各种虚拟现实（VR）和增强现实（AR）近眼显示（NED）解决方案目前正在开发中，数字内容与物理世界无缝融合带来的视觉体验的可行性也在不断增加。让我们深入研究一数字世界与物理世界无缝融合所面临的一些最具挑战性的问题。

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在许多情况下，近眼显示解决方案的技术优化不仅仅是一个“有了更好”能够决定其可用性的可用性的重要问题。设想 一位外科医生或内科急救专家在治病时佩戴了近眼显示器作为辅助工具。在这种环境兀的视觉体验对于这种环境至关重要。或者，想象一下视频游戏播放机，要提供无缝、实时的体验，显示延迟很低。

在这两种情况下，现实的视觉体验取决于减少显示图像的等待时间（延迟），最大限度地提高光学对比度，增加显示信息的视角（FOV）。

显示延迟-创建实时体验的关键

首先，考虑到系统延迟，系统层面的许多组件都会产生延迟，整合是用户体验到的延迟。为此，我们专注于与显示引擎相关的部分，并可分为以下两部分：

延迟显示(像素)=像素数据更新时间 像素切换时间

第一部分叫“像素数据更新时间&rdquoTI中国;，显示设备将新数据值“载入”显示像素的时间。这是一个或多个帧像周期，从输入到个帧像周期。如果延迟一帧，60Hz源约16.67毫秒，这对许多现代显示技术来说是很常见的，它包含了一个方便图像处理的帧内存。对于某些显示引擎，像素数据更新时间可能是两帧或两帧以上。

显示延迟的第二部分是“像素切换时间”，这是一个像素从电流态(开关)切换到反态的时间。当像素完全沉淀，人类观察者能够清楚地检测到新数据时，像素切换时间就结束了。

人类观察者注意到像素数据更新时间和像素切换时间 显示总延迟时间。16.67毫秒的延迟时间通常被认为是一个很好的性能，有些显示会达到60毫秒或更高。

德州仪器 DLP® Pico 芯片具有现有最快的像素速度，每秒可翻转数千次数字微镜(像素)，从而减少显示延迟，支持高达120Hz显示帧速率，同时保持高画质。

对比度-数字内容与现实世界视觉融合的关键

理想的近视显示解决方案除了提供低延迟的实时体验外，还应提供透明的内容，具有高清晰度，不妨碍终端用户的真实世界观。例如，如果要显示的数据只使用20%的显示设备像素阵列，其余80%实际上是用户看不见的，然后将数字内容与现实世界融为一体。

重要的是，在透视近眼显示光学系统中，图像不显示在半透明表面（即眼镜上）。由于表面非常接近用户的眼睛，半透明表面的显示无效，人眼不能舒适地关注如此接近的事物。光学系统没有在表面上创建图像，而是形成了光学瞳孔，人眼在光学链路中充当最终元素——从而在眼睛的视网膜上创建最终图像。

照明系统—DLP数字微镜设备（DMD）—光学系统—人眼

普通透视型NED光学系统包括波导光学元件，收集输入的光并传递给人眼。这种安排不仅可以形成必要的光瞳，还可以定位微显示、光学和照明，不妨碍用户的视野。

既然我们理解了光学系统，我们如何确保显示图像的透明区域不妨碍用户的视野？实现这一目标的最佳方法是最大限度地提高光学系统的对比度。下图显示了近眼显示器用户看到的对比度带来的显示冲击。

注：照片是模拟的，非实际近眼显示器的图像

低对比度 高对比度

近眼显示设计中的许多元素都会影响对比度，主要包括光学设计的光圈数（f值)以及是否有先进的图像处理算法。对于一些微显示设备，填充系数也会影响对比度，但通常影响较低。

光学设计的f值表明透镜焦距与入口通孔的直径之比。更高的f值可以获得更高的对比度——降低光学复杂性和缩小尺寸。虽然高f值可以带来更高的对比度，但它也必须与所需的视角平衡——因为更高的f值不仅增加了对比度，而且减少了视角。

通过对RGB背光源（即LED先进的图像处理技术还可以提高对比度，结合各图像帧获得的数字增益。例如，德州仪器DLP产品公司的TRP芯片具备IntelliBright™算法包括内容适配性照度控制，称为（CAIC）功能。该算法可以根据图像内容和环境照明条件智能调节图像亮度。这不仅产生了最佳的图像亮度和对比度，而且使系统的功耗最大化；这是近视显示技术的另一个重要优势。

数字微镜设备（DMD） 微镜阵列 前像素 新TRP

从更大的角度保持自然的透视视觉体验

人眼的水平视角接近180度。增强现实头戴设备通常是20-60($1.3500度的视角，足以产生自然的观看体验。相比之下，典型的穿透性智能眼睛解决方案 视角很小，使用户必须定期不自然地关注它。大多数透视近眼显示应用的趋势是更大的视角。更大的视角还允许更多的内容与用户对现实世界的自然观察重叠，从而提供更高质量的视觉体验。

视角通常由三个关键设计元素控制：微显示阵列对角线尺寸、光学f值和波导端瞳孔尺寸。这些因素应该考虑权衡几种关系：更大的阵列对角尺寸将提供更高的视角，并在大多数情况下提供更高的分析，但这也会增加系统的体积，因为对角线尺寸通常需要转换为更大的光学设备。f值较低的光学设计会产生更大的视角，但也会增加光学尺寸，降低对比度。视角会随着瞳孔尺寸的增加而减小。例如，5毫米的瞳孔可以获得45度的视角，而10毫米的瞳孔在相同的f值下可以获得不到25度的视角。

提供数字内容与物理世界无缝融合的视觉体验对于许多仍在开发中的透视近视显示解决方案至关重要。设计问题要求平衡直接影响终端用户的体验因素。更多关于这些平衡关系的信息，请参考近眼显示DLP技术白皮书，以及访问TI E2E™社区DLP产品和MEMS论坛与德仪专家探索设计解决方案。