显示专家Karl Guttag再谈Meta Orion AR眼镜的发光问题
回应Meta首席技术官安德鲁·博斯沃思关于Orion眼睛发光和透明度的言论
（映维网Nweon 2024年10月31日）显示技术专家近眼显示技术专家卡尔·古塔格（Karl Guttag）正继续分享关于Meta早前发布的AR眼镜Orion的分析。
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延伸阅读：显示专家Karl Guttag分享Meta Orion眼镜的波导方案比较
延伸阅读：显示专家Karl Guttag分享Meta Orion眼镜的波导方案比较（校正）
这篇博文主要是回应Meta首席技术官安德鲁·博斯沃思关于Orion眼睛发光和透明度的言论：
介绍：接受博斯沃思的挑战
有几个人告诉了我一个有趣的Instagram问答，它是由Meta首席技术官安德鲁·博斯沃思于2024年10月21日发布，并且似乎是针对我于10月6日讨论Orion透明度和眼睛发光（博斯沃思称为blue glow蓝色辉光）的博文。好，接受挑战。
上图是谷歌搜索“Meta”，“Orion”，“Eye Glow”或“Blue Glow”，时间是2024年9月7日（Orion发布）到10月28日。所有与这个问题相关的内容都来自这个博客，或者引用了这个博客。在谷歌搜索“Meta Orion”和“blue glow”则一无所获。
据我所知，这个博客是唯一一个报道Meta Orion透明度或眼睛发光的网站。所以当博斯沃思说，“关于评论的另一件有趣的事情是，人们会说，哦，你知道，你可以看到蓝色辉光”。他还能指谁呢？
博斯沃思在Instagram视频中关于透明度和眼睛发光的声明-间接向本博客喊话
下面是博斯沃思在2024年10月21日发表的Instagram问答摘录：
14:22问：Orion挡住了你的视线，它变暗了多少？
我不太清楚。所以，所有镜片都在一定程度限制了传播。所以，即便你有完全透明的眼镜，你知道，或许它们会从100%透射变成97%，而你戴的普通太阳镜则比你想象的要暗得多，它们的透射率是17%，这是太阳镜的标准。Orion是透明的，接近于（透明）。我不知道确切的数字是多少，但它比任何一种眼镜都更接近普通的处方眼镜（听起来他的比较对象是指其他增强现实眼镜）。它（Orion）没有着色。我们确实为几个演示单元添加了颜色，这样我们就可以看到它是什么样子，但这并不是它们（Orion）的工作方式。
我就不讲电致变色等话题了。有人推测，他们着色是为了增加对比度。这对于AR眼镜而言并不罕见。事实上，我们感到自豪的是，原因并非如此。如果我戴着它们，然后你看我的眼睛，你只会看到我的眼睛。
值得注意的是，博斯沃思提到了电致变色（调光），但“不愿深入讨论”。正如我在第一篇博文中所说，我相信Orion有电致变色（电控）调光。尽管没有人问到，但博斯沃思毫无缘由地谈到了“蓝色辉光”，就上下文情景而言，它只能带包“眼睛发光”。
博斯沃思继续说道：
关于评论的另一件有趣的事情是，人们会说，哦，你知道，你可以看到蓝色辉光。有趣的是，给眼镜拍照的媒体摄影师会很努力地拍出一个角度，大概是向下15度，拍到你能看到蓝光的那一边。这就是我们将光线分流的地方。如果你站在我前面并看着我的眼睛，你看不到任何光芒，你只会看到我的眼睛。我们真的很努力实现这一点，我们对此感到非常自豪。
当然，如果你是媒体机构指派为拍摄这款增强现实眼镜的人，你显然希望拍摄的照片看起来会有与众不同的地方。这太有趣了，因为每个媒体机构都有一个角度。如果你现在看一下它们，你会发现它们都是从这个特定的下侧向角度。
据我所知（很难搜索到其他），这个博客是唯一一个讨论过Orion眼镜透明度百分比的网站。另外，正如上面介绍中所言，这个博客是唯一一个在同一文章中讨论眼睛发光的博客。然后，思考一下为什么询问光线遮挡百分比会导致博斯沃思提及蓝光，这是巧合吗？
但促使我撰写这篇博文的一点是，博斯沃思表示唯一可以看到（发光）的地方是“向下15度和侧面”。我认为他辩驳太多了。
Orion的辉光是从特定的下侧向面角度拍摄?
首先，我在第一篇博文展示的图像是来自The Verge视频，而它绝对不是从“特定的下侧向面角度”拍摄。
事实上，我找到了博斯沃思的照片，而相机大致是直对着他，甚至有他眼睛隔着Orion俯视下方的图片，包括2024年9月25日的Instagram视频发布的视频和Adam Savage的视频（下图最右边）。
在同一段The Verge视频中，马克·扎克伯格的眼睛几乎是直视镜头。
在展示穿戴Orion玩类乒乓球游戏的视频中甚至能看到对方的辉光。下面的图像是Orion摄像头和眼镜显示图像的合成，所以它们是模拟的视图。图来源来自The Verge（左）和CNBC（右）。
下面来自The Verge同一段视频的更多眼睛发光照片（这次大部分为蓝色）。
下面的眼睛发光静态帧来自于CNBC的视频。
这里有几个在玩类似乒乓球游戏时拍摄的眼睛发光示例，位置与CNBC右上方的画面大致相同。它们大致是从眼镜水平的位置拍摄，但有一定的角度。
总之，有大量证据表明，从一系列不同的角度可以看到Meta Orion发出的辉光。
Meta Orion的透明度和电致变色调光
博斯沃思一开始就正确地指出，没有人造物是完全透明的。一个典型的（未涂覆的）玻璃反射约8%的光。具有良好抗反射涂层的眼镜反射约0.5%。ANSI/ISEA Z87.1安全眼镜标准将“透明”定义为>85%的光传输。博斯沃思似乎后面意识到存在这样一个定义（“Orion是透明的，接近于（透明）”），所以迅速补上“接近于（透明）”。
博斯沃思接着说，Orion“没有着色”，但老实说，这不是问题所在。然后他说，“不讲电致变色之类”。我所知道的任何调光技术都会比典型的波导阻挡更多的光。Orion的透明度是波导、调光层、其他光学层和内外保护罩的函数。
既然博斯沃思回避回答这个问题，我将仔细研究并尝试得到一个答案。这个过程将包括尝试找出我认为Orion使用的是哪种调光方式。
Orion使用什么类型的电致变色调光？
我非常清楚衍射波导，即便是玻璃波导，通常都只有85-90%的透射率。从各种照片来看，我很确定Orion有某种形式的电致变色调光。我可以在一个视频中看到调光的变化，从分解图来看，看起来是有一个调光装置。从图中可以看出，调光装置看起来相当透明，与波导和其他平面光学元件的顺序一致。
我想知道的是，他们是在使用更常见的基于偏振的调光技术，还是一种非基于偏振的技术。这张照片无法说明使用了那哪种类型调光，因为（我）可以识别的调光器可能只是带偏振器快门的液晶部分。
Magic Leap 2基于偏振的调光速度快，并且提供了非常宽的调光范围（从10:1到>100:1），但它需要现实世界的光首先偏振，当考虑到所有因素时，它会阻挡超过70%的光。使用半偏振偏振器有可能获得更好的光传输，但它放弃了很多的调光范围。在看液晶显示器，偏振会引起问题。
非偏振调光在最透射状态下阻挡较少的光，但调光范围较小。例如，FlexEnable有一个调光单元的范围在~87%到35%之间，或者小于3:1的调光范围。Snap Spectacles 5使用了Alphamicron的一种非偏振电致变色调光技术（根据LinkedIn的一篇贴文，但所述贴文已删除），他们称之为e-Tint。AlphaMicron的e-Tint和FlexEnable的调光都使用了所谓的Guest-Host LC，它们吸收光而不是改变偏振。
假设Orion使用非偏振调光，我假设波导和相关光学表面的透光率约为85-90%，而非偏振调光的透光率约为70%至80%。由于这两种效应相乘，这使得Orion是介于90%x80% = 72%到85 x70% = 60%的范围内。
Orion的调光
以下是CNET、The Verge和彭博社拍摄的一系列视频图片。请注意，CNET的图像似乎透射性更强。对于CNET和The Verge，我附上了几帧眼睛发光的视频照片，以证明两副眼镜都是开着的。CNET的Orion眼镜比我看过的任何其他Orion视频（迄今为止超过10个）都要透明得多。我在准备我最初的博文时遗漏了这一点，并直到准备这篇博文时才发现。
下面最上边一排是更多的帧截图。作为对比，下面一排有Lumus Maximus（我见过的最透明的波导）、WaveOptic Titan、Magic Leap One（没有着色）和圆偏光眼镜的图片。如果Orion眼镜使用偏振调光，我认为大概就是圆偏光。
如图所示，Snap Spectacles 5使用非偏振调光。它在CNET的图像中看起来相当好。现有证据显示，Orion似乎使用了电致变色调光技术。根据我之前的估计，Orion的最佳情况（CNET）透明度在60-70%之间。
我不知道为什么即便在看起来相似的光线之下，CNET都比其他媒体的照片更透明。我的一个猜测是CNET视频的调光功能调整不同或遭到了禁用。
为什么Orion在室内使用电子调光？
我看过的所有Orion视频都表明，它在室内增加了电致变色调光。即便是明亮的室内照明都远不如阳光明亮。与Snap Spectacles 5（带电子调光）的演示不同，Meta没有在户外进行演示。可能有几个原因，包括：
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最明显的原因是显示亮度不足。
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为了突出色彩，它们需要比周围环境亮至少8倍。在光线充足的房间里，明亮的白色对象可能超过50尼特。或许由于电量/热量的原因，他们不能或不想这么亮。
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减少MicroLEDs的热量
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节省电量
考虑到这个问题，我注意到演示室的墙壁涂成了相当深的颜色。或许这是设计师的决定，但这符合我的说法，“演示是一场魔术表演”，深色墙壁会令AR效果看起来更好。
综合以上，演示中的显示器可能输出约200尼特（这是一个有根据的猜测）。尽管200尼特已经可以实现一个明亮的电脑显示器，但在一个光线充足的房间里，当在非黑色背景下查看时，颜色会冲淡。仅仅根据他们演示的方式，我怀疑Snap Spectacles 5的亮度是Orion的4到8倍，而且调光是在户外（而不是在室内）使用。
结论与评论
当我第一次看博斯沃思的视频时，他关于眼睛发光只能从一个角度看到的观点似乎很有说服力。但后来又去核实了一下，很容易看出这并事实。我只能猜测他为什么会提到眼睛发光的问题（因为这不是网友最初提问的问题），并继续给出错误的信息。这确实激励我更好地了解Orion😁。
根据我在CNET图片中看到的情况，以及对波导、非偏振调光器和其他光学器件（透明度是乘法而不是加法）的合理假设，Orion固定在60%的透明度范围内，正负约5%。
博斯沃思对透明度的回答含糊其辞，说没有“着色”，这是一个没有答案的回答。他提到了电致变色调光，但没有说明Orion是否有使用。最后，他说Orion眼镜更接近处方眼镜（没有涂层是约90%没有涂层，有抗反射涂层是99.5%），而太阳镜只有17%。如果我们取无涂层眼镜的90%和太阳镜的17%，则它们之间的中点将是53%，所以Orion确实可能比太阳镜更接近无涂层眼镜。有一种基于波导的AR眼镜比Orion更透明（但没有调光）。
博斯沃思在Insgram更多是即兴回答，而不是面向广大观众的正式演讲，所以在一定程度上存在失误是意料之中的事情。尽管他在透明度问题方面有点闪烁其词，但我对他的眼睛发光声明及其特殊性更有意见。
尽管博斯沃思是Meta的首席技术官和Reality Labs的负责人，但他的背景是软件，而不是光学，所以他可能只是不了解情况，而不是说故意误导大家。总的来说，我觉得他在视频中非常讨人喜欢，他分享了大量信息（尽管我见过很多来自Meta Reality Labs的人，但没见过博斯沃思）。同时，在我听来，当他讨论光学时，他是在重复别人告诉他的事情，有时他并没有完全理解自己在说什么。这与HoloLens的前负责人亚历克斯·基普曼（Alex Kipman）形成鲜明对比，我认为吉普曼是自己明明知道，但一再撒谎。
撰写这篇文章令我重新审视了Snap Spectacles是用什么进行调光。在我之前看AlphaMicron的时候，我没有注意到AlphaMicron的“e-Tint”是一种Guest Host调光技术，而不是基于偏振的技术。
从一开始，我就很确定Orion使用的是电致变色调光，但我不确定它是基于偏振还是非偏振。撰写本文的过程中，我现在有理由确定这是一种非基于偏振的调光技术。
对于这篇文章，我意识到现有的证据表明Orion的显示器不是很亮。我猜不到200尼特，或者至少是他们不想让它太亮。
附录：确定视频中的光线遮挡非常棘手
人类的视觉具有巨大的动态范围，并能随着光线的变化而自动调整。正如博斯沃思所说，普通太阳镜的透光率低于75%。人类对亮度的感知多少是二元对数。如果有足够的光线，大多数人几乎不会注意到50%的亮度变暗。
当戴上AR眼镜时，大部分（对于某些AR头显来说，几乎所有）光线将通过AR透镜光学两次（进入和退出）。因为连续的光线阻挡是成倍的，这可能会导致眼睛看起来比感知起来要暗得多。
我用Wave Optic的波导做了一个简单的测试，它的透射率约为85%，圆偏光眼镜（用于3D电影）的透光率为33%，而Magic Leap One波导的透光率为70%。对于下图展示的示例，上边一栏显示我把一张白纸放在离透镜足够远的地方，这样就不会影响纸的亮度。在下边一栏，我把纸移近透镜，这样纸张就主要是通过透镜照亮，以展示挡光的平方效应。
Orion的碳化硅并不比玻璃透明得多。衍射波导中的大部分光阻挡来自衍射光栅、光学涂层和层数。考虑到Orion的原型花费了50亿美元，并只生产了1000台，它的透明度可能要高5%左右。
当看像Orion这样的开放式眼镜时（不像Magic Leap或Hololens），镜片只阻挡了眼睛的部分照明，所以你得到的不是平方效应。所以，在判断光线阻挡的程度时，你同时必须估计有多少光线进入了透镜和镜框。
