AR增强现实眼镜需关注的十项技术指标

发布时间:2017-01-10

沃安观点:CES 2017 AR产品风头盖过VR,众多AR产品发布。本文作者对AR产品特点进行总结,以及给出判断AR增强现实眼镜产品的角度。从十个性能指标上判断一款AR智能眼镜,即:重量,外形大小,FOV视场角,分辨率,亮度,色彩饱和度,对比度,CPUGPU,续航能力和TOF模组。 其中,显示性能方面有五个重要的参数,即FOV(视场角),分辨率,亮度,色彩饱和度和对比度。 

 

AR眼镜需要具备哪些特点才能成为连接现实世界的可移动计算平台呢?

1.舒适的佩戴性,作为可穿戴设备佩戴的舒适性是必不可少的。这就要求AR眼镜要尽量的轻薄,按照人体工学的特点设计外观,让使用者能够轻松的长时间佩戴。这里要用到的最直观的参数就是眼镜的重量和外形的大小。

2. 革命性的交互方式。要想成为颠覆性的下一代计算平台,必须在最重要的交互——显示上有革命性的创新。而AR的最大特点就是,不再是在固定空间中的固定显示屏,整个空间都将成为使用者的3D显示屏。

 

AR 智能眼镜全空间显示


我们比较关注的显示屏参数有尺寸和分辨率,人们通常要求显示器的屏幕尺寸越大越好(例如50英寸,60英寸,iPhone Plus都是指屏幕尺寸),越清晰越好(2K,4K是指分辨率)。此外还有色彩饱和度,对比度等指标。那么对于全空间显示屏的优劣有什么技术参数的标准吗?
 在这里要介绍一个重要的技术指标视场角,即
FOVfield angle of view)。在光学仪器中,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边缘所构成的夹角,称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,市场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。通俗的说,目标物体超过了视场角就不会出现在镜头里。在显示系统中,视场角是显示器边缘与观察点(眼睛)连线的夹角。就像屏幕的尺寸一样,我们希望越大越好。

光学仪器与视场角

AR眼镜距离与视角视角的关系


另外非常重要的一个是参数是亮度,不同于VR头盔将人的视线与现实世界完全隔离,AR眼镜的显示效果会受到现实世界光线的影响,所以对于亮度的要求就要比VR头盔高的多。想象一下带着AR眼镜对着比较亮的灯,如果AR眼镜的显示亮度不够,那显示画面还能看得到吗?

因此在显示性能方面我们有五个重要的参数,即FOV(视场角),分辨率,亮度,色彩饱和度和对比度。其中FOV(视场角),分辨率和亮度是比较容易量化的。

3. 强大的处理能力。作为计算平台需要有强大的处理能力,包括对于数据和图形的处理能力,主要参数是CPUGPU的性能。

 

4. 较强的续航能力。作为移动的计算平台,需要满足充一次电可以使用较长时间,这样才能真正成为具有移动性的计算平台。

5. 出色的空间扫描定位与手势识别功能。这里主要用到的是TOF(TIME OF FLIGHT)模组,TOF技术利用发出的信号和接收的信号的时间来定位距离,并以此为基础进行空间建模。

 

Time of Flight 原理


 

综上,对于AR智能眼镜我们得到了十个技术指标:重量,外形大小,FOV视场角,分辨率,亮度,色彩饱和度,对比度,CPUGPU,续航能力和TOF模组。


这十个技术指标中有一些指标是需要平衡的,比如强大的数据和图形处理能力,则需要较高的功耗,续航时间就会缩短。如果要增加续航时间就必须增加电池模组的数量或者增大其体积,眼镜的重量和外形就不可避免的变大。还有一点容易被忽视的是FOV的大小和分辨率的高低直接取决于微显示芯片(LCOS或者OLED)的尺寸,大的视场角和高的分辨率需要更大尺寸的微显示芯片,这必然增加眼镜的重量和厚度。而META 头盔之所以可以做出90度的视场角,是因为它用手机显示屏代替了微显示芯片。

所以要做一个好的各项技术指标平衡的AR眼镜其技术含量远高于手机VR头盔,这将导致AR眼镜开发难度的增加以及成本的增高。这也是HOLOLENS 3000美元,而MAGIC LEAP迟迟无法推出其产品的原因。

光学显示技术是AR的核心技术,LCoS技术以其体积小,功耗低,分辨率高等优点被广发应用于AR产品当中,包括Google Glass, Hololens在内的产品都采用了LCoS显示技术。美国晶典科技(Sydiant)是世界上领先的LCoS技术供应商,自成立起就一直致力于LCoS显示技术的开发,公司拥有经验丰富的管理和研发人员,以及丰富的专利储备。

 

原文作者:Daniel Wong 晶典科技President CEO
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沃安科技提供AR智能眼镜的开发SDK,参考地址: 

http://www.zhiboyun.com/zh/download