显示技术专家Karl：Vision Pro vs Quest Pro 的技术对比
近眼显示技术专家
（映维网Nweon 2023年06月14日）苹果Vision Pro已经正式发布，并将于明年年初发售。对于这款搭载一系列先进组件的强大头显，它相较于目前市场中的其他设备又有何领先呢，比如说Meta最高端的Quest Pro。
延伸阅读：显示技术专家Karl：Vision Pro的硬件问题分析探讨
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日前，近眼显示技术专家卡尔·古塔格（Karl Guttag）撰文介绍了它与Meta Quest Pro的对比分析。但需要注意的是，他似乎没有受邀参加苹果开发者大会并实际体验Apple Vision Pro。
简介
我一直在看和读受邀体验Apple Vision Pro（通常是30分钟左右）的媒体评论。遗憾的是，我很少有看到技术分析，同时很少有对虚拟和增强现实的问题具有深刻认识的人。至少他们没有提到在我看来十分明显的问题。我看到的大多数人要么是粉丝，要么是感激于受邀提前体验AVP，并希望（或需要）再次获得苹果邀请。
我没有看到太多“批判性思考”或对技术问题的深入理解，更多只是“太震撼了”的表述。具体而言，尽管许多人都讨论了不可思议的Eyesight显示效果，但没有人提到视觉辐辏调节冲突的问题。我看到唯一提到它的地方是在Reddit AR/VR/MR讨论串和Y-Combinator论坛。
我在AWE 2023的演讲视频中曾提到，我对苹果能否解决视觉辐辏调节冲突的问题表示怀疑。像其他大多数厂商一样，苹果似乎忽视了VR/MR中众所周知的、有据可查的人类视觉问题。正如我多次所说，“如果单纯给钱和给人就行，问题早就解决了。”
我将在Part 2中介绍Apple Vision Pro（AVP）的问题及其前景应用。本文是Part 1，并主要讨论AVP之于Meta Quest Pro（MQP）所做对的地方。
对AVP进行了一定批判性思考的媒体和博客
我想强调三个媒体博客，它们都提出了很好的问题，并至少往下挖了一点。SadlyIsBradley有一个小时49分钟的直播，他讨论了一系列的问题，特别是显示硬件和与VR相关的应用；The Verge有一个pre-WWDC和post-WWDC讨论，并提出了演示应用相关的问题。我特别推荐爱蒂·罗伯逊（Adi Robertson）在pre-WWDC中的评论；最后是Snazzy Lab关于苹果演示的应用程序的13分钟解释。简而言之，没有什么新东西，其他人之前的失败仅仅是因为硬件不够好。
苹果之于Meta Quest Pro做对了什么地方
几乎所有人的看法都是AVP要优于Meta的Quest Pro。Meta Quest Pro（MQP）价格昂贵，许多功能的执行效果都十分糟糕。MQP目前的价格不到发布时一半（降价后不到1/3），或许最好把MQP称为Quest 2.5。下面讨论的是AVP和MQP之间的具体硬件差异。
认为AVP 3499美元太贵的人都缺乏发展观
我将对苹果的诸多决定提出批评，但我认为，觉得这款设备价格太高的评论都没有想明白。这个价格是暂时的，可以随着产量增加和技术发展而降低。当然，苹果或Meta必须证明，在任何价格下都可以制造出高度有用的MR透视头显。根据我所看到的情况，我不相信AVP能够成功证明MR透视的未来。
对于评论AVP价格的人，他们是从看待一项成熟技术而不是一项全新技术的视角出发。仅举一例，内存为4KB的Apple II初始零售价为1298美元（相当于2022年的6268美元），而最大内存为48KB的型号则为2638美元（相当于2022年的12739美元）。再比如，我在1979年买了第一台录像机，价格约为1千美元，按通货膨胀率调整后相当于现在的4400多美元，一盘1.5小时的空白磁带约为10美元（相当于2023年的44美元）。问题不在于价格，而在于AVP是否会成为人们经常使用的设备。
透视
与AVP相比，MQP看起来是一次半生不熟的尝试，它的透视模式非常糟糕。AVP的透视模式并不完美，但苹果的问题没有这么多显而易见的问题。
MQP搭载两个红外摄像头，中间是一个高分辨率的彩色摄像头，从而为每只眼睛合成一个具有三维深度感知的“virtual camera”。MQP的方法导致了一个低分辨率和非常扭曲的视图。AVP每只眼睛都有一个高分辨率的摄像头，有更多的深度感应摄像头/传感器和更多的处理方法来创建每只眼睛的virtual camera视图。
我应该补充的是，我没有看到关于AVP创建真实世界三维视图的精确性的报告，但根据媒体的报道，AVP的透视效果大大优于MQP。但关于AVP的透视效果，不好的地方是前方主摄像头位置不佳（将在Part 2中讨论）。
用于“商业应用”的分辨率–必要，但不足够
下一个问题是，如果你的目标是“商业应用”和PC显示器的替代方案，你需要至少每度40像素（PPD），当然越高越好。MQP每度只有大约20个像素，这意味着在给定的区域内可以容纳的可读文本要少得多。由于字体较大，眼睛必须进一步移动以阅读相同数量的文字，从而减慢阅读速度。据估计，AVP的视场与MQP大致相同，但AVP的水平和垂直像素是MQP的2倍多，所以PPD约为40。
关于测量每度像素的说明： 通常情况下，VR头显的视场测量包括双眼的重叠部分。当涉及到测量每度像素时，测量是基于单眼视场除以可见像素的数量。单眼视场通常是没有规定。另外，根据假设的眼距大小，测量有一定程度的变化。
对于支持商业应用，每度至少有40个像素是“必要，但不足够。我相信其他人类视觉因素将造成AVP不适合用于“紧急”情况以外的商业应用，以及我称之为“冰桶挑战”的情况：戴一个星期或一个月头显来证明可行。我没有看到任何研究（找了很多年），苹果同时没有提出任何表明长期使用虚拟桌面对人类有益的研究（如果你知道任何相关研究，请务必告诉我）。
watchOS环节给出的信息是少看屏幕
具有讽刺意味的是，在watchOS环节中，就在AVP宣布的前几分钟，苹果鼓励人们走出去，不要看太多屏幕，因为这可能是近视的一个原因。
AVP的Micro OLED vs MQP的LCD与Mini LED局部可调背光
AVP的Micro OLED应该比MPQ提供更好的黑度/对比度。尽管Mini LED在产生光线方面更有效率，但大部分光线在通过LCD时就会损失，通常只有大约3%到6%的背光能通过LCD。
尽管苹果声称正在制造Micro OLED CMOS背板，但根据相关报道，是索尼在供货OLED并组装Micro OLED。长期以来，索尼一直是相机取景器和Birdbath AR头显中的Micro OLED主导供货商，包括Xreal（原名Nreal）。
增加效率的微型透镜阵列
与老款索尼ECX335相比，WWDC视频中的彩色子像素排列显示出明显较小的光发射面积。这表明，苹果可以通过使用微型透镜阵列来支持更有效的光采集（半准直）。
MQP的局部调光
前Meta首席技术官顾问约翰·卡马克在Connect 2022的脱稿演讲中介绍了MQP局部调光功能的部分限制和问题。他说道：“它不是默认启用，因为要做到这一点，我们必须对屏幕进行扫描，这需要花费一定的时间，而我们在这里没有太多的额外时间。”
Pancake（MQP）与非球面折射光学（AVP）的比较
本小节存在错误，Karl后面对此小节做了纠正，纠正内容如下：
所有大会前和大会后的传言都表明，AVP使用Pancake光学元件。我从WWDC 2023的视频中得出了一个错误的结论，亦即它看起来像是采用了非球面折射。在阅读蜂拥出现的报道时，我没有及时回过头来复查这个假设。事实证明，苹果6月5日的官方新闻稿指出：“此技术突破与定制反射折射镜片实现令人惊艳的锐度和清晰度……”
反射折射是指折射光学元件和反射光学元件的组合，其中包括Pancake光学元件。苹果最近收购了Limbak，而他们拥有所谓的“超级Pancake”设计。苹果避免使用其他公司使用的任何措辞，就像他们避免说MR、XR、AR、VR和元宇宙一样，而我们现在可以在这个名单中加上 “Pancake”。
苹果使用了三晶非球面光学器件，而不是Pancake。Pancake光学器件在Micro OLED显示器的效率特别低，因为它们要求未偏振的OLED光被偏振。这种偏振通常会损失大约55%的光线（45%的透射率）。然后有50%的透射光损失，另外Pancake光学器件中的50/50半镜反射又损失50%。这就导致，当与偏振损失相结合时，只有不到11%的OLED光能够通过Pancake光学器件。应该指出的是，MQP目前使用的是输出偏振光的LCD，所以它不会遭受Pancake光学器件的偏振损失，但依然会有50/50的半镜面损失。（本小节存在错误，纠正内容见上）
AVP的卓越手部追踪
AVP使用四个手部追踪摄像头，其中两个额外的摄像头支持对大约腰部水平的手进行追踪。自从我第一次尝试Hololens_1以来，执行追踪需要你抬起手来一直是我对人体工学的一个主要吐槽点。任何对人体工学有所了解的人都知道，人类并不适合长时间举起双手。苹果似乎是第一家解决这个问题的厂商。另外，根据媒体报告，手部追踪非常准确，可能比MQP好得多。
AVP异常出色的眼动追踪
根据媒体报道，AVP的眼动追踪非常好，非常准确。部分原因可能是由于更好的算法和处理。在硬件方面，AVP的红外照明器和摄像头与眼睛之间隔了目镜。相比之下，Meta Quest Pro的红外照明器和摄像头更靠近眼睛。由于离眼睛更远，AVP的摄像头相对更能直视眼睛。
处理和功率
正如其他许多人指出的那样，AVP使用PC级别的CPU+GPU（M2）和定制设计的R1视觉处理器，而MQP使用高端智能手机级别的处理器。
AVP有两个鼠笼轮风扇，位于M2和R1处理器芯片和光学器件之间。AVP似乎有大约37瓦特-小时的电池来支持两小时的额定续航。这表明AVP“通常”会消耗大约18.5瓦特。MQP有一个类似的双风扇散热系统。MQP有一个20.58瓦特/小时的电池，而官方描述是2到3小时的续航。
由于AVP使用Micro OLED和更有效的光学设计，我预计AVP的OLED单眼功耗低于1W。因此，我怀疑AVP的大部分功率用于M2和R1的处理。
应该注意的是，AVP显示的像素约为3.3倍，拥有更多、更高分辨率的摄像头，并支持更高分辨率的透视。因此，AVP正在移动大量的数据，这同样会消耗大量资源。所以，尽管看起来AVP的功耗是MQP的两倍，但“每个像素”的功率比MQP少1/3。考虑到AVP似乎是在执行更先进的处理，这显示出了苹果的处理效率。
APV的功耗似乎是MQP的2倍
一系列的文章和视频都指出，AVP有4789mAh/18.3Wh的电池，而我认为这是错误的。相关报道的引用来源是Twitter用户Kosutami，但它们似乎都忽略了“双”这个字眼。这位Twitter人士的后续推文十分清楚，两个电池折叠在一起，当加在一起时，将总共有36.6Wh。
重要的是，如果AVP的电池容量增加一倍，AVP的估计功耗大约是其他人报告的两倍，或每小时约18.5瓦特。
iFixit确定MQP有两个电池，结合起来形成20.58Wh的电池组。
由于MQP和AVP都声称有类似的续航（需要注意的是，两家公司都在谈论“典型的使用情况”），这表明AVP的功耗大约是MQP的两倍。
根据我对光学器件和显示器的分析，我认为AVP的显示器单眼消耗功率小于1W或小于2W。这表明~18Wh的大部分被两个处理器（M2，R1）、数据/内存运动（经常被忽略）、摄像头和红外照明器所使用。
音频
本博客主要不是关注音频技术，但从各方面来看，AVP的音频硬件和空间声音处理能力将远远优于MQP。
结论
在许多方面，AVP可以视作“实现更好的Meta Quest Pro”。AVP的价格是MQP的3.5倍，是Meta Quest 3的7倍，但从长远来看，这都不重要。未来的关键是，是否能够证明透视VR对大众市场是可行的。我可以看到AVP的重要利基应用（对低视力人群的支持只是其中之一，尽管显示分辨率对这种用例而言是过剩的）。
如果MQP或AVP能解决它们声称要解决的问题，价格就不会成为主要的绊脚石。
