Displaybrillen: wat je echt krijgt

We werken al vele jaren met stereoscopische 3D, en we krijgen steeds weer dezelfde vraag: Zijn deze compacte brillen met een enorm virtueel scherm de aankoop waard, en welk model moet je kiezen? In plaats van die vraag elke keer te beantwoorden, hebben we besloten deze review te schrijven.

Een gewoon persoon begrijpt de onderliggende principes van optica niet en kan de beeldkwaliteit van zulke apparaten niet goed beoordelen. Dit wordt uitgebuit door allerlei oplichters om producten van lage kwaliteit te verkopen. We leggen uit hoe iedereen eenvoudig de beeldkwaliteit van deze brillen kan beoordelen.

Hieronder bekijken we de technologie rustig en objectief, zonder hype of emoties. Alleen optica, natuurkunde, biologie en wiskunde, gebaseerd op wat de wetenschap daadwerkelijk weet. Je kunt alle conclusies zelf verifiëren met een rekenmachine. Mensen die zulke apparaten al hebben gekocht, zeggen dat ze zich bedrogen voelen. Lees over wat je werkelijk krijgt voordat je koopt, niet achteraf, wanneer je geld al weg is.

Fabrikanten en hebberige bloggers zullen je zoete fantastische verhalen vertellen. Hun doel is om het apparaat zo duur mogelijk aan je te verkopen, of betaald te worden voor een review of een video. Wat daarna gebeurt, is niet hun zorg; vanaf dat punt ben jij degene die ermee moet leven.

Formeel zijn alle cijfers in hun advertenties waar. Maar wat ze je verkopen zijn gewoon cijfers, niet wat de gebruiker in het echte leven daadwerkelijk zal zien. Maar wat je echt wilt is een hoogwaardig beeld, niet een hoop cijfers in een advertentie, toch? Het scherm kan enorm lijken. Maar 'groot' en 'scherp' zijn twee totaal verschillende dingen, en het tweede kenmerk wordt gemakshalve weggelaten uit de advertentie. Anders zouden ze waarschijnlijk niet zo goed verkopen...

Hoe het is opgebouwd

In elke dergelijke bril zit een klein micro-OLED-paneel, meestal tussen 0,5 en 1,0 inch, en een lens die een virtueel beeld projecteert en vergroot. Je oog ziet niet het paneel zelf, het ziet een vergrote optische projectie ervan.

Er zijn twee fundamenteel verschillende klassen brillen op de markt, en ze worden voortdurend verward.

Birdbath, optische AR-brillen.
De opstelling is een lens, een platte polariserende bundelsplitter en een gebogen halfdoorlatende spiegel. Je ziet de echte wereld door glas. Zo zijn XREAL, VITURE, Rokid Max en hun klonen gebouwd.

Pancake, in wezen een VR-headset in een montuur.
Het optische pad wordt gevouwen door polarisatie tussen twee films. Zo'n module kan niet transparant zijn, omdat er een ondoorzichtig paneel achter de optica zit. Je ziet de echte wereld via camera's, op een scherm. Zo werkt Meta Quest in passthrough-modus, en ook de recente URXR One.

Dit onderscheid is belangrijk. Als een productbeschrijving de woorden "spatial", "AR" en "see-through" gebruikt, zoek dan uit of het betekent dat je door glas kijkt of naar een camerabeeld kijkt. Dit zijn twee totaal verschillende apparaten.

De sleutelparameter die ze je niet laten zien

Wat PPD is
Vergeet inches, vergeet paneelresolutie, vergeet het woord "4K". Brillen hebben precies één maat voor scherpte, en die heet PPD, pixels per graad, het aantal pixels dat binnen één graad van je gezichtsveld valt.

Waarom deze? Omdat scherpte noch door het aantal pixels alleen, noch door de beeldgrootte alleen wordt bepaald, maar door de verhouding daartussen. Hetzelfde 1920x1080-frame kan worden getoond op een scherm zo groot als je handpalm of op de muur van een huis. De hoeveelheid detail verandert niet, alleen de grootte van elke pixel in je gezichtsveld.

De formule is eenvoudig:
PPD = horizontale pixels / horizontaal gezichtsveld in graden
Iemand met normaal gezichtsvermogen onderscheidt details van ongeveer één boogminuut. Dat komt overeen met ongeveer 60 PPD

Laten we nu echte apparaten berekenen.
Dat is het hele geheim. Zelfs de nieuwste en duurste displaybrillen leveren twee tot drie keer minder PPD dan een 27" 4K-monitor. Elk model mini-displaybril zit 20 tot 55% onder de drempel waarbij het menselijk oog de afzonderlijke pixelstructuur begint waar te nemen. Daardoor kan de beeldkwaliteit die je door de bril ziet meerdere keren slechter zijn dan wat je van een gewone smartphone van $50 zou krijgen.

Spelen met de cijfers.
De fabrikant van de brillen in de laatste rij van de tabel noemt ongeveer 36 PPD en geeft zelfs de formule: 2448 pixels gedeeld door ~70 graden horizontaal. Reken het zelf maar uit: het komt uit op 35,0, niet 36. Het cijfer 36 verschijnt alleen als je de paneeldiagonaal deelt door het diagonale gezichtsveld (3202 / 90 = 35,6). Zo ziet het getal er mooier uit.

Controleer altijd op welke as een genoemd cijfer betrekking heeft, en reken het zelf uit. Zowel de resolutie als het gezichtsveld moeten in de specificatie staan. Als ze ontbreken, probeert iemand je te misleiden.

De URXR One misleidt kopers bijvoorbeeld duidelijk. De aanduiding "5K" verwijst naar het totale aantal pixels voor beide displays! Maar elk oog ziet nog steeds slechts 2448 pixels. Horizontaal ligt het gezichtsveld van één oog rond de 70 graden: 2448 / 70 ≈ 35 PPD. En dat is een zeer slecht resultaat. Het heeft geen zin om hiervoor $800 te betalen.

Laten we de beeldkwaliteit van de belangrijkste modellen vergelijken
De tabel is gesorteerd op PPD, van beste naar slechtste. Het belangrijkste dat hij laat zien: hoe breder het FOV, hoe slechter het beeld. De XREAL One Pro en de URXR One zijn de duurste modellen, aangeprezen als de meest "geavanceerde" in hun reeksen. Ze hebben het breedste gezichtsveld, en juist zij staan onderaan de kwaliteitsranglijst. Alle dure modellen zijn slecht.

Hetzelfde paneel, bredere hoek, grotere pixels. Reclame verkoopt een breed FOV als een voordeel, maar qua kwaliteit is het een regelrecht nadeel! Bijna alle modellen gebruiken hetzelfde paneel met 1920 pixels horizontaal. Het verschil tussen modellen van $400 en $900 is alleen de grootte van het gezichtsveld, dat wil zeggen, hoe ver diezelfde pixels worden uitgerekt. De XREAL 1S belooft 500 inch en levert 43 PPD, de XREAL One belooft 70 inch en levert dezelfde 43. Het getal in de advertentie verschilt met een factor zeven, de kwaliteit is even belabberd.

Vergelijkingsapparaten voor beeldkwaliteit horizontaal berekend

Waarom "een 130, 200 of 300... inch scherm" een misleiding is

Dit is de meest voorkomende manipulatie in de industrie, en het werkt omdat inches vertrouwd klinken terwijl graden dat niet doen.

Een virtueel scherm heeft geen grootte in inches.


Het heeft alleen een hoekgrootte. De uitdrukking "een 200 inch scherm" is zinloos zonder de tweede helft van de zin, de kijkafstand. 200 inch op 10 meter en 200 inch op 3 meter zijn volledig verschillende beelden wat kwaliteit betreft. Fabrikanten kiezen meestal de afstand die het inch-getal het indrukwekkendst laat klinken.

De geldende regel: een beeld vergroten met een lens voegt geen enkel bit aan informatie toe. Optiek kan een beeld over elke hoek uitrekken, maar als het paneel 2000 pixels in een rij had, heeft het er nog steeds 2000. Het scherm uitrekken van "100 inch" naar "200 inch" geeft je niet meer detail of meer scherpte. Het geeft je pixels die twee keer zo groot zijn en een PPD-waarde die twee keer zo slecht is.

Een vergelijking die iedereen kan volgen: neem een foto van 2 megapixel van een oude telefoon en rek die uit over de muur van een huis. Hij wordt groter. Hij wordt nooit scherper of beter.

Daarom verslechtert de "vergroot het scherm"-modus in zulke brillen alleen de kwaliteit, en verbetert die nooit. Iedereen die ze heeft geprobeerd weet dat om tekst comfortabel te lezen het scherm kleiner moet worden gemaakt. En dan tuur je naar microscopisch kleine letters, en dat is precies waar je ogen het snelst begeven.

Waar 85-90% van het licht naartoe gaat

Geen enkel near-eye optisch schema levert de volledige lichtopbrengst van het paneel aan je oog. Het licht gaat door een polarisator, wat onmiddellijk 50% van de intensiteit kost, weerkaatst dan op een beamsplitter, en dan op een halfdoorlatende spiegel. Elke fase kost optisch vermogen. Metingen door optische laboratoria geven de volgende cijfers:
Dit heeft praktische gevolgen die nooit in de advertenties verschijnen.

Donkere lenzen
Om het beeld überhaupt zichtbaar te maken, blokkeren birdbath-brillen ongeveer 70-75% van het licht van de echte wereld. Dat is het niveau van een donkere zonnebril. Je bent de werkelijkheid niet aan het verrijken, je kijkt naar de wereld door een filter. Buitenshuis bij daglicht wordt het beeld doorschijnend, flets en levenloos.

Zwart is niet zwart
Micro-OLED heeft op zichzelf een uitstekend contrast, maar in een birdbath-opstelling bereikt het licht van de kamer je oog rechtstreeks door de halfdoorlatende spiegel. Het zwart van een film wordt grijs. En opnieuw word je op slimme wijze misleid. Het geadverteerde contrast van 100000:1 verwijst naar het paneel, niet naar wat je daadwerkelijk zult zien. :)

Ruimtelijke brillen: je ziet de wereld door een camera

De nieuwe golf van apparaten met pancake-optiek verdient een aparte bespreking. Ze worden verkocht met de woorden spatial computing, 6DoF en high-fidelity video see-through.

Technisch is dat eerlijk: de 6DoF-tracking is er echt, en vensters kunnen echt worden vastgezet aan een punt in de kamer. Maar de term video see-through betekent letterlijk dit: een ondoorzichtig paneel zit voor je ogen, en je ziet de wereld om je heen als een videobeeld van camera's op de behuizing. Dit zijn geen AR-brillen. Dit is een VR-headset in een montuur.

Wat dat in de praktijk betekent.

De wereld in lage resolutie
Je handen, je toetsenbord, het gezicht van de persoon met wie je praat, alles om je heen komt binnen met dezelfde slechte PPD als het virtuele scherm. Weinig mensen genieten daarvan.

Het dynamisch bereik van de camera ligt ver onder dat van het oog
Een raam in daglicht verandert in een witte vlek, en een donkere hoek van de kamer wordt een borrelende massa ruis.

Latentie
Fabrikanten noemen 10 ms of iets minder, wat een goed cijfer is, maar het komt nergens in de buurt van 1 ms. Wanneer je je hoofd draait, loopt de wereld achter en zwemt. Het zal nooit perfect samenvallen.

Geometrie
De camera's bevinden zich niet waar je pupillen zijn. Hierdoor zul je afstanden tot objecten verkeerd inschatten. Thee inschenken, gereedschap oppakken of de trap aflopen terwijl je zulke brillen draagt, is niet aan te raden. Je kunt jezelf verwonden.

Alleen scherp in het midden

Perfecte lenzen bestaan niet. Goede kosten honderden dollars. Een goedkope lens van een paar gram, ingebouwd in een brilmontuur, is per definitie een ernstig compromis. Als gevolg daarvan krijg je het volledige pakket optische defecten, die nooit in de specificaties worden vermeld.

Chromatische aberratie
Rond lijnen en witte letters nabij de randen zie je meerdere gekleurde valse contouren. Softwarematige compensatie voor dit defect is gedeeltelijk en niet erg effectief. De lens splitst het licht in zijn spectrale componenten en je ziet het resultaat. Denk aan een prisma dat licht in een regenboog verdeelt. Het mechanisme hier is hetzelfde.

Vervorming en pupilzwemmen
Rechte lijnen nabij de randen van het beeld buigen, en het karakter van de buiging verandert als je oog beweegt. De hersenen ervaren dit als een licht zwemmen van de wereld.

Een kleine eyebox
De scherpe zone bij de pupil is slechts een paar millimeter breed. Als de bril een halve centimeter van je neus afzakt, wordt het beeld onmiddellijk wazig. Dit is waarom mensen zulke brillen voortdurend terugduwen. Je moet stil zitten als een standbeeld, wat zeer oncomfortabel is.

Je kunt niet met je ogen lezen, alleen met je hoofd
Op een gewone monitor beweegt je blik langs de regel tekst. Hier, zodra het oog draait, verlaat de pupil de scherpe zone, en word je gedwongen je hoofd te draaien in plaats daarvan. Een uur zo lezen vermoeit je nek meer dan een sessie in de sportschool.

Interpupillaire afstand
Mensen hebben verschillende hoofdgrootten, en dus verschillende interpupillaire afstanden (IPD). Als je IPD niet overeenkomt met de optische centra van de lenzen, worden je ogen gedwongen om onnatuurlijk samen te komen. De meeste goedkope modellen displaybrillen hebben helemaal geen IPD- aanpassing.

Je moet gewoon accepteren welke afstand de fabrikant je ook geeft. Dit kan leiden tot verlies van scherpte en aanzienlijke beeldvervorming. De optische centra van de lenzen moeten precies op je pupillen worden uitgelijnd.

Bril over bril
Als je al een bril met sterkte draagt, heb je aangepaste optische inzetstukken nodig, wat extra geld en weken wachten betekent, of een ingebouwde dioptrie-aanpassing. Astigmatisme kan trouwens niet altijd met inzetstukken worden gecorrigeerd.

De input beperkt de resolutie
De URXR One accepteert bijvoorbeeld een signaal van niet meer dan 2560x1440 van de computer, en de prototypes draaiden op 1920x1080. De fabrikant kondigde 1440p-ondersteuning als een "launch upgrade" alleen tijdens de campagne aan. Rek een frame van 1920 pixels uit over het volledige 70 graden gezichtsveld van één oog: 1920 / 70 = slechts 27 PPD, hoe goed het paneel ook is. En een scherm van 2560 pixels past helemaal niet een-op-een op het paneel: dat zou ~73 graden vergen, meer dan één oog kan zien. Maak het scherm 50 graden breed en het krijgt slechts ~1750 paneelpixels, minder dan een gewone Full HD-monitor. Het beeld wordt opnieuw gesampled, en scherpte gaat verloren.

Alles wordt geleerd door vergelijking

De bovenstaande cijfers kunnen met meer dan een rekenmachine worden gecontroleerd. Deze simulator berekent wat de apparaten daadwerkelijk doen. Het neemt een gewone afbeelding en laat deze door een vereenvoudigd wiskundig model van het apparaat lopen. Kies je optie en vergelijk deze met de knop Origineel, waarbij er geen enkele fout is.

Wat wordt gemodelleerd. Ten eerste de pixelgrootte: het frame wordt opnieuw gesampled naar de PPD van het geselecteerde apparaat ten opzichte van de drempel van 60 PPD van het menselijk gezichtsvermogen. Ten tweede de optica van de brillen: vervaging die toeneemt van het midden naar de randen, de gekleurde randen van chromatische aberratie, helderheid die naar de randen afneemt en zwart dat wordt opgetild door strooilicht. De sterkte van deze defecten wordt geschaald met het gezichtsveld, omdat aberraties toenemen met de beeldhoek. Monitoren hebben helemaal geen lenzen, daar is alleen de pixelgrootte van belang.
Kijk op de testkaart naar de twee verticale rasters bovenaan het frame. Hetzelfde raster loopt over het hele frame, zodat je meteen kunt zien waar het nog wordt opgelost en waar het overgaat in een effen grijs vlak. Zes identieke vierkanten met rasters, een cirkel en een diagonale lijn zijn in het midden en aan de randen geplaatst, en hun bron is absoluut identiek. Elk verschil tussen het midden en de rand komt alleen van de optiek.

De belangrijke conclusie die alleen in een vergelijking naar voren komt
Een goedkope 24" FHD-monitor op 60 cm levert 40 PPD, formeel zelfs slechter dan de XREAL One met zijn 43. Schakel tussen beide. De monitor heeft een grote pixel en geen optiek. Dus de hoeken zijn net zo scherp als het midden, er zijn geen kleurranden, zwart is altijd zwart en de helderheid is gelijkmatig. De bril heeft exact dezelfde pixelgrootte plus het hele overige bouquet aan defecten. Met andere woorden, PPD dekt slechts een deel van het probleem, niet het hele beeld.

Stereo: twee schermen zijn nog geen 3D

Dit is waar de koper de meest logische conclusie van allemaal trekt, en het mis heeft. De bril bevat twee afzonderlijke displays, één per oog. Geen sluiter, geen polarisatie, geen verliezen bij het scheiden van de beelden. De perfecte opstelling voor stereo, beter dan een televisie en beter dan een projector. Dus 3D-films zouden er native op moeten draaien, toch?

Dat doen ze niet. De bril kan helemaal niet met stereo werken. Ze kunnen precies één ding: doormidden snijden wat voor frame er ook naar ze is gestuurd. Al het werk om 3D te creëren moet door iemand anders worden gedaan, vóór de bril.

Wat de input accepteert
De XREAL One heeft in 3D-modus slechts twee opties. Full SBS, een frame van 3840x1080 waarbij de twee helften ongecomprimeerd naast elkaar staan. En Half SBS, een gewoon 1920x1080-frame waarbij elk beeld horizontaal met twee wordt samengeperst en de bril het weer uitrekt. De modus wordt handmatig in het schermmenu omgeschakeld en moet overeenkomen met wat er daadwerkelijk in het bestand zit. Er is geen automatische detectie. Doe je het verkeerd, dan krijg je ofwel verdubbeling ofwel een verticaal uitgerekte puinhoop. Eerdere generaties modellen waren zelfs nog eenvoudiger: 3D aanzetten veranderde de bril in een enkele 2x1920x1080-monitor, dus ze begrepen alleen Full SBS.

Wat de bril helemaal niet begrijpt
Dat betekent dat een 3D Blu-ray speler, een PlayStation en elk set-top box direct afvallen. Top-and-Bottom bestaat formeel, maar werkt alleen in de ingebouwde speler van het kastje van de fabrikant, die het beeld naar SBS converteert voordat het ooit de bril bereikt. Een bestand in dat formaat vanaf je laptop wordt simpelweg niet weergegeven.

Half SBS halveert de scherpte precies met twee
Dat laat Half SBS over, het enige formaat dat algemeen genoeg is om er toe te doen. En het kost meer dan het lijkt. Elk oog ontvangt er 960 echte pixels horizontaal, uitgerekt naar 1920. Neem het cijfer uit de PPD-tabel hierboven en halveer de horizontale component. In plaats van 43 PPD houd je ongeveer 21 over, tegen een herkenningsdrempel van 60. Datzelfde "enorme scherm" wordt in stereo twee keer zo zacht als een beeld dat we al slecht hebben genoemd.

Full SBS behoudt de scherpte, maar vereist dat de bron 3840x1080 uitvoert. Vanaf een telefoon is dat helemaal niet mogelijk. Op een computer moet je handmatig een niet-standaard resolutie creëren, en terwijl de 3D-modus aan staat, splitst je bureaublad zich in twee helften en navigeer je door de interface met één oog dicht. Voor games heb je bovendien een laag van derden nodig, zoals geo-11.

Hoe de fabrikant zelf hierop antwoordt
XREAL stelt voor om de REAL 3D-functie in te schakelen en gewone platte video on the fly naar 3D te converteren, zodat je, om de advertentie te citeren, "niet naar 3D-content hoeft te zoeken". De bekentenis is voor ons gedaan: er is geen content in het vereiste formaat, en er is zeker geen eerlijke manier om het te tonen. Wat een primitief stukje software zal tekenen in plaats van een tweede beeld dat nooit in de clip bestond, kun je waarschijnlijk al raden. De "kwaliteit" zal je misselijk maken.

Over de kwaliteit van de conversie
Alleen zeer geavanceerde 3D-converters kunnen een goede 3D-conversie produceren. Ze draaien op serieuze GPU's op een pc en nemen veel tijd in beslag. Een clip van tien minuten kan bijvoorbeeld twee tot drie uur duren om te verwerken. Realtime in de bril is uitgesloten, het is een leugen. Eenvoudige apparaten hebben simpelweg niet de rekenkracht ervoor.

De kern van de zaak
Weergavebrillen zijn geen 3D-apparaat. Het is een monitor met een frameverdeler. Alles wat een beeld driedimensionaal maakt, dat wil zeggen het parseren van de mediacontainer, het decoderen van de weergaven, het in de juiste geometrie brengen en het synchroniseren ervan, moet door iemand worden gedaan vóór de bril. Een speler, een driver of een extra computer. De hardware in de bril is alleen bedoeld voor weergave. Het werk van het vormen van het beeld moet door iemand anders worden gedaan.

DRM / HDCP: er zal geen betaalde content zijn

Netflix en andere diensten werken niet via een directe verbinding vanwege beperkingen op het gebied van DRM-contentbescherming. Dit is een veelvoorkomend probleem bij de meeste budgetbrillen. DRM (Digital Rights Management) is bescherming tegen ongeoorloofd kopiëren en verspreiden. De media kunnen alleen worden afgespeeld door specifiek geautoriseerde applicaties of apparaten. Alleen grote bedrijven kunnen een DRM-licentie verkrijgen en die is erg duur. Kleine fabrikanten zullen dus geen streamingmedia hebben, geloof de beloftes niet. Iemand koopt een "bioscoop in een vliegtuig" en ontdekt dan plotseling dat het bioscoopgedeelte voorbij is.

Voor 4K/HDR vereist Netflix HDCP 2.2+. Als de speler de verificatie niet doorstaat, krijg je een zwart scherm. Als je bril geen HDCP ondersteunt of een oudere versie gebruikt, krijg je 1080p of 720p, of in het slechtste geval een zwart scherm. We konden geen enkele vermelding van HDCP-ondersteuning vinden in de specificaties van de URXR One.

Kun je echt kijken en werken tijdens het reizen?

Maak je geen zorgen - dat zul je niet... Tenminste niet comfortabel. Tekstwerk is simpelweg uitgesloten. Er is nog een groot probleem dat verkopers zelden noemen, en kopers ontdekken het meestal pas als ze al onderweg zijn. En dit probleem verwoest een van de belangrijkste dromen waarvoor mensen deze brillen in de eerste plaats kopen: films kijken in een trein, bus, auto of vliegtuig.

Het belangrijkste probleem is mechanisch, niet elektronisch
Denk aan de kleine eyebox die we hierboven bespraken. De scherpstelzone rond je pupil is slechts een paar millimeter breed. Toch rust de bril op je neus en oren, zacht weefsel, en weegt 100 gram, met een kabel die hem naar beneden en opzij trekt. Elke hobbel, railsverbinding of kuil laat het hele samenstel bewegen ten opzichte van je schedel. Je pupil verlaat de scherpstelzone.

Het beeld trilt niet alleen. Het verliest scherpte en helderheid: het wordt wazig, wordt donkerder naar de randen toe, en ontwikkelt gekleurde randen en geometrische vervormingen. Het ene moment staat de bril weer op zijn plaats; twee seconden later is hij weer verschoven. Je ogen proberen voortdurend een scherpstelling te vinden die er simpelweg niet is.

Dit is fundamenteel anders dan het gebruik van een telefoon. Wanneer je een telefoon in je hand houdt terwijl je beweegt, trilt hij met je mee maar blijft in focus, en je ogen kunnen hem gemakkelijk volgen omdat het scherm relatief ver weg is. Bij een bril kan zelfs een kleine beweging van slechts een paar millimeter het display uit focus brengen. Dit zijn compleet verschillende situaties.

Uiteindelijk kan het kijken door zo'n bril tijdens het reizen voelen als het kijken naar een scherm op een triltafel: zelfs kleine externe trillingen kunnen ghosting, dubbele beelden en voortdurend herfocussen veroorzaken.

De enige echte oplossing is om het apparaat stevig aan je hoofd te bevestigen, in wezen met een hoofdband in plaats van brilpoten. Maar dan is het niet echt een bril meer, het is een headset. En het hele punt van een lichtgewicht montuur gaat verloren. Er is geen softwarematige oplossing voor dit probleem. De optica heeft geen manier om precies te weten waar je pupil is en het beeld dynamisch aan te passen. Op dit punt is het enige dat echt zou helpen een leren muilkorf, zoals degene die je een hond omdoet.

Het tweede probleem is virtueel-schermdrift
De gyroscoop en accelerometer in de bril meten beweging ten opzichte van de grond van de planeet, niet ten opzichte van je stoel in een vliegtuig. Ze kunnen fysiek simpelweg geen onderscheid maken tussen dat jij je hoofd draait en dat het voertuig zelf draait. Positietracking-camera's lossen het probleem ook niet op. Ze volgen de cabine om je heen, maar de cabine zelf beweegt. Het virtuele scherm, dat verondersteld wordt vast in de ruimte te blijven, begint zijwaarts te driften elke keer dat het voertuig draait, accelereert of remt. Dit zal je binnen ongeveer 15 minuten gek maken.

De ernst van het probleem hangt af van de bedieningsmodus. Als het beeld star aan je hoofd is bevestigd, is er geen drift, maar is er ook geen virtuele monitor. Het probleem doet zich voor in Anchor-, 3DoF- en 6DoF-modi, precies de modi waarvoor mensen deze apparaten in de eerste plaats kopen.

Fabrikanten erkennen het probleem zelf ook. Apple introduceerde een speciale Travel Mode voor Vision Pro. Zonder deze gaat het beeld, als tracking verloren gaat, simpelweg op zwart met een waarschuwing "Tracking Failed".

Apple's officiële aanbevelingen hebben specifiek betrekking op vliegtuigen en treinen. Autorijden wordt als te onvoorspelbaar beschouwd, terwijl metro's en forensentreinen hetzelfde probleem ondervinden vanwege hun frequente stops en starts.

VITURE adverteert zijn auto-modus met de bewering dat het "scherm stationair blijft ongeacht voertuigbeweging, waardoor bewegingsziekte wordt voorkomen." Dat is in wezen een directe erkenning dat zonder een dergelijke modus het scherm niet stationair blijft.

Je gaat overgeven
Zelfs als je erin slaagt het beeld te stabiliseren, is er nog steeds een conflict met je vestibulaire systeem. Je ogen zien een stationair scherm terwijl je binnenoor acceleratie voelt, remmen, bochten en trillingen. Dit is het klassieke mechanisme achter bewegingsziekte, en met een bril kan het aanzienlijk erger zijn dan simpelweg een boek lezen.

Met een boek kun je de echte wereld om je heen nog steeds zien. Met een bril niet. De virtuele wereld voor je ogen kan op een volledig andere manier bewegen dan wat je lichaam daadwerkelijk ervaart. Na een tijdje ga je je ziek voelen.

Belasting van de ogen: wat vaststaat

Wat bewezen en algemeen aanvaard is

Vergentie-accommodatieconflict, VAC.
Dit is het centrale fysiologische probleem van al dergelijke apparaten. In de natuur, wanneer je naar een nabijgelegen object kijkt, draaien je oogbollen naar binnen, wat vergentie is, en tegelijkertijd spant de lens van het oog zich aan om scherp te stellen, wat accommodatie is. De twee processen zijn vanaf de kindertijd stevig gekoppeld. Bij displaybrillen fixeert de optiek de brandpuntsafstand op een enkel vlak, meestal 2 tot 6 meter, terwijl de convergentie van je ogen afhangt van de schijnbare afstand van het virtuele object. De hersenen ontvangen tegenstrijdige signalen. Dit is een erkende oorzaak van visuele vermoeidheid, hoofdpijn en misselijkheid bij langdurig gebruik.

Verlaagde knipperfrequentie en droge ogen.
Wanneer je intens naar een heldere bron staart, daalt je knipperfrequentie en wordt de traanfilm niet vernieuwd. Een schurend gevoel en roodheid komen vaak voor. Het is hetzelfde mechanisme als werken achter een monitor, maar sterker uitgesproken.

Meetbare kortetermijneffecten.
Studies bij kinderen en adolescenten registreren vermoeidheid na VR-sessies, verhoogde esoforie, verminderde nabije visus en een tijdelijke myopische verschuiving. Deze effecten verdwijnen kort nadat het apparaat is afgezet.

De conclusie over gezondheid
Dergelijke brillen zullen je gezichtsvermogen vrijwel zeker niet snel ruïneren, maar ze zullen zeer waarschijnlijk vermoeidheid, pijn en hoofdpijn veroorzaken na 30 tot 60 minuten gebruik. Dat is precies waarom de meeste kopers ze een handvol keren gebruiken en ze dan voorgoed op een plank laten liggen.

Een directe vergelijking met een gewone monitor

De enige dingen die een monitor niet kan: in je zak passen, werken in een vliegtuig en je scherm privé houden. Dat zijn de eerlijke voordelen van displaybrillen. Al het andere in hun advertenties gaat over klein formaat, niet over kwaliteit.

De echte prijs: wat het prijskaartje weglaat

Het lichte gewicht van zulke brillen wordt niet bereikt door technisch vernuft, maar door een simpele truc: de processor en de batterij zijn uit de behuizing verwijderd. Een gewicht van 90 tot 100 gram betekent een frame zonder enige vorm van signaalverwerking. Het apparaat heeft nog steeds een krachtige processor nodig om de video aan te sturen, en die zul je nog steeds bij je moeten dragen.

DisplayPort Alt Mode
De bril vereist absoluut DP Alt Mode. XREAL met NRSDK 2.3.0 heeft bijvoorbeeld de lijst met ondersteunde telefoons teruggebracht tot Samsung-vlaggenschepen. De verbinding loopt via USB-C in deze specifieke modus. De ondersteuning ervan is verre van universeel onder telefoons en laptops. Controleer je specifieke apparaat op modelnummer, niet op de aanwezigheid van een USB-C-aansluiting. Er is hier geen Wi-Fi: de bril bevat geen processor en geen batterij, en draadloze overdracht zou beide vereisen, evenals het toevoegen van compressie en vertraging. Je zult een flinke meerprijs moeten betalen voor een apparaat met DP Alt Mode.

Slecht geluid
Het wordt verkocht als "alles-in-één", maar in de praktijk heb je nog steeds een koptelefoon nodig: op lawaaiige plekken, in welk voertuig dan ook. Door het kleine formaat, het gebrek aan isolatie en het lage luidsprekervermogen is er simpelweg niet genoeg van. Je zult aparte koptelefoons moeten gebruiken voor behoorlijk geluid. Met andere woorden, de functie is praktisch nutteloos.

Geen scherpstelling
Scherpstelling is in principe niet mogelijk, en niet alleen aan de randen. De One Pro heeft drie discrete IPD-posities, en de recensent van PhoneArena zegt het ronduit: geen van de instellingen werkte. Vervaging is altijd aanwezig, en op de momenten dat de scherpstelling toevallig klopte, was de scherpte alleen in het midden goed. Viture-bezitters zeggen hetzelfde: ze wensen dat de lenzen een groter optimaal bereik hadden. Het is elke keer weer een loterij als je ze opzet, in de hoop dat de pupil in het scherpe gebied terechtkomt.

Ruwe firmware en onbruikbaar gemaakte exemplaren
Een eigenaar beschrijft het probleem. Bij de allereerste keer opstarten, direct na aankoop, eiste de app een firmware-update, de verbinding met de telefoon viel midden in het proces weg, waarschijnlijk door een slecht contact in de connector. De bril reageerde niet meer, geen enkele knopcombinatie hielp, het apparaat was dood. Voor de XREAL One Pro in hun recensie: overschakelen naar Ultra-Wide crashte betrouwbaar en herstartte het apparaat, en het beeld bleef scheef naar links staan.

Als je een gloednieuw apparaat van een startup koopt, zul je onvermijdelijk meerdere keren de firmware moeten updaten. Elke keer is er een enorm risico dat het apparaat in een pompoen verandert. En waar stuur je het dan naartoe? Juist, naar de prullenbak...

Externe batterij
Telefoons kunnen niet het vermogen leveren dat heldere displays en dit soort belasting vragen. Op een Samsung S21 Ultra is het verbruik ongeveer 5% van de batterij per tien minuten, dat is ongeveer twee uur op een volle lading. Je kunt ook niet tegelijk kijken en opladen, daar is een speciale hub of dock voor nodig. Fabrikanten verkopen het batterijpak als apart betaald accessoire, meestal rond de $70, en dat betekent nog eens 300 gram in je zak en een tweede apparaat dat ook opgeladen moet worden.

Kabels
Niets werkt zonder kabels, wat voor iedereen duidelijk zou moeten zijn. Je zult de kabel voortdurend ergens aan laten haken, en de bril wordt van je hoofd getrokken en beschadigd. Je zult ook niet liggend kunnen kijken, omdat de connector tegen het kussen drukt en de bril van je neus duwt. Er blijft maar één optie over: stilzitten als een standbeeld.

De leveranciersapplicatie
De volledige functionaliteit werkt vaak alleen via die app, en dan nog alleen op sommige platforms. iOS- en Android-versies worden meestal voor later beloofd. Zodra het geld eenmaal is geïnd, worden die beloftes echter vaak vergeten, en zul je tevergeefs wachten.

De kleine dingetjes
Recept-inzetstukken, een hoofdband, een case, adapters, dat alles telt op bij de rekening. Tel het eindtotaal, niet het getal op de banner.

Vragen om te stellen voordat je koopt

Stel deze vragen aan de verkoper. Als er geen zinnig antwoord is, is dat ook een antwoord.

Wat is de resolutie en de horizontale kijkhoek?
Deel het ene door het andere en je hebt de PPD. Onder de 45 en tekst wordt moeilijk leesbaar. Accepteer het woord "4K" niet, vraag naar het fysieke aantal pixels per oog.

Is het doorzicht optisch of via camera's?
Eén vraag die AR-brillen van een VR-headset in één frame scheidt.

Wat is de helderheid bij het oog, niet de helderheid van het paneel?
Binnen heb je ongeveer 300 nits nodig, buiten ongeveer 1200.

Is er IPD-aanpassing?
En welk bereik van interpupillaire afstand wordt ondersteund. Je hebt nodig dat de optische centra van de lenzen precies uitlijnen met de afstand tussen je pupillen.

Hoe zit het met brillenglazen op sterkte?
Zijn inzetstukken inbegrepen, apart verkrijgbaar, of helemaal niet beschikbaar.

Wordt mijn specifieke laptop of telefoon ondersteund?
En is het extra batterijpakket nodig.

Zijn er echte foto's gemaakt door de lens?
Geen renders, geen screenshot van wat je zou moeten zien, maar een daadwerkelijke foto gemaakt door een camera op de plek waar het oog zou zijn. Als noch de fabrikant noch de reviewers zulke beelden hebben, is dat een duidelijke rode vlag. Niet kopen.

Wat zijn de retourvoorwaarden en de retourperiode?
Comfort bij deze apparaten is zeer individueel, en er zijn al genoeg klachten. Het recht om het product na een uur gebruik te retourneren is meer waard dan welke korting dan ook.

Een apart woord over crowdfunding
Kickstarter is geen winkel. Niemand garandeert je een resultaat. In veel gevallen ontvang je een apparaat van lage kwaliteit, half af, zonder mogelijkheid om je geld terug te krijgen.

Conclusie

Weergavebrillen zijn techniek vol compromissen, en ze worden verkocht met de nadelen onvermeld, zonder enige garanties. Ze vertrouwen grotendeels op de technische ongeletterdheid van kopers. Die kunnen zien dat de beeldkwaliteit slecht is, maar zijn niet in staat om uit te leggen wat er precies mis mee is.

De wet van de optica waaruit al het overige volgt luidt als volgt: het vergroten van een beeld met een lens creëert geen informatie die niet in het paneel zit. Een enorm virtueel scherm is geen groot hoogwaardig scherm zoals in een bioscoop, en zelfs niet gelijk aan een gewoon beeldscherm.

Koop ze niet als je wilt:
TV-niveau beeldkwaliteit krijgen - dat krijg je niet
Je monitor vervangen voor werken met tekst en code - dat lukt niet
De bril comfortabel meerdere uren achter elkaar dragen - dat lukt je niet
Media kijken tijdens het reizen of in een rijdend voertuig - dat kun je niet
Een scherp beeld over het hele frame krijgen - dat krijg je ook niet

Je mag ze kopen als je het nodig hebt om
Films te kijken terwijl je in een stoel zit, een privéscherm te hebben in een gedeelde ruimte, of te experimenteren met deze technologie met begrip van de beperkingen. Ze kunnen ook zinvol zijn als je de mogelijkheid hebt om het product snel te retourneren.

Als je doel hoogwaardig beeld is, inclusief 3D
Een gewoon beeldscherm verslaat elke weergavebril op elke meetbare parameter, behalve draagbaarheid. Dit is niet de persoonlijke mening van de auteur. Het wordt bepaald door de wetten van de optica en de wiskunde van PPD. Wil je met de wiskunde discussiëren? Veel succes...

Bronnen
KGOnTech, demontage van birdbath-optica en metingen van lichtverlies
Information Display SID, optische efficiëntie van AR- en MR-architecturen
Systematische review, virtual reality en bijziendheid
Road to VR, specificaties van huidige brillen met pancake-optica
XREAL, documentatie voor de 3D-modus
Unseen Reality, URXR One FAQ: stroom, koeling
MRTV, URXR One review: FOV, ventilatorgeluid