AR·真 未来科技？Microsoft HoloLens 2 首发开箱评测

xuzhuoqui

太长不看系列

There's no competition for the next two or three years that can come close this level of fidelity. - The Verge
在未来2-3年内 没有任何竞争对手可以达到与之媲美的技术水准

前言
关于我和VR/AR/MR/XR的历史见上期链接：VR新标杆？Oculus Quest 2首发评测
https://www.chiphell.com/thread-2267023-1-1.html

继上次凑合写了篇Oculus Quest 2的评测以后，意外地收到了那么多人地回复，感动之余不禁埋汰自己的确是太懒了。不仅软件部分迟迟憋不出测试的想法，而且再翻翻之前拍过的各种零零散散的片子，发现自己总是三分钟热度，拍了一堆东西便尘封在硬盘深处。

于是在前一个坑还不知道怎么填的情况下，挤出时间整理了下尘封将近5个月的照片-
谈一谈本纪元20年代末AR集大成者——Microsoft HoloLens 2


本月内会出一期视频
感兴趣可以关注B站宝藏Up@VRGameShow 或 个人开发号@落下的笔
视频我做完以后会放在这位Up的频道然后联名 所以两边应该都看得到（我其实刚认识这个Up 他的视频是激励我做出这次评测的主要原因）


参数：
分辨率：每眼各2K 3:2 光波导驱动 （Waveguides，区别于LED/OLED相当前沿的显示技术）
全息密度：>2.5K弧度（每弧度光点数量 光学计量单位*注1微软唬客户专用）
处理器：高通Snapdragon 850
内存：4 GB LPDDR4x DRAM
存储：64 GB UFS 2.1
无线：802.11ac(2x2)，蓝牙5.0
有线：USB-C
相机：8MP静止图像，1080p视频
麦克风：5声道
扬声器：内置空间音频
其他功能：眼睛跟踪，头部跟踪，手部跟踪，Windows Hello身份验证，6自由度（6DoF）跟踪

开箱
从去年底实验室向巨硬下了订单，期间爆发疫情，然后邮件电话交涉，来来回回折腾直到送上家门口等了将近半年。

常规塑封。里面包装的质感稍微比一代强一些，一代就是牛皮纸涂黑压印，这个有点带类肤涂层的感觉。
侧面印了包装内的东西


背面，有只蜂鸟，上手教学会出现。


撕膜


打开时有一股皮革与纸皮箱混合的味道



里面就一个盒子（请无视左右两边的手柄


真就啥都没有


打开


今天的主角


本体大致
动图


正面


侧面


背面（巨硬的信仰Logo）


配件
先讲这个保护盒 应该是我见过的质感最好的保护盒


顶部为织物材质 带一个本体牌匾 （上面不小心蹭了下墙灰）


盒子带有拉簧提手 开口钢圈固定 提手为橡胶 不用时自动伸缩 上面带巨硬Logo


底部为皮质 不懂什么皮 (大概率是合成?) 手感是我摸过的最舒服的皮类质感


拉链有哑光处理 带一定重量 不像上一代用久了随便拉几次就断


接着打开


内部为织物材质 有个凸出的护垫 可以固定头设 以防摇晃造成破坏


本体放入严丝合缝


配件盒盖又是不同材质 是介于塑料和橡胶之间的质感 上面写着“来自西雅图的问候”（微软总部在西雅图）


尼龙扣 带着一丝骚红


打开有一本说明书


快速入门 英语法语西语 三国语言 对应美洲大部分语系


底层则是充电器 Type-C线 还有涤锦布(擦眼镜用)


充电器


充电头是18W 9V2A或者5V3A qc快充标准


质量可靠的微软Type-C线 支持10Gbps



眼镜布 无处不在的Logo


剩下就只有固定纸壳了 塞回去放好



本体细节
正面可以看到各式各样的传感器


正面一颗800万像素低延时摄像头(但我测试了下应该不是全域快门)


左右两边一共四个可见光摄像头 不同于主摄像头 仅用于四目光流追踪 也就是负责感知空间位置的（与Quest2上类似的Inside-Out Tracking）


而主摄像头 下面有一块黑不溜秋的便是100万ToF飞时深度传感器（Time-of-Flight depth sensor）


对比HoloLens 1


可以发现HoloLens 1的ToF占据了中间一大片 主摄像头却在下面(只有可怜的200万像素)


我找来了两代ToF传感器的图示


一代vs二代
可以发现体积上2代整整小了一倍不只 这个在18年ISSCC亮相的传感器解决了绝大部分能耗和散热的问题


和最新一代Kinect Azure（左上）使用的是同一款深度传感器


和Kinect Azure相比 体积压缩了不少 当然功率也降低了



接着可以注意到左边的按钮 是音量键


而右边则是屏幕亮度调节键


与之对应的上一代则在上面

而且没有按钮图示 所以经常还是会搞混 尤其是刚开机 总是得按一下才知道哪边是调音量的


接着是音响


同样拥有上一代的空间指向式音响（Spatial sound Speakers）


和上一代相比 少了一块突出的骚红模块 发声单元体积相对的也变小了 但个人觉得仍然不输前一代


五通道麦克风 顶部三个


底部两个（在泛绿光的镜片上面）可以发现左右两个上下连通的细长的空洞 这俩是用于空气对流冷却（被动风冷）


测试下的温度可以有效地冷却

眼球追踪摄像头 右边是刚才说的麦克风


左眼同理


支持Windows Hello虹膜登录

(图源Microsoft HoloLens 2)

额头护垫 负责支撑前部分的重量


稍微挖一下缝隙 就可以揭下来


材料是织物棉材质 很柔软 但吸汗


背部是橡胶和塑料 通过磁力和些许卡扣接在护额上 讲真这用料官网单卖25刀我觉得还ok


接着是相比上一代的又一个亮点——转轴

屏幕可以单独翻转上去 允许用户随时随地脱离或者重新进入AR

这里就不得不吐槽上一代了
HoloLens 1的头箍（是的我称之为头箍）是我见过最烂的设计
不能翻转屏幕 只能整个设备转 什么意思呢 整个设备的重量就只靠红箭头标注的"转轴"



所以你得像紧箍咒一样牢牢地绑在头上


然而唯一的锁紧方式便是后面那个松垮的小转轮 我很难描述那种感觉 总之就是脑壳痛（受力点如下图红点）

（合成图源自Microsoft Document）

然后有一天那个转轴直接就碎裂了 连带整个塑料头箍 碎…了…
所以就成了现在这副摸样（我把没用的MR头盔的绑带护垫用胶带捆了上去）


相比下HoloLens2的转轴用金属制成


而且头盔大部分用碳纤制作 相当轻便 所以折断几率大幅减少


（图源Next Reality）

对比一下HoloLens1和HoloLens体积

重量579g减少到566g 不多 但由于两段式设计 穿戴起来起码减轻了一倍不止

背部的电源和io部分


这里的护垫则是用更为柔软的橡胶（侧带也是橡胶，但更硬些）


细看还有一些突起 大概是给光头和程序员防滑用的吧（比如我


侧面则是开关键 以及 Type-C口 也是整机唯一的IO


相比之下HoloLens 1则是慢充microUSB口 以及 因为自带音响指向性太好了根本用不上的3.5mm耳机接口


背面旋钮用于调节松紧带 注意到半径大了许多


左侧则没有任何接口IO但注意到护垫上有个标识


通过按压就可以把顶部头带拆下来（拆下来的步骤有点难解释所以我录的动图）



然后接着把尼龙扣解开




上面就可以脱掉丑丑的丁字裤了 这样演示给企业用户的时候就不会压乱发型（真正用途）




屏幕


屏幕我不得不把它单独列出来 因为它是HoloLens这个产品的核心 也是未来所有AR设备的核心
这一代最重点的升级便是可视角度FOV(Field of view)
直接上图




我是在非常特殊的打光环境下才能拍摄到这一层反射镀膜


大家可以很清晰地看到HoloLens2对比HoloLens1的可视角度有可观的升级，直接的作用就是用户可以看到更多东西 ，更为沉浸
下图为官方放出的对比图，个人觉得不是很清楚，体验上由于佩戴设计的改进，镜片更靠近眼睛导致看到的视野会更宽广。

(图源Microsoft Documents)

还有一个便是光波导成像（这部分不感兴趣可以跳过）
这部分我难以用简单的语言描述，毕竟还需要更深的学习，大概说一下我个人的理解
HoloLens显示器基本上是一组透明的屏幕，位于眼睛的前面。每个目镜或屏幕都可以让光线直射。和大多数VR一样，每个屏幕都会显示稍有不同的图像，从而产生立体效果。像小米的透明电视，去掉了支撑，LCD通过将悬浮在玻璃层之间液晶照亮，人眼就可以透过他们看到外界，而且还可以感知到投射的内容。可是紧接着而来的问题便是，电视放在你眼睛上了，你看的清吗？VR设备之所以可以看清屏幕是因为有一对专门的特殊透镜，也就是常用的菲镜，在我上一篇Quest 2开箱有稍微讲过。而AR设备则需要几组特殊透镜达成合成前景虚拟光和背景真实光，这带来的问题便是难以接受的重量。
而光波导则是依靠激光偏导的方法通过特殊的微棱镜镜片折射到人眼里，镜片只有薄薄的几毫米厚，有点类似于光纤导光的方法。而激光束通常只需一个极小的透镜便可做到光学合成，而不像LCD那样需要覆盖几万像素的面积。

(图源imaginativeuniversal)


简单点说便是HoloLens通过使用重量轻的材料显示彩色图像，同时使光线通过显示器，与来自真实世界的光重合。所以我们称其为AR设备，Augmented Reality增强现实，因为它将来自电子图像的光与通过它的真实世界的光合成在了一起。


在HoloLens 1时期，光波导处于比较初级的阶段，不仅那时候偏振控制芯片（用于偏导光束）还不够成熟，即使财大气粗如微软，并且还拥有大部分Kinect时期遗留下来的人员和技术档案也难以招架住研发的费用。镜片良品率实在是低，芯片制程导致的发热量和耗电量，致使HoloLens1不得不缩小了可视范围，并且有了一大圈电池夹在你的脑袋上。
这种技术在相当长的一段时间里停留在将就用的阶段，AR产业也仍然在非常初级的阶段。

而HoloLens 2则将光波导再进一步，通过MEMS做到更大角度的光波导



工作中的MEMS

（图源Next Reality）

下面一图可以看到激光通过两侧的折射路径，从而做到更大范围的偏导

（图源kguttag）

HoloLens 2中的激光照射到一组反射镜中，这些反射镜以每秒54,000个周期的速度振荡，因此反射光可以绘制显示器。这两部分共同构成了微机电系统（MEMS）显示器的基础。而我之前说的眼球追踪摄像头可以让HoloLens 2自动测量瞳孔之间的距离并相应地调整波导的角度。

（图源Next Reality）如果被吓到了对不住…

然而，光波导所用的原理导致对于成品镜片的质量有极其苛刻的要求。可以想象如果任何一个折射微棱镜的固定出现瑕疵，都会导致激光的光路失准，画面也将收到影响。
而这就是HoloLens 2也是光波导目前最大的问题。成像的颜色色准。

发售后短短几个月内就有不少用户放出显示彩虹光的问题。当然由于人眼追踪会影响到光波导的成像，所以摄像头拍摄的照片总是极其糟糕。


我试验的每台设备上的彩虹问题都不同，有的轻有的重，个人认为问题大概率出在光波导镜片的生产上。
在后面的版本好像有所减轻，但即使在人眼观感上，色差也不可避免，有种芯片门抽奖的既视感。

图右差不多就是我测试设备最好的显示效果(可能比我手上的还会好一些)

(图源kguttag)

和HoloLens 1代的色准相比奇差无比。不知是不是因为光波导面积更大


以上。如果有错误，请有大佬指正，非常希望有相关的学长予以指导。


上机初步体验
通过点击后面的电源键


指示灯亮起就说明开机了 5格满电


前面ToF传感器开始闪（肉眼看不到红外光 但相机可以拍摄到）


Windows Hello开始收集虹膜信息 可以看见周围一圈红外光 用于照亮虹膜（重新补拍了一张 所以亮度突变 见谅）


拧紧头带


带上的样子



不戴眼镜


戴眼镜 可以发现完全不会打到镜片


开始上手 入门教程 有中文英文法语西班牙语等 后面软件测试会搞（但由于开机时自带录像开不了，只能想想办法用相机拍）


侧面。可以看到在昏暗的情况下左上的ToF深度传感器是工作的，可见光摄像头在昏暗的灯光下很难识别定位。


仔细看眼球里其实有个 Win10开始 菜单栏


稍微测试下系统（注意这里用的系统自带截图，清晰度相当之低，实际人眼观感上比这个清晰很多）


系统设置里就是Win10的界面语言


手势追踪非常准确


记得之前盒子背面印着的蜂鸟吗 在教程里出现了 这里翅膀扇动的频率极快 在展示屏幕的120Hz(?)刷新率 配合指向性音响的拍打声音演出效果十分惊艳

（刷新率存疑 官方档案没有说2代的参数 但在HoloLens中的激光显示是彩色顺序刷新，1代是以240 Hz显示红-绿-蓝-绿的颜色通道色域，合并成60Hz，二代绝对超出这个刷新率，据Verge说2代达到了120Hz）

这里可以弹钢琴，所有的官方应用就只有这个做了Occlusion遮挡效果
也就是手伸到钢琴上是可以遮住琴键的，但估计太耗资源了，其他App都禁用了。感觉处理的东西一多，手势遮挡追不上反倒影响视线


更多软件部分待测，肝了连续好几天后面又得忙了，不知道啥时候能在做了。

xuzhuoqui

目前的总结

到这里，我想先告一段落了。

HoloLens 1代作为真·AR便携设备的开创者，随着不同行业地竞争者地加入，称霸了近4年的它仍然活跃在各个实验室。

而HoloLens 2作为旧日王者的继承人，是否能够能够向前辈一样碾压了市面上无论是消费级还是企业级的所有AR设备，当之无愧地继续主宰如今仍然小众的AR领域？我想说是的 - 无论从摆脱沉重手柄束缚的手势追踪，领先的显示技术，精准的定位测量，轻量化的材料设计，流畅的AR交互体验，从硬件到软件的整合在目前市面上还没有任何一个设备能够比拟。

在熬了一整天写下排版完这篇文章后，思绪突然之间越发混乱。对于现如今陷于疫情，找工作又要找读博的我来说，评测这款美妙的产品却变得棘手起来。一方面想要尽力捕捉它的产品语言，却又受限于自己的经济和拍摄条件无法淋漓尽致地展示种种细节，另一方面我的开发能力还仍未达到发挥出它所有水平的程度，匆忙的放出软件测试只能徒增遗憾。在仍未做软件部分的测试之前，敷衍地写下结论未免太过于草率。


（没错这就是我打光的环境，背景用了两件黑色恤衫凑活，太穷了）


我的评测还远不够全面具体，方方面面都还有瑕疵。正如现在的虚拟现实(VR)产业一样，增强现实(AR)的发展也仍然踌躇于一个又一个的隘口。

作为一名未入行业的业余爱好者来说，HoloLens 2的售价-3500美元-足以打退“玩玩”的想法。而即使玩，也玩不了什么，个别真正意义上利用到AR技术的游戏（例如RoboRaid）也都只是流程不到20分钟的一本道小游戏，其他大部分可能连“游戏”也称不上。而实用层面，打打字什么的，连上蓝牙键盘和鼠标以后配合Cortana语音指令使用Office365居然比电脑还好用。然而文件传输毕竟没有Airdrop，光靠OneDrive，想要搜索调用一些图片还是是得靠电脑，然而色差问题，图片编辑看电影啥的就比较难受了。

而对于目前懵懂的企业，HoloLens 2总算是真的开始上升到能用并且有用的层次了。微软主要工程师Alex Kipman也在采访中强调HoloLens 2还未准备好推向消费者级市场，在1代的各种引导和尝试以后（谁还记得当时E3发布的Minecraft AR预告片么），想必微软也知道在更多的技术更迭以及强有力的核心应用场景还未出现之前，把重心放在企业上，拿着金主爸爸的资金继续探索显得更具性价比。对于维修支持，远程培训，客户展示，数据可视化等等企业应用来说，HoloLens 2所拥有的各种未来"超能力"显然可以给产品经理们混到更高的kpi，也无外乎供货半年还一机难求了(也和疫情产能还有光波导良品率的关系也很大)。

总之，AR还有很长一条路。我也愿意为之努力，虽然微不足道，但是总归是条路。
希望在未来的某一天，我是在实验室和讲台上愉快地畅谈过去的今天，而不是坐在学校门口当保安吧。


最后惯例ID然后留几张个人感觉好看的图








待续……



小知识
注1：
0.067弧度大概就是3.8度的大小 一度左右的视角 相当于在视网膜上成像大概是263微米。
在讨论视角的时候通常会用弧度radian，一弧度大概是57.29度。
"度"日常生活中比较会看到，但在物理或数学计算上常常会用弧度。
原因是在弧度的定义上，它是弧长除于距离的角度。
所以用弧度来表示角度有一个非常方便的特性是 把距离乘上弧度，就会是从圆心到这个距离(半径)的圆的位置的的弧长。
因此求长度跟角度之间的关系用radian会是一个非常方便的单位。而人眼以及光学设备经常是有不同的可视范围，用radian表示能更清楚。（也可能微软是为了让你看不懂）

2. 显示技术大致路线

beckcppes

大神不愧是未来视觉先行者啊。我已默默的在亚马逊上搜索了

vsrrrrrb

哈哈，这个我未来也要研究开发，等国产厂商进入这个领域的时候。

施主装B了

我去查查价格x宝

xiaoyuanjianke

未来感爆棚

soulvision

感谢分享，很赞。微软hololens2绝对目前市面上能买到的ar眼镜最强。不过未来更看好苹果推ar眼镜，苹果布局了好多年的ar，可惜目前还没出ar眼镜，现阶段的ar眼镜纯靠摄像头采样的视觉深度传感，暗光环境下基本抓瞎，激光传感基本上可以完美解决这种问题，可以参考搭载激光传感的ipad2020，暗光下的ar也几乎可以秒定。

iSpZ

看着不错，不过不知道生态怎么样，不然买回来使用率估计会很低

kisjew

这么牛逼，直接把激光投影做进眼镜了？牛逼牛逼

Fieldheart

第一人称射击游戏的**姐们是不是特别逼真？

610M_20包邮

眼球追踪！！！VR就是死在这东西上，不能根据瞳孔自动改变焦点的VR就是垃圾！
巨硬这个AR确实才是正确的发展方向

zh168694161

高级货~~~

xinglia

不知道需要多久 进入普通游戏

大东东哈

能实现头号玩家那种效果就爽了

sunrisen

内容上怎么样？

AubreyHan

普通用户别想了，这玩意不是给普通人用的，需要二次开发，并不是拿来就可以看电影玩游戏

CrysisDeu

lz是xr行业的吗，主流设备一个不缺。
最近有幸见到了hololens2发布会上演示新UI的工程师，不得不说确实有很多地方细节做的不错。也有很多还没解决的挑战。
只可惜这个色准和大小实在是没法民用普及，这两年苹果眼镜要发布了，微软搞不好又要被抢市场。

Filter

hololens真的是黑科技，2代扩展fov却降低显示色彩和对比度？这是奇怪的选择……也有可能是我没太看懂楼主的评测

mnoed

顶了一整头的摄影头···嗯，这确实很未来！

BrianChen

作为光电狗，看科普的时候昏昏欲睡，看看MEMS瞬间来了精神

innovator

这个不针对个人消费市场，都是企业用户。

梅川酷子

这个是真的黑科技

trashgod

悬空弹钢琴，有啥手感或者反馈不

yueshen

体验过一次国产的牌子，和这个长得差不多，深深觉得AR才是未来

ip0110

公司有个 1代， 经常和欧洲研发的交流 用用， 太重了 然后比较吃网络。

xuzhuoqui

trashgod 发表于 2020-11-2 14:33
悬空弹钢琴，有啥手感或者反馈不

现在正在搞一个和苹果表联动taptic engine震动反馈的小程序
不过问题还蛮多的 而且我iOS开发才刚开始学……

xuzhuoqui

CrysisDeu 发表于 2020-11-2 12:28
lz是xr行业的吗，主流设备一个不缺。
最近有幸见到了hololens2发布会上演示新UI的工程师，不得不说确实有很 ...

不算行业吧 算有参与相关的项目然后很感兴趣的爱好者兼学生开发者

苹果眼镜本来今年底要播片的 但是因为疫情好像推到了明年底  
据说完全摒弃了摄像头只用lidar做环境追踪 显示技术没说清楚 但好像不是用光波导
是道听途说的 所以也不知道是不是这样

xuzhuoqui

Filter 发表于 2020-11-2 12:31
hololens真的是黑科技，2代扩展fov却降低显示色彩和对比度？这是奇怪的选择……也有可能是我没太看懂楼主的 ...

还真就是很奇怪 虽然1代也有些许色差 但还可以接受
2代真就快瞎了 后面微软专门出了暗黑补丁 但还是有点难受 好在只要不显示大面积纯色的东西其实还可以接受 显示模型点云啥的都还可以接受
听说这代研发拖了很久 然后在良品率还无法保证稳定的时候就被迫(?)发布了

然后好像比较高端的大客户 有专门优先提供屏幕比较好的部分 感觉这就真·抽奖
有种之前某家UFS emmc混搭供货的既视感

jerry_dcjx

AR还是差的太多了。。。估计先能实装的是XR。。。之前试了一下holo1超失望。。。
话说大佬有实验室的话没弄个sony的眼镜显示屏试试？我之前询价告诉我个人不让买。。。。