显示眼镜：你实际得到的是什么

我们多年来一直从事立体3D技术工作，几乎每天都会收到同样的问题：这些带有巨大虚拟屏幕的迷你眼镜值得购买吗，应该选择哪款型号。与其一遍又一遍地回答，我们写了这篇评测。

下面，我们将冷静客观地看待这项技术，不带任何炒作或情绪。只有光学、物理、生物学和数学，基于科学实际所知的内容。你可以用计算器自行验证所有结论。已经购买过此类设备的人表示，他们 感到被骗了。请阅读你购买前实际得到的内容，而不是事后，当你的钱已经花掉的时候。

制造商和营销博主会给你讲一个非常甜蜜的童话故事。他们的目标是以尽可能高的价格把设备卖给你，或者为了评测或视频获得报酬。之后发生什么不是他们关心的事，那会成为你的问题。

从形式上讲，他们广告中的所有数字都是真实的。但他们宣传的是技术规格，而不是用户在实际生活中真正看到的东西。而你真正想要的是高质量的图像，而不是广告中的一堆数字，对吧？屏幕可能看起来很大。但“大”和“清晰”是完全不同的两回事，而第二个特性被巧妙地排除在广告之外。否则，它们可能卖得不会那么好……

它是如何构建的

任何此类眼镜内部都有一个微小的微OLED面板，通常在0.5到1.0英寸之间，以及一个投射并放大虚拟图像的透镜。你的眼睛看到的不是面板本身，而是它放大的光学投影。

市场上有两种根本不同类型的眼镜，它们经常被混淆。

Birdbath，光学AR眼镜。
布局是透镜、平面偏振分束器和曲面半透明镜。你可以透过玻璃看到真实世界。这就是XREAL、VITURE、Rokid Max及其仿制品的设计方式。

Pancake，本质上是眼镜框中的VR头显。
光路通过两个薄膜之间的偏振折叠。这种模块不可能是透明的，因为光学器件后面有一个不透明的面板。你通过摄像头，在屏幕上看到真实世界。这就是Meta Quest在穿透模式下的工作方式，也是最新的URXR One的工作方式。

这种区别很重要。如果产品描述中使用“空间”、“AR”和“透视”等词语，请弄清楚它是指透过玻璃观看还是观看摄像头画面。这是两种完全不同的设备。

他们不会告诉你的关键参数

什么是PPD
忘掉英寸，忘掉面板分辨率，忘掉“4K”这个词。眼镜只有一个衡量清晰度的标准，它叫做PPD，即每度像素数，也就是落在你视野中每一度范围内的像素数量。

为什么是这个？因为清晰度既不是由像素数量单独决定，也不是由图像尺寸单独决定，而是由两者之间的比值决定。同样的1920x1080画面，可以显示在手掌大小的屏幕上，也可以显示在房屋墙壁上。 细节的数量不会改变，改变的只是每个像素在你视野中的大小。

公式很简单：
PPD = 水平像素 / 水平视野（度）
视力正常的人能分辨大约一角分的细节。 这大约相当于60 PPD。 低于这个阈值，你就会开始看到图像是由一个个独立的点，也就是像素组成的。

现在让我们计算一下真实设备。
这就是全部的秘密。即使是最新、最昂贵的显示眼镜，其PPD值也比 普通的150美元显示器低两到三倍。 每一款迷你显示眼镜的PPD值都至少低于人眼开始 感知单个像素结构的阈值两倍。 因此，你透过眼镜看到的图像质量可能比 普通50美元智能手机所呈现的差好几倍。

玩弄数字。
表格最后一行眼镜的制造商声称约36 PPD。这并非谎言， 这是垂直数值，即2064除以56度。但这不是你需要的。你需要的是 完全不同的东西，即水平数值，即你阅读文本或处理 精细图形所沿的轴。而那里的结果大约是31 PPD，这个数字他们宁愿不印刷出来。 始终检查所引用的数值对应的是哪个轴，并自己进行计算。 分辨率和视场角这两个数字都必须出现在规格中。 如果它们缺失，就说明有人试图误导你。

让我们比较主要型号的图像质量

表格按PPD排序，从最佳到最差。

主要结论：视场角越宽，画质越差。
XREAL One Pro和VITURE Beast是最昂贵的型号，宣传为其产品线中最“先进”的。它们拥有最宽的视场角，恰恰在质量排名中垫底。所有昂贵的型号都不好。
相同的面板，更宽的角度，更大的像素。广告将宽视场角宣传为优势，但在质量方面，这完全是劣势！几乎所有七款型号都使用水平1920像素的面板，完全相同的面板。400美元和900美元型号之间的差异仅在于视场角的大小——即那些相同像素被拉伸的距离。XREAL 1S承诺500英寸，实际提供43 PPD；XREAL One承诺70英寸，同样提供43 PPD。广告中的数字相差七倍，质量同样糟糕。

为什么“130、200或300……更大英寸屏幕”是一种欺骗

这是行业中最常见的操纵手段，它之所以有效，是因为英寸听起来很熟悉，而角度则不然。

虚拟屏幕没有以英寸为单位的尺寸。


它只有角尺寸。短语“200英寸屏幕”如果没有句子的后半部分——观看距离——就毫无意义。 10米处的200英寸和3米处的200英寸在质量上是完全不同的画面。 制造商通常会选择任何一个能让英寸数字听起来最令人印象深刻的距离。

主导规则：用镜头放大图像并不会增加一比特的信息。 光学可以将画面拉伸到任何角度，但如果面板一行有2000个像素， 它仍然有2000个。将屏幕从“100英寸”拉伸到“200英寸”并不会给你更多 细节或更多清晰度。它给你的是两倍大的像素 和两倍差的PPD数值。

一个任何人都能理解的类比：从旧手机里取一张200万像素的照片，把它拉伸 到房子的墙上。它会变大。但它永远不会变得更清晰或更好。

这就是为什么这类眼镜中的“放大屏幕”模式只会降低质量，而绝不会提升质量。 任何尝试过的人都知道，要舒适地阅读文字，屏幕必须做得更小。 然后你眯着眼睛看微小的字母，这正是你的眼睛最快疲劳的地方。

85-90%的光线去了哪里

没有一种近眼光学方案能将面板的全部光输出传递到你的眼睛。 光线穿过偏振器，这立即损失了50%的强度， 然后经过分束器反射，再经过半透明镜反射。 每个阶段都会损失光功率。光学实验室的测量给出了以下数据：
这带来了广告中从未出现的实际后果。

深色镜片
为了使图像可见，birdbath眼镜会阻挡来自现实世界约70-75%的光线。 这相当于深色太阳镜的水平。你不是在增强现实，你是在透过滤镜看世界。 在户外日光下，图像会变得半透明、褪色且毫无生气。

黑色不是黑色
Micro-OLED本身具有出色的对比度，但在birdbath布局中，房间的光线会 直接穿过半透明镜到达你的眼睛。电影的黑色会变成灰色。 而且你再次被巧妙地误导了。广告中宣称的100000:1对比度指的是面板， 而不是你实际会看到的效果。

空间眼镜：你通过摄像头看世界

新一代采用 pancake 光学方案的设备值得单独讨论。它们以 空间计算、6DoF 和高保真视频透视等词汇进行销售。

从技术上讲这很诚实：6DoF 追踪确实存在，窗口也确实可以固定 在房间中的某个位置。但“视频透视”这个短语的字面意思是： 一块不透明的面板挡在你的眼前，你通过外壳上摄像头拍摄的视频画面来观察周围的世界。这些不是 AR 眼镜。这是戴在眼镜框里的 VR 头显。

这在实践中意味着什么。

低分辨率的世界
你的双手、你的键盘、你正在交谈的人的脸，你周围的一切 都以与虚拟屏幕相同的低 PPD 呈现。 很少有人喜欢这样。

摄像头的动态范围远低于人眼
白天的一扇窗户会变成一个白色光斑， 而房间的黑暗角落则会变成一片噪点沸腾的混乱画面。

延迟
制造商宣称延迟为 10 毫秒或更低，这是一个不错的数字，但远未达到 1 毫秒。 当你转动头部时，世界会滞后并漂移。它永远无法完美对齐。

几何畸变
摄像头并不位于你瞳孔所在的位置。 因此，你会错误判断与物体之间的距离。 戴着这种眼镜倒茶、拿起工具或走下楼梯是不可取的。 你可能会伤到自己。

仅中心清晰

完美的镜片并不存在。好的镜片要花费数百美元。 一个仅重几克、嵌入眼镜框中的廉价镜片， 本质上是一个严重的妥协。 因此，你会得到全套的光学缺陷， 而这些缺陷从未在规格说明中列出。

色差
在边缘附近的白线和白色字母周围，你会看到多种颜色的虚假轮廓。 软件对此缺陷的补偿是部分且效果不佳的。镜片将光线 分解为其光谱成分，你看到的就是结果。想象一下棱镜将 光线分成彩虹。这里的机制是相同的。

畸变和瞳孔漂移
图像边缘附近的直线会弯曲，并且弯曲的特性会随着你眼睛的移动而改变。 大脑会将其感知为世界的轻微浮动。

小眼动范围
瞳孔处的清晰区域只有几毫米宽。 如果眼镜从鼻梁上滑落半厘米，画面会立即模糊。 这就是为什么人们会不断把这种眼镜推回原位。 你必须像雕像一样坐着不动，这非常不舒服。

你不能用眼睛阅读，只能用头部
在普通显示器上，你的视线会沿着文本行移动。 在这里，一旦眼睛转动，瞳孔就会离开清晰区域， 你被迫转而转动头部。 这样阅读一个小时，脖子比在健身房锻炼一次还要累。

瞳距
人们的头部大小不同，因此 瞳距（IPD）也不同。 如果你的瞳距与镜片的光学中心 不匹配，你的眼睛就会被强迫进行不自然的会聚。 大多数廉价型号的显示眼镜根本没有 瞳距调节功能。

你只能接受 制造商给你的间距。 这可能导致失去焦点和明显的图像畸变。 镜片的光学中心必须与你的瞳孔精确对齐。

眼镜上戴眼镜
如果你已经佩戴处方镜片，你将需要定制的光学插入件， 这意味着额外的费用和数周的等待，或者内置的屈光度调节。 顺便说一下，散光并不总是可以通过插入件来矫正。

旅行途中，你真的能一边看一边工作吗？

别担心——你做不到...至少不会舒服。 文字工作根本不可能。 还有一个卖家很少提及、买家通常上路后才发现的重大问题。这个问题摧毁了人们购买这些眼镜的首要梦想之一： 在火车、公交车、汽车或飞机上看电影。

主要问题在于机械，而非电子
还记得我们上面讨论过的小眼动范围吗？ 瞳孔周围的清晰聚焦区域只有几毫米宽。 然而眼镜架在鼻子和耳朵上，这些是软组织，眼镜重达100克，还有线缆向下和向侧面拉扯。 每一个颠簸、铁轨接缝或坑洼都会使整个装置 相对于你的头骨移动。你的瞳孔离开了清晰聚焦区域。

图像不仅仅是晃动。它会失去清晰度和亮度： 变得模糊，边缘变暗，并出现彩色 条纹和几何畸变。一秒眼镜回到原位；两秒后又移动了。 你的眼睛不断试图找到一个根本不存在的焦点。

这与使用手机有着根本的不同。 当你手持手机移动时， 它与你一起晃动，但保持对焦，你的眼睛可以轻松 跟随它，因为屏幕相对较远。 而眼镜，即使只有几毫米的微小移动也可能 使显示失焦。这是完全不同的情况。

最终，在旅行中透过这样的眼镜观看，感觉就像 在看振动台上的屏幕：即使是微小的外部振动 也可能导致重影、双像和持续重新对焦。

唯一真正的解决办法是将设备刚性固定在你的 头上，基本上使用头带而不是镜腿。 但那样它们就不再是真正的眼镜了，而是头戴式设备。 轻便镜架的意义也就失去了。 这个问题没有软件修复方案。光学系统无法 确切知道你的瞳孔在哪里并动态 调整图像来匹配。此时，唯一真正 有效的就是像给狗戴的那种皮制口套。

第二个问题是虚拟屏幕漂移
眼镜内部的陀螺仪和加速度计测量的是相对于地球地面的运动，而不是相对于您在飞机座位上的运动。它们在物理上根本无法区分是您在转头还是交通工具本身在转弯。位置追踪摄像头也无法解决这个问题。它们追踪的是您周围的客舱，但客舱本身也在移动。本应固定在空间中的虚拟屏幕，每当交通工具转弯、加速或刹车时，就会开始向侧面漂移。这大约会在15分钟内让您抓狂。

问题的严重程度取决于操作模式。如果图像牢牢固定在您的头部，就不会有漂移，但也不存在虚拟显示器。问题出现在锚定、3DoF和6DoF模式中，而这恰恰是人们购买这些设备时首先想要使用的模式。

制造商自己也承认这个问题。苹果为Vision Pro推出了专门的旅行模式。如果没有该模式，一旦追踪丢失，显示屏就会直接变黑，并显示“追踪失败”的警告。

苹果的官方建议专门针对飞机和火车。汽车出行被认为过于不可预测，而地铁和通勤列车由于频繁的停靠和启动，也存在同样的问题。

VITURE在宣传其车载模式时声称，“无论车辆如何移动，屏幕都保持静止，防止晕动症。”这基本上直接承认了如果没有这种模式，屏幕不会保持静止。

您会吐的
即使您设法稳定了图像，仍然会与前庭系统产生冲突。您的眼睛看到的是静止的屏幕，而内耳感受到的是加速、刹车、转弯和振动。这是晕动症背后的经典机制，而戴上眼镜后，情况可能比单纯看书严重得多。

看书时，您仍然可以看到周围真实的世界。戴上眼镜后，您看不到。您眼前的虚拟世界可能正以与身体实际感受完全不同的方式移动。过不了多久，您就会感到恶心。

眼睛疲劳：已明确的事实

已被证实并被普遍接受的内容

调节与集合冲突，VAC。
这是所有此类设备的核心生理问题。在自然界中，当你看近处的物体时，眼球会向内转动，这就是集合；同时眼睛的晶状体会收紧以对焦，这就是调节。这两个过程从童年起就紧密耦合。在显示眼镜中，光学系统将焦距固定在一个平面上，通常为2至6米，而你眼睛的集合取决于虚拟物体的表观距离。大脑接收到相互矛盾的信号。这是长时间使用过程中导致视觉疲劳、头痛和恶心的公认原因。

眨眼频率降低和眼睛干涩。
当你专注地盯着明亮的光源时，眨眼频率会下降，泪膜得不到更新。沙粒感和发红是常见症状。这与在显示器前工作的机制相同，但更为明显。

可测量的短期影响。
针对儿童和青少年的研究记录了VR使用后的疲劳、内隐斜增加、近视力下降以及暂时性近视漂移。这些影响在摘下设备后不久就会消失。

关于健康的结论
这类眼镜几乎肯定不会迅速损害你的视力，但使用30至60分钟后，很可能会导致疲劳、酸痛和头痛。这正是大多数买家使用几次后就将其永久搁置在架子上的原因。

与普通显示器的直接对比

显示器唯一做不到的事情：放进口袋、在飞机上使用，以及保持屏幕隐私。这些是显示眼镜的真正优势。 他们广告中的其他内容都是关于小巧的尺寸，而不是关于质量。

真实的价格：价签上没写的东西

这类眼镜的轻量化并非靠工程设计的巧思，而是靠一个简单的把戏： 处理器和电池被移出了外壳。90到100克的重量 意味着镜框内没有任何信号处理能力。设备仍然需要强大的 处理器来驱动视频，而你仍然得把它带在身上。

DisplayPort备用模式
连接通过USB-C在此特定模式下进行。并非所有手机和笔记本电脑 都普遍支持该模式。请按型号检查你的具体设备， 而不是看是否有USB-C接口。这里没有Wi-Fi：眼镜内既没有 处理器也没有电池，无线传输两者都需要， 并且还会增加压缩和延迟。

外接电池
手机无法提供明亮显示屏和此类负载所需的电力。 制造商将电池组作为单独的付费配件出售，通常约70美元， 这意味着你口袋里要多装300克，还要多一个 需要充电的设备。

线缆
没有线缆什么都无法工作，这一点对任何人来说都显而易见。 你会不断被周围的物体绊住线缆，眼镜会被从头上 拽下来并损坏。你也不能躺着观看，因为接口会 压到枕头上，把眼镜从鼻子上推下来。 只剩下一个选择：像雕像一样坐着不动。

厂商应用
完整功能通常只能通过该应用使用，而且仅在某些平台上可用。 iOS和Android版本通常承诺稍后推出。然而，一旦收了钱， 这些承诺就常常被遗忘。

小配件
处方镜片插片、头带、保护盒、转接头，所有这些都会增加账单金额。 要算最终总价，而不是横幅上的数字。

购买前要问的问题

向卖家提出这些问题。如果没有合理的答案，那本身就是一个答案。

分辨率和水平视场角是多少？
用前者除以后者，你就得到了PPD。低于45时，文字将难以阅读。 不要接受“4K”这个说法，要询问每只眼睛的物理像素数。

透视是光学透视还是通过摄像头实现的？
这一个问题就能区分AR眼镜和VR头显。

眼睛处的亮度是多少，而不是面板的亮度？
在室内你需要大约300尼特，在室外大约1200尼特。

是否有IPD调节？
以及支持多大的瞳距范围。 你需要让镜片的光学中心与你的瞳孔间距精确对齐。

那处方镜片呢？
是包含插入件、单独出售，还是完全不可用。

我的特定笔记本电脑或手机是否受支持？
以及是否需要额外的电池组。

有没有通过镜片拍摄的真实照片？
不是渲染图，不是你应该看到的屏幕截图，而是 由放置在眼睛位置的相机拍摄的实际照片。 如果制造商和评测者都没有这样的图像， 那就是一个明显的危险信号。不要购买。

退货条款和退货期限是什么？
这些设备的舒适度因人而异，而且已经有大量投诉。 在使用一小时后退货的权利比任何折扣都更有价值。

关于众筹的额外说明
Kickstarter不是商店。没有人保证你能得到结果。 在许多情况下，你会收到一个低质量、半成品的设备，而且无法拿回你的钱。

结论

显示眼镜是充满妥协的工程产品，而且 它们在销售时对缺点避而不谈，没有任何保证。 这在很大程度上利用了买家对技术的不了解。 他们能看出图像质量差，但无法 解释到底哪里出了问题。

由此衍生出一切的光学定律如下： 用透镜放大图像并不会产生面板中不存在的信息。 巨大的虚拟屏幕并不是像电影院那样的大尺寸高质量屏幕， 甚至比不上普通显示器。

如果你有以下需求，请不要购买：
想要电视级别的图像质量——你得不到
用它替代显示器来处理文字和代码——它做不到
连续舒适地佩戴眼镜几个小时——你做不到
在旅行中或移动的车辆里观看媒体内容——你无法做到
在整个画面中获得清晰的图像——你也得不到

如果你有以下需求，可以考虑购买
坐在椅子上看电影，在共享空间里拥有私人屏幕， 或者想体验这项技术并了解其局限性。 如果你可以快速退货，它们也可能值得考虑。

如果你的目标是高质量图像，包括3D
在除便携性之外的每一项可测量参数上， 普通显示器都胜过任何显示眼镜。 这不是作者的个人观点。这是由 光学定律和PPD的数学原理决定的。 想和数学争论？那就试试吧……

资料来源
KGOnTech，鸟盆光学拆解与光损耗测量
Information Display SID，AR和MR架构的光学效率
系统综述，虚拟现实与近视
Road to VR，当前煎饼光学眼镜的规格