AR和VR HMD测试

HMD性能和用户体验是实现沉浸感和存在感的关键

AR，VR或MR（增强，虚拟，混合或混合现实）性能都与沉浸感和存在感有关。 终极存在感意味着用户沉浸在虚拟现实中，并且他们真正享受着体验。 性能不佳会影响观看体验，甚至会导致眩晕和恶心。 当系统延迟较长时，实现存在感是困难的。 没有达到存在感的任一因素就足以破坏整个体验。

什么是沉浸感？

沉浸式体验是AR，VR和MR用户体验的基础。 沉浸感有四种形式：

1. 时空  -  模拟单词令人信服。 时空也可以称为存在感。
2. 感觉运动  -  技能挑战
3. 认知  -  精神或思维挑战
4. 情感  -  用户沉浸在故事中
   
   

欧拓飞如何测量不同的存在感和质量因素？

欧拓飞的系统专注于评估存在感状态，因为它对硬件质量和性能影响最大。 在沉浸式类别中，存在感是最定性的。

欧拓飞已将存在感分为两类：空间和时间。 空间存在感是指感知的图像质量。 图像质量的主要因素是光学质量和分辨率。 显示屏为分辨率和光学设置了理论极限。 显示组件（例如透镜和波导）正在创建虚拟图像以与人类视觉相匹配。

跟踪，等待时间和持久性是时间质量的因素。 时间质量需要一个经过优化和集成的HMD系统。 延迟和跟踪质量衡量了包括传感器，摄像头，显示器和软件的端到端性能。

测量空间质量

正常图像质量可测量值用于评估近眼显示器的图像质量，其方式类似于评估正常平板显示器的方式。 最大的区别在于，在近眼显示器中，所有值都是相对于视场（角度）显示的。 对于具有不同身体尺寸和素质的不同人，设备的性能也必须相似。

影响图像质量的最常见物理质量是人眼之间瞳孔间距的不同。 为了适应这种现象，HMD设备需要能够通过物理方式改变镜头和显示器的距离，或者如果通过光学方式做到这一点，则必须具有较大的可见整个图像的区域。 该区域称为眼框。 眼罩的尺寸应较大，以使终端设备易于使用，并且在所有设置下仍可提供相同的图像质量。 这两个因素很难同时实现。 因此，极为重要的是，HMD图像质量解决方案既要具有非常精确的DUT定位能力，又要具有集成的绝对高精度运动，最好集成五个自由度。 这两个因素使得能够准确测量与DUT相关的眼盒位置，并使在眼盒中多个位置内执行其余测量成为可能。

头戴式VR显示器（HMD）

头戴式VR显示器的质量是光学器件和所用显示器的总和。 VR头戴设备的成像类似于通过放大镜查看显示的图像。 在标准的平面显示器中，单个像素缺陷不太重要。 显示屏中间的手机单个像素缺陷不会影响正常使用。 当通过HMD目镜观看相同的显示器时，它将被放大，使其很容易超过人眼的分辨率。 使用封闭的HMD系统还可以提高对亮度变化的敏感性。 VR护目镜中的面板作为光源将增强所有灰度的变化。

近眼AR显示器（NED）

近眼AR显示器的质量挑战非常多，因为分辨率和图像源缺陷仍然会影响感知的质量。 最大的挑战是制造具有大FOV和眼图框的小型系统。 除了图像生成方面的挑战外，所有事物都应与现实世界兼容。

阳光亮度为16亿尼特。 手机显示屏的亮度在500至1,000尼特之间。 大的眼盒通常意味着吞吐效率会很低，这将对光源和波导提出比较高的要求。 而这些只是与眼镜设计中的环境光相关的一些挑战。

测量时间表现性能

VR和AR HMD设计参数的完整集合包含近20个独立属性。 其中只有一两个可以测量时间表现。 其他的都是测量空间质量。 尽管有这个事实，但是测量时间表现性能仍然非常重要，因为缺乏足够的性能会导致用户恶心和眩晕。 最重要的时间表现性能属性是：

• 运动到光子的延迟（M2P）
• 任务时间（显示的持久性）

M2P描述了用户执行动作与显示器展示该特定动作的相应内容之间的时间长度。 对于VR系统，M2P通常低于20毫秒。 对于AR，所需的延迟小于5毫秒。 这个要求是由于用户需要将周围环境作为参考。

显示持久性描述了每个单独帧的显示开启时间。 通常，此时间约为1-2毫秒。 需要较短的持续时间，以最大程度减少用户的头部和眼睛运动过程中感觉到的运动模糊。

HMD开发人员需要在耳机中利用所谓的运动预测，以实现所需的低延迟。 这些预测算法容易出错，尤其是在特殊运动情况下，例如用户可能会做出的不可预测的快速运动。 此外，运动预测会收集来自各种传感器（IMU，相机跟踪器等）的输入信号，并且传感器数据中的任何异常都可能会使算法混乱。

例如，测量M2P延迟并非易事。 这是由于其端到端的性质：

• 运动：要求HMD进行准确，可重复和同步的运动
• 光子：需要直接从头戴式显示器进行与显示器同步的成像

成功的时间表现性能测量的要求是将以上步骤无缝组合在一起。