發(fā)布時間：2020-07-18 12:06 | 標簽：
微軟 光學 HoloLens 2 HoleLens 激光顯示 轉載來源：青亭網
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而在該系列第三篇文章中，Karl將針對HoloLens 2的色彩均勻性問題進行解析。
Karl表示：人類視覺系統(tǒng)是“主觀的”，可以很好的進行對比，如果這些有一些是循序漸進的調整，那么可能人眼感覺起來就不會明顯。但相機是一個相對“客觀”的拍攝，對顏色和亮度等方面比人受影響因素更小。
本次測試圖片大小可以覆蓋整個視場角所有區(qū)域，大部分區(qū)域為白色，目的就是為了更好的展現(xiàn)色彩均勻性，以及HoloLens 2光學和波導模組的細節(jié)。
同時，本文還將針對拍攝出來的高分辨率圖像中，次像素排列出現(xiàn)的斜向紋理進行分析。
下圖中，分別展示了HoloLens 2左側顯示、右側顯示、以及亮度合并后（Photoshop處理，基于每個顏色通道）的相機直拍圖。其中，合并處理的圖片可以看作是一個通過簡單粗糙的方法進行雙眼同時觀看的效果。為了盡可能將左右兩幅圖重疊顯示，Karl對左圖進行了微調。
拍攝相機的鏡頭可以完整的覆蓋HoloLens 2主題的垂直視場，但在這里同時去掉了左圖右邊10%，和右圖左邊10%區(qū)域，目的就是讓模擬合并圖片盡可能接近實際情況。
當然，上面的對比圖也很好闡述了色彩均勻性，其中一個因素就是白色圖片可以更好的展現(xiàn)出偏色等問題。從中可以看出：左右兩幅圖具有一個明顯的的亮度、色彩均勻性表現(xiàn)更佳的區(qū)域，這是一個倒梯形區(qū)域（如下圖紅色虛線所示）。Karl認為：導致這種結果的因素之一就是HoloLens 2中的蝶形波導（butterflied）。
下面三幅圖是上面的原圖，即相機直拍圖（點擊圖片查看原圖，PS：Karl博客的第三幅非原始大小），圖片的寬度都大于4500，這也就意味著相機直拍圖的像素大小比HoloLens 2實際顯示大小大3倍左右。就像上篇文章中提到的那樣，將HoloLens 2的ppd約為29，從而使得測試圖中1像素近似等于HoloLens 1一條橫向掃描線的寬度。
當然，由于HoloLens 2中左右顯示系統(tǒng)的確存在物理上的差異，因為這就是兩個不同的顯示模組，因此我們可以從中尋找一些共同點。例如，圖片中“43號區(qū)域”周圍出現(xiàn)青色、綠色的偏色，這是因為紅色的激光在黑色區(qū)域處于關閉狀態(tài)。而這也就導致，即使通過雙眼來觀看也會出現(xiàn)偏色情況。
本文中使用的測試圖片是Karl使用多年的具有代表性的圖片，例如下圖中同時具備紅綠藍色，以及膚色，色彩相對豐富。而多年使用這組圖片來測試，也讓Karl的眼睛更了解實際情況，因此一旦出現(xiàn)偏色等問題Karl就能立刻發(fā)現(xiàn)問題。
以上圖為例，左側是原始圖像（分辨率1920×1080），中間是HoloLens 2實拍圖（分辨率1280×854），右側是HoloLens 1實拍圖（黑色背景）。
由此Karl得出結論：HoloLens 2中的色彩飽和度降低，并且觀感也比較模糊，因此霧度更大。
Karl表示：在多個測試中圖片的斜向紋理還是非常明顯的，下圖就展示了右側直拍圖中的實際分辨率大小的裁切圖（上方為3倍放大，下方為實際像素大?。Ｕ掌臄z快門時間為1/15秒，也就是8個場（掃描）周期。
其中紅色虛線所畫的三條紋理線并不模糊，這也就意味著它們并非像素偏移導致。
因而Karl猜測：導致出現(xiàn)次像素斜向紋理的潛在原因在于擴瞳。
根據(jù)USPTO微軟10025093號專利圖8-306所描述，擴瞳器可以理解為一個比較小規(guī)模的背投屏幕，它可將掃描圖像擴散開來。但由于擴展器太小，因此也就導致斜向紋理的出現(xiàn)。
Karl還表示：減少/控制激光散斑的已知方法是振動光源、或擴瞳器。但如果是帶有線條的元素發(fā)生振動，就會出現(xiàn)模糊情況。另外，其它減少散斑的技術還包括：振動不同層或液晶相移等方式。
Karl談到：他本人在2013年就拆開過一臺同樣基于Microvision激光掃描的先鋒激光HUD設備。
上圖是先鋒HUD的工作原理，整個顯示面積為23×72mm，比HoloLens 2要大很多，而且中間還擁有多個層。當然，這可能會導致輕微的模糊，因為它的工作原理就是將激光線束轉換為圓錐形的光線束。
上圖中展示了后方照亮后的觀看效果，具有明顯的斜向紋理。
上圖是先鋒HUD擴瞳器呈現(xiàn)的圖片效果。
同時你可能也會注意到，上面的圖片中由于激光的散斑效應導致顆粒感。而在HoloLens 2中的激光斑點似乎沒有先鋒HUD這么明顯。Karl談到：根據(jù)個人經驗，根據(jù)此前LCoS＋激光成像的研究結果，這種方式降低激光散斑非常困難。而且，現(xiàn)在減少散斑方法有一個趨勢是：將斑點變小。
令Karl沒有想到的是，HoloLens 2的霧度稍微偏大，Karl猜測這可能是因為散斑減少后仍有部分殘留導致。
雖然相機和人眼工作原理不同，但Karl在本文中的圖片仍然可以在某種程度上反映出HoloLens 2存在色彩均勻性問題。同時也可以排除偏色出現(xiàn)在HoloLens 2上，而不是相機、鏡頭或其它設置方面。
其中一個比較明顯均勻性問題就是，屏幕中間的倒梯形區(qū)域亮度更高、白色相對表現(xiàn)更好，其它區(qū)域問題較為突出。
當然從另一個層面來說，大多數(shù)AR內容（眼鏡端）很少會放在透明、純色等背景中使用。Karl認為：HoloLens 2的色彩均勻性不佳對都部分應用影響并不大，不過在偏色明顯的區(qū)域就意味著部分顏色不能顯示出來。例如，需要顯示紅色警告的區(qū)域，可能紅色呈現(xiàn)就不明顯。
同時，Karl也不敢肯定認為斜向紋理就是擴瞳器導致，但這是一個合理的猜測。
第二篇文章介紹了拍攝設備，而這次Karl公布了拍攝方法。將HoloLens 2和相機同時固定在三腳架上，并且調整好HoloLens 2的位置以達到最佳的效果。又由于相機和HoloLens 2的體積因素，相機必須倒放才能進行固定，為此Karl定做了一個金屬框架，可以通過腳架間接固倒置的相機。
其中，大部分測試照片是通過拍攝左側顯示模組，而背景則是有黑色遮光布，而黑色遮光布邊緣粘貼了黃色寬膠帶用于SLAM定位及虛像定位。
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