Исследование: Vision Pro троекратно опережают конкурентов по задержке от камер до дисплеев в смешанной реальности

101

Компания OptoFidelity занимается тестированием производительности оптоэлектронных систем. С помощью роботизированной установки под названием BUDDY 6 инженеры решили проверить Apple Vision Pro на задержку от получения изображения на камерами до его появления на дисплее и на задержку отрисовки изменений на дисплее при повороте головы. Сравнение с очками HTC Vive XR Elite, Meta* Quest 3 и Quest Pro показало огромное превосходство купертинской новинки по одному параметру и лёгкое отставание от лидеров по другому.

Фотон-фотон

Задержка в режиме прозрачности между получением изображения камерами и его появлением на дисплеях (фотон-фотон) оказалась значительной проблемой ранних устройств смешанной реальности. Они просто не могут показывать окружение так быстро, как привык видеть его человек, и вызывают дискомфорт.

Тестер OptoFidelity BUDDY 6 с дополнительной светодиодной мишенью для режима прозрачности очков имеет ряд ключевых параметров: частоту мигания мишени, частоты камеры и дисплея тестируемого устройства и частоту датчика-приёмника в шлеме.

Датчик подсветки получил достаточно высокую частоту в 100 кГц, чтобы фиксировать соответствующие изменения. Длина теста должна быть достаточно большой, а частота мигания светодиода — подходящей, чтобы датчик мог фиксировать сигнал, генерируемый несинхронизированными компонентами, которые работают на своих отдельных частотах.

Можно спорить о том, какое значение следует использовать в результате, но в данном случае инженеры решили работать с минимальным значением задержки, поскольку оно меньше всего связано с какими-либо параметрами настройки. Это минимальная задержка, которую генерирует тестируемое устройство, когда его камеры и дисплеи работают на индивидуальных частотах.

Vision Pro показали чрезвычайно низкую задержку ~11 мс, что соответствует заявлениям Apple (12 мс). Результаты остальных участников в диапазоне 35–40 мс представляют собой уровень, который можно считать хорошим для предыдущего поколения устройств.

Движение-фотон

Задержка между движением и отрисовкой виртуального контента является не менее важным фактором, который влияет и на доверие происходящему в очках, и на наше самочувствие. Когда мы двигаемся, мозг, получая данный внутреннего уха, ожидает увидеть соответствующие изменения с помощью зрения. Если они не совпадают, мы испытываем сенсорное несоответствие, которое приводит к дискомфорту и тошноте.

В этом тесте OptoFidelity сосредоточилась на том, насколько хорошо соответствуют друг другу угловое движение и движение изображения в очках.

Основными факторами здесь являются время, угол наклона очков и угол наклона аватара в каждом визуализируемом кадре. Отслеживае изменений идёт только на экране очков с помощью модулей машинного зрения. Измерительные камеры используют метод определения частоты обновления подсветки дисплея и динамически адаптируются к небольшим интервальным изменениям в подаваемом изображении. Это даёт постоянную синхронизацию с дисплеем, обеспечивая время для захвата каждого кадра.

В замере углового движения к фотону сравниваемые сигналы одномерны. Они представляют собой положение энкодера оси робота и сдвиг пикселей контента на градус. Каждая вращающаяся ось (рыскание, тангаж и крен) измеряется отдельно, чтобы предотвратить смещение пикселей из-за одновременного перемещения по двум другим осям. Дополнительную коррекцию обеспечивает калибровка центральной точки камеры, которая устраняет коаксиальное смещение между виртуальной и измерительной камерой.

В отличие от режима прозрачности, в очки не подаются внешние сигналы, здесь нет мишеней и диодов. В замерах работает приложение — нативное или на OpenXR — с абсолютными маркерами в виртуальном трёхмерном пространстве. Созвездие маркеров отображается в бесконечности, устраняя любой возможный дрейф по осям для получения чистого углового отклика очков. Каждая комбинация из трёх маркеров уникальна и представляет абсолютное направление виртуального мира в каждом обнаруженном и записанном кадре.

Каждая вращающаяся ось перемещается в последовательности вперед и назад, и одномерные синусоидальные сигналы каждой оси скользят во времени, чтобы увидеть, насколько велика разница между положением кодера и содержимым, тем самым раскрывая движение к фотону на каждой оси.

Все испытуемые показали относительно хорошие результаты. Время отклика HTC Vive XR Elite в 4 мс немного выше ожидаемого, но вряд ли это будет заметно человеческому глазу. Quest, по словам авторов исследования, неизменно хороши со второго поколения.

Quest Pro и Quest 3 ожидаемо преуспели, учитывая опыт их создателей в точной настройке алгоритмов повышения частоты кадров. Vision Pro отработали на уровне конкурентов с небольшим отставанием — судя по всему, из-за агрессивной прогностической дорисовки кадров. Однако различия такой величины человеческий глаз увидеть не может.

График показывает, что различия между отдельными осями одного устройства могут быть больше, чем различия между устройствами. Quest справились лучше всех, Vision Pro отстают минимально, но все устройства работают за гранью заметных глазу эффектов.

*В России признана экстремистской организацией

Не пропускайте важнейшие новости о дополненной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Telegram, ВК и Twitter! Поддержите проект на Boosty.

Далее: Компоненты Vision Pro: что размещено на платах первых очков Apple