enheden stift til dit hoved, hovedsageligt ved at bruge en hovedrem i stedet for stangarme. Men så er de ikke længere rigtige briller, de er et headset. Og hele pointen med en letvægtsramme går tabt. Der er ingen softwareløsning på dette problem. Optikken har ingen måde at vide præcis, hvor din pupil er, og dynamisk justere billedet til at matche den. På dette tidspunkt er det eneste, der virkelig ville hjælpe, en læderkurv, som den man sætter på en hund.

Det andet problem er virtuel skærmdrift
Gyroskopet og accelerometeret inde i brillerne måler bevægelse i forhold til jordens overflade, ikke i forhold til dit sæde i et fly. De kan fysisk set ikke skelne mellem, at du drejer hovedet, og at køretøjet selv drejer. Positionssporingskameraer løser ikke problemet heller. De sporer kabinen omkring dig, men selve kabinen bevæger sig. Den virtuelle skærm, som formodes at forblive fast i rummet, begynder at drive sidelæns, hver gang køretøjet drejer, accelererer eller bremser. Dette vil begynde at gøre dig vanvittig inden for cirka 15 minutter.

Alvoren af problemet afhænger af driftstilstanden. Hvis billedet er stift fastgjort til dit hoved, er der ingen drift, men der er heller ingen virtuel skærm. Problemet opstår i Anchor-, 3DoF- og 6DoF-tilstande, præcis de tilstande, som folk køber disse enheder for i første omgang.

Producenterne anerkender selv problemet. Apple introducerede en dedikeret rejsetilstand til Vision Pro. Uden den, hvis sporingen går tabt, bliver displayet simpelthen mørkt med en "Sporing mislykkedes"-advarsel.

Apples officielle anbefalinger dækker specifikt fly og tog. Bilkørsel anses for at være for uforudsigelig, mens metro og pendlertog lider af det samme problem på grund af deres hyppige stop og starter.

VITURE reklamerer for sin biltilstand med påstanden om, at "skærmen forbliver stationær uanset køretøjets bevægelse, hvilket forhindrer køresyge." Det er i bund og grund en direkte indrømmelse af, at uden en sådan tilstand, forbliver skærmen ikke stationær.

Du kommer til at kaste op
Selv hvis du formår at stabilisere billedet, er der stadig en konflikt med dit vestibulære system. Dine øjne ser en stationær skærm, mens dit indre øre føler acceleration, opbremsning, sving og vibrationer. Dette er den klassiske mekanisme bag køresyge, og med briller kan det være betydeligt værre end blot at læse en bog.

Med en bog kan du stadig se den virkelige verden omkring dig. Med briller kan du ikke. Den virtuelle verden foran dine øjne kan bevæge sig på en helt anden måde, end hvad din krop faktisk oplever. Efter et stykke tid kommer du til at føle dig syg.

Belastning af øjnene: hvad der er fastslået

Hvad der er bevist og almindeligt accepteret

Vergens-akkommodationskonflikt, VAC.
Dette er det centrale fysiologiske problem ved alle sådanne enheder. I naturen, når du ser på en nærliggende genstand, drejer dine øjenæbler indad, hvilket er vergens, og samtidig strammer øjets linse for at fokusere, hvilket er akkommodation. De to processer er fast forbundet fra barndommen. I displaybriller fastlåser optikken fokalafstanden i et enkelt plan, normalt 2 til 6 meter, mens konvergensen af dine øjne afhænger af den tilsyneladende afstand til den virtuelle genstand. Hjernen modtager modstridende signaler. Dette er en anerkendt årsag til visuel træthed, hovedpine og kvalme ved længerevarende brug.

Reduceret blinkefrekvens og tørre øjne.
Når du stirrer intenst på en lys kilde, falder din blinkefrekvens, og tårefilmen fornyes ikke. En sandfornemmelse og rødme er almindelige. Det er den samme mekanisme som ved arbejde ved en skærm, men mere udtalt.

Målbare korttidseffekter.
Undersøgelser af børn og unge registrerer træthed efter VR-sessioner, øget esofori, nedsat nærsynsstyrke og et midlertidigt myopisk skift. Disse effekter forsvinder kort efter, at enheden fjernes.

Bundlinjen om sundhed
Sådanne briller vil næsten helt sikkert ikke ødelægge dit syn hurtigt, men de vil meget sandsynligt forårsage træthed, ømhed og hovedpine efter 30 til 60 minutters brug. Det er netop derfor, de fleste købere bruger dem nogle få gange og derefter lægger dem på en hylde for altid.

En direkte sammenligning med en almindelig skærm

De eneste ting, en skærm ikke kan: passe i lommen, fungere på et fly og holde din skærm privat. Det er de ærlige fordele ved displaybriller. Alt andet i deres reklame handler om lille størrelse, ikke om kvalitet.

Den reelle pris: hvad prisskiltet ikke fortæller

Den lave vægt på sådanne briller opnås ikke gennem ingeniørkunst, men ved et simpelt trick: processoren og batteriet er fjernet fra kabinettet. En vægt på 90 til 100 gram betyder en ramme uden nogen form for signalbehandling. Enheden har stadig brug for en kraftig processor til at drive videoen, og du vil stadig skulle bære den på dig.

DisplayPort Alt Mode
Forbindelsen kører over USB-C i denne specifikke tilstand. Support for den er langt fra universel blandt telefoner og bærbare computere. Tjek din specifikke enhed via modelnummer, ikke ved tilstedeværelsen af en USB-C-stik. Der er ingen Wi-Fi her: brillerne indeholder hverken en processor eller et batteri, og trådløs transmission ville kræve begge dele, samt tilføje kompression og latenstid.

Eksternt batteri
Telefoner kan ikke levere den strøm, som lyse skærme og denne slags belastning kræver. Producenterne sælger batteripakken som et separat betalt tilbehør, typisk omkring $70, og det betyder yderligere 300 gram i lommen og en anden enhed, der skal oplades.

Kabler
Intet fungerer uden kabler, hvilket burde være indlysende for enhver. Du vil konstant hænge kablet fast i ting omkring dig, og brillerne vil blive revet af dit hoved og beskadiget. Du vil heller ikke kunne se liggende, fordi stikket presser mod puden og skubber brillerne af din næse. Der er kun én mulighed tilbage: at sidde stille som en statue.

Producentens applikation
Det fulde funktionssæt fungerer ofte kun gennem den, og kun på nogle platforme. iOS- og Android-versioner loves normalt til senere. Når pengene først er samlet ind, bliver disse løfter dog ofte glemt.

De små ting
Receptindsatser, en hovedrem, et etui, adaptere – alt det lægger til regningen. Tæl den endelige total, ikke tallet på banneret.

Spørgsmål at stille, før du køber

Stil disse spørgsmål til sælgeren. Hvis der ikke er et fornuftigt svar, er det også et svar.

Hvad er opløsningen og det vandrette synsfelt?
Divider det ene med det andet, og du har PPD. Under 45 bliver tekst svær at læse. Accepter ikke ordet "4K", spørg efter det fysiske antal pixels pr. øje.

Er see-through optisk eller via kameraer?
Et enkelt spørgsmål, der adskiller AR-briller fra et VR-headset i en ramme.

Hvad er lysstyrken ved øjet, ikke lysstyrken på panelet?
Indendørs har du brug for omkring 300 nits, udendørs omkring 1200.

Er der IPD-justering?
Og hvilket interval af pupildistance understøttes. Du skal have linsernes optiske centre til at justere præcist med afstanden mellem dine pupiller.

Hvad med styrkebriller?
Er indsatser inkluderet, solgt separat, eller slet ikke tilgængelige.

Er min specifikke bærbare computer eller telefon understøttet?
Og kræver det den ekstra batteripakke.

Er der rigtige fotografier taget gennem linsen?
Ikke renderings, ikke et skærmbillede af, hvad du skal se, men et faktisk fotografi taget af et kamera placeret, hvor øjet ville være. Hvis hverken producenten eller anmelderne har sådanne billeder, er det et klart rødt flag. Køb ikke.

Hvad er returvilkårene og returperioden?
Komfort i disse enheder er meget individuel, og der er allerede masser af klager. Retten til at returnere produktet efter en times brug er mere værd end enhver rabat.

Et særskilt ord om crowdfunding
Kickstarter er ikke en butik. Ingen garanterer dig et resultat. I mange tilfælde modtager du en lavkvalitets, halvfærdig enhed uden mulighed for at få dine penge tilbage.

Konklusion

Displaybriller er et ingeniørmæssigt kompromis, og de sælges med ulemperne uomtalt, uden nogen garantier. De stoler i høj grad på købernes tekniske analfabetisme. De kan se, at billedkvaliteten er dårlig, men de er ude af stand til at forklare, hvad der præcist er galt med den.

Den optiske lov, som alt andet følger af, lyder således: at forstørre et billede med en linse skaber ikke information, der ikke findes i panelet. En kæmpe virtuel skærm er ikke en stor skærm af høj kvalitet som i en biograf, og ikke engang på niveau med en almindelig skærm.

Køb dem ikke, hvis du ønsker at:
Få TV-kvalitet i billedet - det får du ikke
Erstatte din skærm til arbejde med tekst og kode - det vil ikke fungere
Bruge brillerne komfortabelt i flere timer ad gangen - det vil du ikke
Se medieindhold, mens du rejser eller er i et køretøj i bevægelse - det kan du ikke
Få et skarpt billede over hele billedfladen - det får du heller ikke

Du kan købe dem, hvis du har brug for at
Se film, mens du sidder i en stol, have en privat skærm i et fælles rum, eller eksperimentere med denne teknologi, mens du forstår dens begrænsninger. De kan også give mening, hvis du har mulighed for at returnere produktet hurtigt.

Hvis dit mål er et billede af høj kvalitet, inklusive 3D
En almindelig skærm slår enhver displaybrille på alle målbare parametre, undtagen bærbarhed. Dette er ikke forfatterens personlige mening. Det er dikteret af optikkens love og matematikken bag PPD. Vil du argumentere med matematikken? Så prøv endelig...

Kilder
KGOnTech, birdbath-optik nedtagning og lysstabmålinger
Information Display SID, optisk effektivitet af AR- og MR-arkitekturer
Systematisk gennemgang, virtual reality og nærsynethed
Road to VR, specifikationer for nuværende briller med pancake-optik