2018年09月30日，我(Karl Guttag)在過去數(shù)周時間里一直在研究Magic Leap One(ML1)，并拍攝了超過1000張圖片和進(jìn)行了眾多測量。

　　ML1采用衍射波導(dǎo)，這意味著你必須要通過衍射光柵來感知現(xiàn)實世界。通過衍射光柵看世界會扭曲真實世界的視圖，而本文將會進(jìn)行演示。

　　1. ML1的初體驗

　　視圖中心的顏色平衡看上去很不錯，但隨著你遠(yuǎn)離影像中心，色移現(xiàn)象將出現(xiàn)。但即便是與廉價的LCD顯示屏相比，就均勻度，銳利程度/分辨率，以及對比度而言的圖像質(zhì)量并不是非常優(yōu)秀。

　　演示內(nèi)容(尤其是Construct應(yīng)用程序)十分有趣，而且非常吸引人。能夠看到對象在3D世界中移動會令你產(chǎn)生一種震撼感，就像是HoloLens那樣。但ML1還有很多開箱即用的事情。由于視場寬于HoloLens，初體驗的感覺將更好。ML1的控制器比HoloLens的手勢操作更好，因為你的手臂很快就會感到疲勞。

　　2. 一些重要問題

　　我沒有時間詳細(xì)說明，但我可以簡單地提及迄今為止發(fā)現(xiàn)的部分問題：

　　遮擋85%的真實世界光線：遮擋如此大量的光線有助于隱藏或減少其他光學(xué)問題; HoloLens遮擋大約60%的光線，因此通過的光線比ML1多2.67倍。

　　ML1的發(fā)光強(qiáng)度只有大約210 nit，HoloLens則是約320 nit。

　　透過衍射光柵看世界會模糊和扭曲真實世界的視圖

　　衍射波導(dǎo)軟化/模糊虛擬影像：ML1的有效分辨率大約只有Magic Leap聲稱的1280×960的一半;ML1的影像不如HoloLens清晰

　　衍射波導(dǎo)存在固有的顏色問題：顏色波紋，“就像是透過肥皂泡泡看世界一樣”(引用Inverse首席執(zhí)行官Ryan Smith);視場的色移現(xiàn)象，尤其是左邊和右邊15%的外圍部分。

　　焦平面：只有兩個，它們一次只顯示一個，當(dāng)改變時我們會看到抖動;

　　“近焦平面”從14.5英寸到大約30英寸的限幅點出現(xiàn)，并聚焦在約20英寸(50.8cm)的位置;“遠(yuǎn)焦平面”出現(xiàn)在30英寸之外的位置，似乎(僅)聚焦在約60英寸(1.54米)的位置。

　　雙目疊加的問題。對于填充視場的影像，左側(cè)和右側(cè)存在黑邊(大小取決于眼睛的輻輳);解決這個問題將意味著減少視場。

　　它采用了場序制彩色(field sequential color;FSC)，但序列率至少是HoloLens的兩倍，所以FSC的奔潰將不那么明顯，但對部分應(yīng)用而言仍然是個問題。

　　適眼距很少，需要單獨購買特殊的校正鏡片

　　即時定位與地圖構(gòu)建(SLAM)的效果一般。它需要合適的光照量，并且無法感知任何黑色。映射不是非常精準(zhǔn)，而且似乎會出現(xiàn)漂移。在這一領(lǐng)域里擁有豐富從業(yè)經(jīng)驗的人士告訴我說，ML1的SLAM不如HoloLens。

　　數(shù)據(jù)線顯然存在風(fēng)險，并且會對你造成阻礙。其中一個重大風(fēng)險是你會摘下頭顯，將它放在桌面上，并忘記口袋中的計算組件，然后在你走開時口袋中的計算組件就會把連接著的頭顯拽離桌面并導(dǎo)致其掉落地面。

　　3. 現(xiàn)實世界視圖模糊

　　我透過已經(jīng)關(guān)機(jī)的ML1拍攝了一張圖片。第一件明顯的事情是，ML1遮擋了大部分的現(xiàn)實世界光線，以及用戶的一大部分外圍視覺。早在今年2月，我根據(jù)奧尼爾的視頻就估計ML1遮擋了大約85%的光線。這個數(shù)字與儀器測量大致相等，后者的測定是波導(dǎo)上方遮擋83%的光線，下方遮擋86%的光線。你同時能在左邊圖片注意到透過衍射光柵看世界的效果。

　　與之對比，微軟HoloLens遮擋約60%的光線，這已經(jīng)足夠。不過，HoloLens允許比ML1多出約2.67倍的現(xiàn)實世界光線通過。

　　4. 衍射波導(dǎo)的簡要介紹

　　一系列間隔開近光波長的線(即衍射光柵)會像棱鏡一樣彎曲光線。但與棱鏡不同，光柵會以一系列的“級次”彎曲光線。對于衍射波導(dǎo)，只應(yīng)用其中一個級次的光，剩余的光不僅浪費，而且會降低整個系統(tǒng)的對比度，因為其會在光學(xué)系統(tǒng)中反彈。衍射彎曲光線的級次角度和間隔是光線的波長(顏色)，光柵間距，以及光線照射光柵角度的函數(shù)。

　　今天話題的關(guān)鍵是，對于衍射波導(dǎo)，你是通過一個衍射光柵感知世界，即所謂的“出射光柵和瞳孔擴(kuò)展器”。在衍射波導(dǎo)的情況下，光線以大約45度(精確角度取決于許多因素)角穿過包含全內(nèi)反射的玻璃。出射光柵用于將光線從約45度彎曲到90度，這樣它就能夠離開波導(dǎo)的玻璃并朝你眼睛發(fā)射。

　　但來自現(xiàn)實世界的光線是從相對側(cè)穿過衍射光柵，波長的行為方式和方向都會令這種光線以各種角度彎曲。出射光柵將衍射/散焦真實世界的光線，否則光線會直接進(jìn)入眼睛，并導(dǎo)致類似棱鏡的顏色偽影。對于ML1和Hololens，出射光柵水平延伸，因此容易從“捕捉”上方的光線。

　　對ML1而言，問題是你正通過六個衍射光柵感知世界。盡管每個光柵層都設(shè)計成彎曲特定顏色的光線，但可見光的波長足夠接近，而光柵會影響所有的可見光。

　　5. 通過出射光柵看到的現(xiàn)實世界視圖

　　下圖分別是關(guān)機(jī)狀態(tài)下的ML1(左)和HoloLens(右)“出射光柵”。 我調(diào)整了曝光以補(bǔ)償ML1阻擋的大約2.7倍光線。在下面兩張圖片中，你可以看到衍射波導(dǎo)是如何將來自頂燈的光線分解為圖片中間的彩虹色。另外，在左側(cè)的ML1圖片中，你可以注意到燈泡正上方的模糊，火焰狀的偽影。這種眩光是因為來自燈泡的光線穿過大致垂直于波導(dǎo)的六層衍射光柵所造成。你在Hololens中幾乎不會注意到這種情況(但仍然存在)，但ML1比較明顯。

　　與Hololens相比，當(dāng)光源位于視場中時，ML1的眩光偽影不太明顯，但當(dāng)光源高于視場時，ML1將出現(xiàn)比Hololens更大的問題，如下圖所示。對于ML1，當(dāng)存在頂部光源時，我經(jīng)常會在視圖底部看到彩色的“耀斑”。當(dāng)通過雙眼觀察時，你將看到兩倍的“眩光”。順便提一句，你在下圖中可以清楚看到HoloLens頭顯(左)或ML1(右)。

　　需要注意的是，Magic Leap遮擋了85%的真實世界光線，而HoloLens則是60%。所以如果它們沒有暗透鏡，這種衍射效果會更亮。

　　作為另一個參考點，我用iPhone 6s Plus拍攝了部分測試圖案的照片。再次強(qiáng)調(diào)，我調(diào)整了曝光以補(bǔ)償ML1所阻擋的85%光線。你應(yīng)該注意到模糊的光線散射會使圖像變得柔和。

　　6. 混合真實與虛擬影像

　　下圖是《Dr. G’s Invader》預(yù)告片的圖片，其中背景存在燈光。不僅是現(xiàn)實世界的光線出現(xiàn)了模糊的偽影，虛擬影像同樣如此。文本顯然是比較模糊，而我將在以后的文章中對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。采用兩個焦平面和雙倍衍射光柵有助于解決現(xiàn)實世界和虛擬影像視圖的問題。但穿過太多的衍射光柵會降低圖像質(zhì)量。

　　另外，你可能注意到白色文本的顏色。隨著你移動頭部和眼睛，顏色出現(xiàn)了變化，正如Inverse首席執(zhí)行官Ryan Smith所描述的那樣，“就像是透過肥皂泡泡看世界一樣”。你同時會看到其他的顏色問題，包括色差。

　　7. 總結(jié)

　　在模擬用戶視圖方面，并且因現(xiàn)實世界光源而產(chǎn)生的顏色偽影方面，ML1比HoloLens更為明顯。至少令ML1糟糕的部分原因是支持兩個焦平面。你需要透過兩倍數(shù)目的波導(dǎo)來感知世界。

　　衍射光柵的“彩虹炫光”效果，以及令真實世界變暗是最為明顯的問題。