光子到光子延迟
光子到光子延迟(英语:Photon-to-Photon Latency,缩写为PTP Latency),又称PTP延迟,是扩展现实领域中所用的一种度量指标,用于衡量扩展现实设备透视的速度。其定义为现实事件发生,到扩展现实设备通过透视,将事件显示在显示屏上所需的时间[1]。光子到光子延迟通常用于评价扩展现实设备的视频透视显示(VST)能力。
定义
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0d/XR%E8%AE%BE%E5%A4%87%E7%9A%84%E5%85%89%E5%AD%90%E5%88%B0%E5%85%89%E5%AD%90%E5%BB%B6%E8%BF%9F%E5%AE%9A%E4%B9%89%E7%A4%BA%E6%84%8F%E5%9B%BE.png/260px-XR%E8%AE%BE%E5%A4%87%E7%9A%84%E5%85%89%E5%AD%90%E5%88%B0%E5%85%89%E5%AD%90%E5%BB%B6%E8%BF%9F%E5%AE%9A%E4%B9%89%E7%A4%BA%E6%84%8F%E5%9B%BE.png)
所指为现实事件发生与扩展现实设备显示屏上显示此事件的时间差:
其中
T0为现实事件发生的时间点。
T1为扩展现实设备通过视频透视,在显示屏上显示此事件的时间点。
视频透视的光子到光子延时特征
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/PTPlatency_without_beating.png/260px-PTPlatency_without_beating.png)
对于理想的XR设备,其输入信号、链路传输、最终显示过程为理想情况,没有任何不稳定因素,此时光子到光子延时应为一平稳的分布。
考虑到视频透视技术通过XR设备的摄像头来捕获外界环境,Camera每帧具有特定的曝光时长和帧时长。此时,PTP延时具有以下特征:PTPlatency和测试事件在Camera一帧时长中的发生位置(可以用相位来表示)有关。
即对于间隔一定时间发生的事件event1和event2,若Camera在同一帧曝光下捕获测试事件,则会在同一个时刻(T_readout)被系统传输到后链路,并最终在t_end时刻被同时点亮,二者PTP延时存在差别 Δt = t2 - t1。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/98/%E7%8E%B0%E5%AE%9E%E4%BA%8B%E4%BB%B6%E5%8F%91%E7%94%9F%E5%90%8Ecamera%E6%9B%9D%E5%85%89%E5%B9%B6%E5%87%BA%E5%9B%BE%E7%9A%84%E6%97%B6%E5%BA%8F%E5%9B%BE%E5%92%8C%E6%9C%BA%E7%90%86.png/418px-%E7%8E%B0%E5%AE%9E%E4%BA%8B%E4%BB%B6%E5%8F%91%E7%94%9F%E5%90%8Ecamera%E6%9B%9D%E5%85%89%E5%B9%B6%E5%87%BA%E5%9B%BE%E7%9A%84%E6%97%B6%E5%BA%8F%E5%9B%BE%E5%92%8C%E6%9C%BA%E7%90%86.png)
所以,不同的相位下,PTP延时特征表现为随机的散点结果,其随机的范围为一帧(对于camera为90帧的XR设备来说,其PTP延时波动范围为1/90s = 11.11ms)。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/32/PTPlatency_without_random.png/328px-PTPlatency_without_random.png)
光子到光子延迟测试方法
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/%E4%B8%8D%E5%90%8C%E6%B5%8B%E8%AF%95%E9%A2%91%E7%8E%87%E4%B8%8B%EF%BC%8CPTP%E5%BB%B6%E6%97%B6%E6%8B%8D%E9%A2%91%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%BB%93%E6%9E%9C%EF%BC%88f_beat_%3D0.005HZ%EF%BC%89.png/310px-%E4%B8%8D%E5%90%8C%E6%B5%8B%E8%AF%95%E9%A2%91%E7%8E%87%E4%B8%8B%EF%BC%8CPTP%E5%BB%B6%E6%97%B6%E6%8B%8D%E9%A2%91%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%BB%93%E6%9E%9C%EF%BC%88f_beat_%3D0.005HZ%EF%BC%89.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9a/%E4%B8%8D%E5%90%8C%E6%B5%8B%E8%AF%95%E9%A2%91%E7%8E%87%E4%B8%8B%EF%BC%8CPTP%E5%BB%B6%E6%97%B6%E6%8B%8D%E9%A2%91%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%BB%93%E6%9E%9C%EF%BC%88f_beat_%3D0.01HZ%EF%BC%89.png/313px-%E4%B8%8D%E5%90%8C%E6%B5%8B%E8%AF%95%E9%A2%91%E7%8E%87%E4%B8%8B%EF%BC%8CPTP%E5%BB%B6%E6%97%B6%E6%8B%8D%E9%A2%91%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%BB%93%E6%9E%9C%EF%BC%88f_beat_%3D0.01HZ%EF%BC%89.png)
为了严格测试出系统的最大、最小和平均延迟,必须控制测试事件在Camera的一帧时长中,以一种扫描的形式,从前往后进行采样。
这个扫描的形式,我们可以用拍频的原理来实现:即控制测试事件的发生频率与被测设备(Device Under Test,简称DUT)的Camera帧率之间有轻微的差异,使得每次测试事件在Camera的一帧时长中的发生位置——可以用相位表示——逐渐发生往前或者往后的移动。最后得到如下的拍频测试结果,并且拍频的频率满足公式(对应下图两个数据中不同的拍频周期):
PTP延时的测试结果,应该包含最小值、最大值和平均值。[2]
各种扩展现实设备的光子到光子延迟
[编辑]苹果宣称其Apple Vision Pro的光子到光子延迟在12 毫秒内 [3]
参考资料
[编辑]- ^ Xiao, Longyun; Jin, Wangzan; Wang, Qining; Zhao, Lei. 46‐5: Photon‐to‐Photon Latency Test Solution to Video See‐Through of Mixed Reality Headset. SID Symposium Digest of Technical Papers. 2024-04, 55 (S1). ISSN 0097-966X. doi:10.1002/sdtp.17099 (英语).
- ^ XLY. 穿越视界的毫秒挑战:PTP延时测试. 微信公众平台. [2024-09-26].
- ^ Apple Vision Pro - 技术规格. Apple (中国大陆) - 官方网站. [2024-08-19] (中文(中国大陆)).