Display-briller: hva du faktisk får

Vi har jobbet med stereoskopisk 3D i mange år, og nesten hver dag får vi det samme spørsmålet: Er disse kompakte brillene med en enorm virtuell skjerm verdt å kjøpe, og hvilken modell bør du velge?

En vanlig person forstår ikke de underliggende prinsippene innen optikk og kan ikke vurdere bildekvaliteten til slike enheter på riktig måte. Dette utnyttes av alle slags svindlere for å selge produkter av lav kvalitet. Vi vil forklare hvordan hvem som helst enkelt kan vurdere bildekvaliteten til disse brillene. I stedet for å svare på det samme spørsmålet om og om igjen, bestemte vi oss for å skrive denne anmeldelsen.

Nedenfor vil vi se rolig og objektivt på teknologien uten hype eller følelser. Kun optikk, fysikk, biologi og matematikk, basert på hva vitenskapen faktisk vet. Du kan selv verifisere alle konklusjonene ved hjelp av en kalkulator. Folk som allerede har kjøpt slike enheter sier at de føler seg lurt. Les om hva du faktisk får før du kjøper, ikke etterpå, når pengene dine allerede er borte.

Produsenter og markedsføringsbloggere vil fortelle deg en veldig søt honninghistorie. Målet deres er å selge enheten til deg til høyest mulig pris, eller å bli betalt for en anmeldelse eller en video. Hva som skjer etter det er ikke deres bekymring, det blir ditt problem.

Formelt sett er alle tallene i reklamen deres sanne. Men det de reklamerer for er tekniske spesifikasjoner, ikke hva brukeren faktisk vil se i det virkelige liv. Men det du virkelig ønsker er et bilde av høy kvalitet, ikke en haug med tall i en reklame, ikke sant? Skjermen kan virke enorm. Men 'stor' og 'skarp' er to helt forskjellige ting, og den andre egenskapen er beleilig utelatt fra reklamen. Ellers ville de sannsynligvis ikke solgt så godt...

Hvordan det er bygget

Inne i slike briller er det et lite mikro-OLED-panel, vanligvis mellom 0,5 og 1,0 tommer, og en linse som projiserer og forstørrer et virtuelt bilde. Øyet ditt ser ikke selve panelet, det ser en forstørret optisk projeksjon av det.

Det finnes to fundamentalt forskjellige klasser av briller på markedet, og de blir stadig forvekslet.

Birdbath, optiske AR-briller.
Oppsettet er en linse, en flat polariserende stråledeler og et buet halvtransparent speil. Du ser den virkelige verden gjennom glass. Slik er XREAL, VITURE, Rokid Max og deres kloner bygget.

Pancake, i hovedsak et VR-headset i en brilleinnfatning.
Den optiske banen er brettet ved hjelp av polarisasjon mellom to filmer. Et slikt modul kan ikke være gjennomsiktig, fordi et ugjennomsiktig panel sitter bak optikken. Du ser den virkelige verden gjennom kameraer, på en skjerm. Slik fungerer Meta Quest i passthrough-modus, og også de nyeste URXR One.

Denne forskjellen betyr noe. Hvis en produktbeskrivelse bruker ordene "spatial", "AR" og "see-through", finn ut om det betyr å se gjennom glass eller å se på en kamerafeed. Dette er to helt forskjellige enheter.

Nøkkelparameteren de ikke vil vise deg

Hva PPD er
Glem tommer, glem paneloppløsning, glem ordet «4K». Briller har nøyaktig ett mål på skarphet, og det kalles PPD, piksler per grad, antallet piksler som faller innenfor én grad av synsfeltet ditt.

Hvorfor dette? Fordi skarphet verken bestemmes av pikselantallet alene eller av bildestørrelsen alene, men av forholdet mellom dem. Den samme 1920x1080-rammen kan vises på en skjerm på størrelse med håndflaten din eller på veggen til et hus. Mengden detaljer endres ikke, bare størrelsen på hver piksel i synsfeltet ditt.

Formelen er enkel:
PPD = horisontale piksler / horisontalt synsfelt i grader
En person med normalt syn oppfatter detaljer på omtrent ett bueminutt. Det tilsvarer omtrent 60 PPD. Under denne grensen begynner du å se at bildet består av separate prikker, av piksler.

La oss nå beregne virkelige enheter.
Det er hele hemmeligheten. Selv de nyeste og dyreste display-brillene leverer to til tre ganger mindre PPD enn en vanlig 150 dollar-skjerm. Hver modell av mini-display-briller har en PPD-verdi som er minst to ganger under terskelen der det menneskelige øyet begynner å oppfatte individuell pikselstruktur. Som et resultat kan bildekvaliteten du ser gjennom brillene være flere ganger dårligere enn det du ville fått fra en vanlig 50 dollar-smarttelefon.

Leker med tallene.
Produsenten av brillene i den siste raden i tabellen oppgir omtrent 36 PPD. Det er ikke en løgn, det er det vertikale tallet, 2064 delt på 56 grader. Men det er ikke det du trenger. Du trenger noe helt annet, det HORISONTALE tallet, aksen langs hvilken du leser tekst eller jobber med fine grafiske detaljer. Og der kommer det ut på omtrent 31 PPD, et tall de foretrekker å ikke trykke. Sjekk alltid hvilken akse et oppgitt tall refererer til, og gjør regnestykket selv. Begge tallene, oppløsning og synsfelt, må stå i spesifikasjonen. Hvis de mangler, prøver noen å villede deg.

La oss sammenligne bildekvaliteten til hovedmodellene


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 «en 130, 200 eller 300... tommer skjerm» er et bedrag

Dette er den vanligste manipulasjonen i bransjen, og den fungerer fordi tommer høres kjent ut mens grader ikke gjør det.

En virtuell skjerm har ingen størrelse i tommer.


Den har bare en vinkelstørrelse. Uttrykket «en 200 tommer skjerm» er meningsløst uten den andre halvdelen av setningen, visningsavstanden. 200 tommer på 10 meter og 200 tommer på 3 meter er helt forskjellige bilder når det gjelder kvalitet. Produsenter velger vanligvis den avstanden som får tommer-tallet til å høres mest imponerende ut.

Den styrende regelen: å forstørre et bilde med en linse tilfører ikke en eneste bit med informasjon. Optikk kan strekke et bilde over hvilken som helst vinkel, men hvis panelet hadde 2000 piksler i en rad, har det fortsatt 2000. Å strekke skjermen fra «100 tommer» til «200 tommer» gir deg ikke mer detalj eller mer skarphet. Det gir deg piksler som er dobbelt så store og en PPD-verdi som er dobbelt så dårlig.

En analogi alle kan følge: ta et 2 megapiksel fotografi fra en gammel telefon og strekk det over veggen på et hus. Det blir større. Det blir aldri skarpere eller bedre.

Dette er grunnen til at «forstørr skjermen»-modusen i slike briller bare forringer kvaliteten, aldri forbedrer den. Alle som har prøvd dem vet at for å lese tekst komfortabelt må skjermen gjøres mindre. Og så myser du på mikroskopiske bokstaver, som er akkurat det som tærer på øynene dine raskest.

Hvor 85-90 % av lyset blir av

Ingen nærøye-optisk løsning leverer hele lysutbyttet fra panelet til øyet ditt. Lyset passerer gjennom en polarisator, som umiddelbart koster 50 % av intensiteten, reflekteres deretter fra en stråledeler, og deretter fra et halvtransparent speil. Hvert trinn koster optisk kraft. Målinger fra optikklaboratorier gir følgende tall:
Dette har praktiske konsekvenser som aldri vises i reklamen.

Mørke linser
For å gjøre bildet synlig i det hele tatt, blokkerer birdbath-briller omtrent 70-75 % av lyset fra den virkelige verden. Det er nivået til mørke solbriller. Du forsterker ikke virkeligheten, du ser på verden gjennom et filter. Utendørs i dagslys blir bildet gjennomsiktig, utvasket og livløst.

Svart er ikke svart
Micro-OLED har i seg selv utmerket kontrast, men i en birdbath-oppsett når rommets lys øyet ditt direkte gjennom det halvtransparente speilet. Svart i en film blir grått. Og nok en gang blir du lurt på en smart måte. Den annonserte 100000:1-kontrasten refererer til panelet, ikke til det du faktisk vil se.

Romlige briller: du ser verden gjennom et kamera

Den nye bølgen av enheter med pancake-optikk fortjener en egen diskusjon. De selges med ordene romlig databehandling, 6DoF og høyoppløselig video see-through.

Teknisk sett er dette ærlig: 6DoF-sporingen er virkelig der, og vinduer kan virkelig festes til et punkt i rommet. Men uttrykket video see-through betyr bokstavelig talt dette: et ugjennomsiktig panel sitter foran øynene dine, og du ser verden rundt deg som en videostrøm fra kameraer på huset. Dette er ikke AR-briller. Dette er et VR-headset i en brilleinnfatning.

Hva det betyr i praksis.

Verden i lav oppløsning
Hendene dine, tastaturet ditt, ansiktet til personen du snakker med, alt rundt deg kommer med samme dårlige PPD som den virtuelle skjermen. Få mennesker liker det.

Kameraets dynamiske område er langt under øyets
Et vindu i dagslys blir til en hvit klatt, og et mørkt hjørne av rommet blir et kokende rot av støy.

Forsinkelse
Produsenter oppgir 10 ms eller litt mindre, noe som er et godt tall, men det er langt fra 1 ms. Når du snur hodet, henger verden etter og flyter. Den vil aldri være perfekt på linje.

Geometri
Kameraene er ikke plassert der pupillene dine er. På grunn av dette vil du feilvurdere avstander til objekter. Å helle te, plukke opp verktøy eller gå ned trapper mens du bruker slike briller er ikke tilrådelig. Du kan skade deg selv.

Skarp kun i midten

Perfekte linser finnes ikke. Gode koster flere hundre dollar. En billig linse som veier noen gram, bygget inn i en brilleinnfatning, er per definisjon et alvorlig kompromiss. Som et resultat får du hele settet med optiske feil, hvor ingen noensinne er oppført i spesifikasjonene.

Kromatisk aberrasjon
Rundt linjer og hvite bokstaver nær kantene ser du flere fargede falske konturer. Programvarekompensasjon for denne feilen er delvis og ikke særlig effektiv. Linsen splitter lyset i sine spektrale komponenter, og du ser resultatet. Tenk på et prisme som deler lys i en regnbue. Mekanismen her er den samme.

Forvrengning og pupillvandring
Rette linjer nær kantene av bildet bøyer seg, og karakteren av bøyningen endres når øyet beveger seg. Hjernen oppfatter dette som en lett svømming av verden.

Et lite øyefelt
Den skarpe sonen ved pupillen er bare noen få millimeter bred. Hvis brillene glir en halv centimeter nedover nesen, blir bildet umiddelbart uskarpt. Dette er grunnen til at folk stadig dytter slike briller på plass igjen. Du må sitte stille som en statue, noe som er svært ubehagelig.

Du kan ikke lese med øynene, bare med hodet
På en vanlig skjerm følger blikket tekstlinjen. Her, så snart øyet roterer, forlater pupillen den skarpe sonen, og du blir tvunget til å snu hodet i stedet. En time med slik lesing tretter nakken mer enn en økt på treningssenteret.

Pupillavstand
Mennesker har forskjellige hode størrelser, og derfor forskjellige pupillavstander (IPD). Hvis din IPD ikke samsvarer med linsenes optiske sentre, tvinges øynene dine til å konvergere unaturlig. De fleste rimelige modeller av displaybriller har ingen IPD- justering i det hele tatt.

Du må rett og slett akseptere hvilken avstand produsenten gir deg. Dette kan føre til tap av fokus og betydelig bildeforvrengning. Linsenes optiske sentre må være nøyaktig justert med pupillene dine.

Briller over briller
Hvis du allerede bruker reseptbelagte linser, trenger du tilpassede optiske innsatser, noe som betyr ekstra penger og uker med venting, eller en innebygd dioptrijustering. Astigmatisme kan for øvrig ikke alltid korrigeres med innsatser.

Vil du virkelig kunne se på og jobbe mens du reiser?

Ikke bekymre deg - det vil du ikke... I hvert fall ikke komfortabelt. Tekstarbeid er rett og slett utelukket. Det er et annet stort problem som selgere sjelden nevner, og som kjøpere vanligvis oppdager først når de allerede er på veien. Og dette problemet ødelegger en av de viktigste drømmene folk kjøper disse brillene for i utgangspunktet: å se på filmer på tog, buss, i bil eller på fly.

Hovedproblemet er mekanisk, ikke elektronisk
Husk den lille eyeboxen vi diskuterte ovenfor. Den skarpe fokussonen rundt pupillen din er bare noen få millimeter bred. Likevel hviler brillene på nesen og ørene dine, som er bløtvev, og veier 100 gram, med en kabel som drar dem nedover og sidelengs. Hver hump, skjøt i skinnene eller hull i veien får hele konstruksjonen til å bevege seg i forhold til hodeskallen din. Pupillen din forlater den skarpe fokussonen.

Bildet rister ikke bare. Det mister skarphet og lysstyrke: det blir uklart, mørkner mot kantene, og utvikler fargede frynser og geometriske forvrengninger. Ett sekund er brillene tilbake på plass; to sekunder senere har de beveget seg igjen. Øynene dine prøver konstant å finne et fokus som rett og slett ikke finnes.

Dette er grunnleggende forskjellig fra å bruke en telefon. Når du holder en telefon i hånden mens du beveger deg, rister den sammen med deg, men forblir i fokus, og øynene dine kan lett følge den fordi skjermen er relativt langt unna. Med briller kan selv en liten bevegelse på bare noen få millimeter kaste skjermen ut av fokus. Dette er helt forskjellige situasjoner.

Til syvende og sist kan det å se gjennom slike briller mens du reiser føles som å se på en skjerm på et vibrasjonsbord: selv små ytre vibrasjoner kan forårsake spøkelsesbilder, dobbeltbilder og konstant refokusering.

Den eneste virkelige måten å løse dette på er å feste enheten stivt til hodet ditt, i hovedsak ved å bruke en hodestropp i stedet for stangarmer. Men da er de ikke lenger egentlig briller, de er et headset. Og hele poenget med en lett ramme er borte. Det finnes ingen programvareløsning for dette problemet. Optikken har ingen måte å vite nøyaktig hvor pupillen din er og dynamisk justere bildet for å matche den. På dette tidspunktet er det eneste som virkelig ville hjulpet, en lærmunnkurv, som den du setter på en hund.

Det andre problemet er virtuell skjermdrift
Gyroskopet og akselerometeret inne i brillene måler bevegelse i forhold til bakken, ikke i forhold til setet ditt i et fly. De kan rett og slett ikke fysisk skille mellom at du snur hodet og at kjøretøyet selv svinger. Posisjonssporingskameraer løser ikke problemet heller. De sporer kabinen rundt deg, men selve kabinen er i bevegelse. Den virtuelle skjermen, som er ment å forbli fast i rommet, begynner å drive sidelengs hver gang kjøretøyet svinger, akselererer eller bremser. Dette vil begynne å gjøre deg gal innen omtrent 15 minutter.

Alvorlighetsgraden av problemet avhenger av operasjonsmodusen. Hvis bildet er stivt festet til hodet ditt, er det ingen drift, men det er heller ingen virtuell skjerm. Problemet oppstår i Anchor-, 3DoF- og 6DoF-moduser, nettopp modusene som folk kjøper disse enhetene for i utgangspunktet.

Produsentene selv erkjenner problemet. Apple introduserte en dedikert reisemodus for Vision Pro. Uten den, hvis sporingen går tapt, blir skjermen ganske enkelt mørk med en "Sporing mislyktes"-advarsel.

Apples offisielle anbefalinger dekker spesifikt fly og tog. Bilreiser anses som for uforutsigbare, mens T-bane og pendlertog lider av det samme problemet på grunn av hyppige stopp og start.

VITURE reklamerer for bilmodusen sin med påstanden om at "skjermen forblir stasjonær uavhengig av kjøretøyets bevegelse, og forhindrer reisesyke." Det er i hovedsak en direkte innrømmelse av at uten en slik modus, forblir skjermen ikke stasjonær.

Du kommer til å kaste opp
Selv om du klarer å stabilisere bildet, er det fortsatt en konflikt med det vestibulære systemet ditt. Øynene dine ser en stasjonær skjerm mens det indre øret føler akselerasjon, bremsing, svinger og vibrasjoner. Dette er den klassiske mekanismen bak reisesyke, og med briller kan det være betydelig verre enn å bare lese en bok.

Med en bok kan du fortsatt se den virkelige verden rundt deg. Med briller kan du ikke. Den virtuelle verdenen foran øynene dine kan bevege seg på en helt annen måte enn det kroppen din faktisk opplever. Etter en stund kommer du til å føle deg syk.

Belastning på øynene: hva som er godt etablert

Hva som er bevist og allment akseptert

Vergens-akkommodasjonskonflikt, VAC.
Dette er det sentrale fysiologiske problemet med alle slike enheter. I naturen, når du ser på et nærliggende objekt, vender øyebollene dine innover, noe som er vergens, og samtidig strammer øyets linse seg for å fokusere, noe som er akkommodasjon. De to prosessene er fast koblet sammen fra barndommen. I displaybriller fikserer optikken fokalavstanden på et enkelt plan, vanligvis 2 til 6 meter, mens konvergensen av øynene dine avhenger av den tilsynelatende avstanden til det virtuelle objektet. Hjernen mottar motstridende signaler. Dette er en anerkjent årsak til visuell tretthet, hodepine og kvalme ved langvarig bruk.

Redusert blunkefrekvens og tørre øyne.
Når du stirrer intenst på en lys kilde, synker blunkefrekvensen og tårefilmen fornyes ikke. En sandete følelse og rødhet er vanlig. Det er samme mekanisme som ved arbeid ved en skjerm, men mer uttalt.

Målbare kortsiktige effekter.
Studier på barn og ungdom registrerer tretthet etter VR-økter, økt esofori, redusert nærsynsskarphet og et midlertidig myopisk skift. Disse effektene går over kort tid etter at enheten fjernes.

Bunnlinjen om helse
Slike briller vil nesten helt sikkert ikke ødelegge synet ditt raskt, men de vil svært sannsynlig forårsake tretthet, ømhet og hodepine etter 30 til 60 minutters bruk. Det er nettopp derfor de fleste kjøpere bruker dem noen få ganger og deretter lar dem ligge på en hylle for godt.

En direkte sammenligning med en vanlig skjerm

De eneste tingene en skjerm ikke kan gjøre: få plass i lommen, fungere på et fly, og holde skjermen din privat. Det er de ærlige fordelene med displaybriller. Alt annet i reklamen deres handler om liten størrelse, ikke om kvalitet.

Den virkelige prisen: hva prislappen utelater

Den lette vekten til slike briller oppnås ikke gjennom genial teknikk, men ved et enkelt triks: prosessoren og batteriet er fjernet fra huset. En vekt på 90 til 100 gram betyr en innfatning uten noen form for signalbehandling. Enheten trenger fortsatt en kraftig prosessor for å drive videoen, og du må fortsatt bære den på deg.

DisplayPort Alt Mode
Tilkoblingen går over USB-C i denne spesifikke modusen. Støtten for den er langt fra universell blant telefoner og bærbare datamaskiner. Sjekk din spesifikke enhet etter modellnummer, ikke etter tilstedeværelsen av en USB-C-kontakt. Det er ingen Wi-Fi her: brillene inneholder verken en prosessor eller et batteri, og trådløs overføring ville kreve begge deler, samt tilføre komprimering og ventetid.

Eksternt batteri
Telefoner kan ikke levere strømmen som lyse skjermer og denne typen belastning krever. Produsentene selger batteripakken som et separat betalt tilbehør, typisk rundt $70, og det betyr ytterligere 300 gram i lommen og en andre enhet som må lades.

Kabler
Ingenting fungerer uten kabler, noe som burde være åpenbart for enhver. Du vil stadig sette kabelen fast i ting rundt deg, og brillene vil bli dratt av hodet ditt og skadet. Du vil heller ikke kunne se på liggende, fordi kontakten presser mot puten og dytter brillene av nesen din. Det er bare ett alternativ igjen: å sitte stille som en statue.

Leverandørapplikasjonen
Det fulle funksjonssettet fungerer ofte bare gjennom den, og bare på noen plattformer. iOS- og Android-versjoner er vanligvis lovet senere. Når pengene først er samlet inn, blir imidlertid disse løftene ofte glemt.

De små tingene
Reseptinnlegg, en hodestropp, et etui, adaptere – alt dette legger seg på regningen. Tell den endelige summen, ikke tallet på banneret.

Spørsmål å stille før du kjøper

Still disse spørsmålene til selgeren. Hvis det ikke finnes et fornuftig svar, er det også et svar.

Hva er oppløsningen og det horisontale synsfeltet?
Del det ene på det andre, så har du PPD. Under 45 vil tekst være vanskelig å lese. Ikke godta ordet «4K», spør etter det fysiske antallet piksler per øye.

Er gjennomsiktigheten optisk eller via kameraer?
Et enkelt spørsmål som skiller AR-briller fra et VR-headset i en innfatning.

Hva er lysstyrken ved øyet, ikke lysstyrken på panelet?
Innendørs trenger du rundt 300 nits, utendørs rundt 1200.

Finnes det IPD-justering?
Og hvilket område av pupillavstand støttes. Du trenger at linsenes optiske sentre justeres nøyaktig med avstanden mellom pupillene dine.

Hva med reseptbelagte linser?
Er innsatser inkludert, solgt separat, eller ikke tilgjengelige i det hele tatt.

Støttes min spesifikke bærbare PC eller telefon?
Og krever den det ekstra batteriet.

Finnes det ekte fotografier tatt gjennom linsen?
Ikke gjengivelser, ikke et skjermbilde av hva du skal se, men et faktisk fotografi tatt av et kamera plassert der øyet ville vært. Hvis verken produsenten eller anmelderne har slike bilder, er det et tydelig rødt flagg. Ikke kjøp.

Hva er returvilkårene og returperioden?
Komfort i disse enhetene er svært individuell, og det finnes allerede mange klager. Retten til å returnere produktet etter en times bruk er verdt mer enn enhver rabatt.

Et eget ord om folkefinansiering
Kickstarter er ikke en butikk. Ingen garanterer deg et resultat. I mange tilfeller mottar du en enhet av lav kvalitet, halvferdig, uten mulighet til å få pengene tilbake.

Konklusjon

Displaybriller er ingeniørkunst full av kompromisser, og de selges med ulempene uomtalt, uten noen garantier. De stoler i stor grad på kjøpernes tekniske analfabetisme. De kan se at bildekvaliteten er dårlig, men de er ikke i stand til å forklare hva som er galt med den.

Optikkens lov som alt annet følger av, lyder som følger: å forstørre et bilde med en linse skaper ikke informasjon som ikke finnes i panelet. En enorm virtuell skjerm er ikke en stor skjerm av høy kvalitet som på kino, og ikke engang likeverdig med en vanlig skjerm.

Ikke kjøp dem hvis du ønsker å:
Få TV-lignende bildekvalitet – det får du ikke
Erstatte skjermen din for arbeid med tekst og kode – det vil ikke fungere
Bruke brillene komfortabelt i flere timer av gangen – det vil du ikke
Se på media mens du reiser eller i et kjøretøy i bevegelse – det vil du ikke kunne
Få et skarpt bilde over hele bilderammen – det får du heller ikke

Du kan kjøpe dem hvis du trenger å
Se på filmer mens du sitter i en stol, ha en privat skjerm i et delt rom, eller eksperimentere med denne teknologien mens du forstår begrensningene. De kan også være fornuftige hvis du har mulighet til å returnere produktet raskt.

Hvis målet ditt er bilde av høy kvalitet, inkludert 3D
En vanlig skjerm slår alle displaybriller på alle målbare parametere, bortsett fra portabilitet. Dette er ikke forfatterens personlige mening. Det er diktert av optikkens lover og matematikken til PPD. Vil du argumentere med matematikken? Prøv gjerne...

Kilder
KGOnTech, birdbath-optikk demontering og lys-tapsmålinger
Information Display SID, optisk effektivitet av AR- og MR-arkitekturer
Systematisk gjennomgang, virtuell virkelighet og nærsynthet
Road to VR, spesifikasjoner for nåværende pancake-optikkbriller