T∕CVIA 156-2025 T∕DTIA 011-2025 视频透视型虚拟现实(VST-VR)显示设备光学性能测量方法

ICS31.120CCSL50视频透视型虚拟现实(VST-VR)显示设备光学性能测量方法VideoSee-ThroughVirtualReality(VST-VR)displaydevices—measurementmethodsofopticalperformance2025-03-24发布2025-03-24实施T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 25测试要求 5.1测试环境 5.2测试前准备 5.3测试装置 5.4测量位置 46测试方法 6.1视频透视亮度 6.2视频透视色度 6.3视频透视亮度对比度 86.4视频透视视野 6.5视频透视分辨率 6.6视频透视运动伪影 附录A（规范性）视频透视显示图像测试参考图像 附录B（规范性）视频透视背景图像测试参考图像 附录C（资料性）视频透视型虚拟现实显示设备光学性能测试报告格式 19 21IT/CVIA156-2025T/DTIA011-2025本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国电子视像行业协会和国家新型显示技术创新中心共同提出并归口，本文件起草单位：新型显示与视觉感知石城实验室、东南大学、苏州科技大学、南京信息工程大学、南京工业职业技术大学、上海大学、苏州弗士达科学仪器有限公投资有限公司、安徽润景信息科技有限公司。本文件主要起草人：张宇宁、张跃渊、吴梅、何乃龙、夏振平、郝亚斌、冯晓曦、潘江涌、沈忠文、贾庆生、魏伟、彭健锋、董敏、宋立、王丽茜、刘新晓、刘荣华、夏新星、于瀛洁、叶森宇、陈达、张丽。本文件为首次发布。T/CVIA156-2025T/DTIA011-20251视频透视型虚拟现实(VST-VR)显示设备光学性能测量方法的术语和定义以及亮度、色度、视场角等具体参数的测试方法。本文件适用于采用视频透视技术的虚拟现实显示设备的设计、开发、生产、性能检测等。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T15084-2022GB/T38258-2019GB/T38259-2019T/CARA0004-2022JJF1990—2022积分球式标准光源校准规范IEC63145-20-10:2020Fundamentalmeasurementmethods–OpticalpropertiesIEC63145-20-20:2019Fundamentalmeasurementmethods–ImagequalityIEC63145-22-10:2020Eyeweardisplay-Part22-10:SpecificmeasurementmethodsforARtype-OpticalpropertiesIEC63145-22-20:2020Eyeweardisplay-Part22-20:SpecificmeasurementmethodsforARtype-ImagequalityBSENISO11664-2-201比色法.CIE标准光源3术语和定义GB/T38259-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1视频透视型虚拟现实显示设备videosee-throughvirtualreality(VST-VR)displaydevices通过安装在头戴设备上的摄像机来捕捉外界环境，并将其与计算机生成的人工内容进行混合，实现真实世界图像和虚拟显示图像叠加显示的设备。3.2视频透视背景图像videosee-throughbackgroundimages视频透视型虚拟现实显示设备通过摄像机捕捉后，显示在虚拟显示图像之后的作为显示背景的图像。T/CVIA156-2025T/DTIA011-202523.3视频透视显示图像videosee-throughdisplayimages视频透视型虚拟现实显示设备作为虚拟现实设备显示的人工图像内容，混合显示于视频透视型背景图像前方。3.4视频透视亮度videosee-throughluminance视频透视设备背景图像显示亮度。3.5视频透视色度videosee-throughchromacity视频透视设备背景图像显示色度。3.6视频透视亮度对比度videosee-throughluminancecontrast视频透视背景图像与视频透视显示图像混合时的亮度比值。注：包括视频透视白场亮度对比度、视频透视暗场亮度对比度。3.7视频透视视野videosee-throughfieldofvision视频透视型虚拟现实显示设备借助摄像机捕获的外部环境三维空间范围。【来源：GB/T15084-2022，有修改】3.8视频透视分辨率videosee-throughresolution视频透视型虚拟现实头戴式显示设备整体显示中由感知系统分辨出来的最小细节。注：包括视频透视背景图像分辨率及视频透视显示图像分辨率。【来源：GB/T15084-2022，有修改】3.9视频透视运动伪影videosee-throughmotionblur视频透视型虚拟现实显示设备仅显示视频透视背景图像模式，外界环境或使用者发生位移导致背景图像的模糊痕迹。4缩略语下列缩略语适用于本文件。DUT：待测设备(DeviceUnderTest)FOV：视野(FieldOfVision)LMD：光测量装置(LightMeasuringDevice)MD：混合显示(MixedDisplay)NED：近眼显示设备(NearEyeDisplay)PPD：每度像素数(PixelsPerDegree)VR：虚拟现实(VirtualReality)T/CVIA156-2025T/DTIA011-20253VST：视频透视(VideoSee-Though)VST-VR：视频透视型虚拟现实设备(VideoSee-ThoughVirtualReality)5测试要求5.1测试环境5.1.1大气条件测试环境大气条件应满足如下要求：——温度：24±5℃;——气压：84~106kPa；——湿度：25~80%RH。5.1.2测试条件测试环境应采取遮光措施，减少标准光源杂散辐射影响。周围环境应无影响测量系统正常工作的杂散辐射、机械震动和电磁干扰。5.2测试前准备5.2.1预热一般情况下，DUT预热时间应不少于20分钟。测试开始时需保证DUT能显示稳DUT在标准温度和湿度的条件下为无冷凝状态。5.2.2电源50%。5.2.3屏幕测量点一般情况下，屏幕上的标准测量点为屏幕中心，其他情况需在测试报告中进行标注说明。【参考：IEC63145-20-10:2019；IEC63145-20-20:2019】5.2.4显示模式一般情况下，屏幕显示模式在整个测量过程中不得改变控制，且如果有多种显示模式，必须在报告中标明操作用的显示模式。5.3测试装置5.3.1光学测量装置(LMD)是集多功能为一体的光学检测设备。T/CVIA156-2025T/DTIA011-20254光学测量装置应满足以下要求：——波长范围：覆盖380~780nm；——波长精度：≤0.4nm；——角像素密度：≥DUT角像素密度的4倍；——测试重复精度：亮度≤5%、色度(±0.002,±0.002)。5.3.2视频透视背景图像装置视频透视背景图像装置仅用于固定标准测试卡，或仅用于显示标准测试卡。设备不具有计算系统，设备具备为视频透视背景图像提供全视野标准测试卡的功能。5.3.3标准光源测试所用标准光源应符合JJF1990—2022中校准规定。5.4测量位置5.4.1测量装置位置测试装置位置摆放如图1，测试装置由DUT设备放置台、LMD设备放置台及视频透视背景图像装置三部分构成，具体内容如下：——DUT设备放置台：由一个双轴（具体为θ、φ两轴）测角仪、一个正交三维（具——LMD设备放置台：采用金属支架将LMD固定在VST-VR的后侧；——视频透视背景图像装置：在VST-VR前放置的支架，将测试过程中使用的标准测试图样放置于装置靠VST-VR一侧，矩形支架对角线交点与LMD镜头固定在同一水平线上。P表示VST-VR使用眼点位置，Ψ为测试过程中移动的方位角，α为测试过程中移动的仰角。标引序号说明：1——待测设备(DUT)水平法线X方向2——待测设备(DUT)水平法线Y方向3——待测设备(DUT)垂直法线Z方向T/CVIA156-2025T/DTIA011-202554——光测量装置（LMD）5——视频透视背景图像装置6——标准光源7——正交三轴平移平台8——双轴测角仪图1测量装置位置图5.4.2测量点位置本文件定义了类矩形、类圆异形两种背光方案下VST-VR光学性能测量点位置，在对VST-VR光学进行报告时，需表明选取的测量方案及件对两种背光方案中的测量点进行逐一编号。如果涉及到编号外的测量点，需要在测试报告中明确标注说明。5.4.2.1类矩形本文件为类矩形显示测量点进行如下定义，对类矩形显示的VST-VR测量点选取外的测量点，需在测试报告中明确标注说明。图2类矩形显示测量点位置5.4.2.2类圆异形本标准为类圆异形显示测量点进行如下定义，对类圆异形显示的VST-告中明确标注说明。T/CVIA156-2025T/DTIA011-20256图3类圆显示测量点位置6测试方法6.1视频透视亮度6.1.1测试图像6.1.2测试步骤视频透视型虚拟显示设备的亮度均匀性需在能显示的最大亮度下进行评价。该特性的测试应按照以下步骤进行：1)DUT视频透视虚拟显示图像为全白图像；2)依次调节DUT视频透视背景显示为不同灰度图像序列（图B.13)调节LMD位置，将其聚焦于DUT显示镜片中心处；4)测量不同测试位置点Pi处的亮度Li(0<i<n，n=9或12)；5)测量不同视频透视背景显示下的混合显示亮度MDg(g=1,2,3,4,5,6,7,8)；6)计算MD的亮度均匀性Ug，见式(1)。MDgM——混合背景模式下亮度的最大值；MDgA——混合背景模式下亮度的平均亮度值，计算公式见式(2)。6.1.3测试报告VST-VR设备的亮度测试报告应包含以下内容：2)VST-VR选取的不同测试点位置Pi及亮度Li；3)混合背景模式亮度的最大值MDgM；4)混合背景模式亮度的平均亮度值MDgA；T/CVIA156-2025T/DTIA011-202575)混合背景模式亮度均匀性Ug。6.2视频透视色度6.2.1测试图像测试图像需标注。测试过程中应采用符合BSENISO11664-2-201的标准光源。6.2.2测试步骤该特性的测试应按照以下步骤进行：1)DUT视频透视虚拟显示图像为全白图像；2)DUT视频透视背景显示为全白场标准测试卡（图B.2）；3)调节环境标准光源，控制标准测试卡反射CIE1976标准三基色（图A.6、A.7、A.8以下以红色(R=255,G=0,B=0)为例；4)调节LMD位置，将其聚焦于DUT显示镜片中心处；5)计算Pi点处的色坐标(U',V')及色差△U'V'，见式(3)、(4)，采用CIE1976USC色坐标计算公式；(x,y)——采用CIE1976的色品坐标；△U'V'——色差；其中，色差最大值△U'V'max作为数实融合的VST-VR色彩还原度的指标；6)依次更换其他标准光源，控制标准测试卡反射绿、蓝三基色，重复步骤2)~4)，记录不同情况下的色坐标。6.2.3测试报告VST-VR设备的色度测试报告应包含以下内容：1)不同测试点位置Pi及色坐标(U',V')；2)色差最大值△U'V'max。6.3视频透视亮度对比度6.3.1测试图像测试图像需标注。6.3.2测试步骤该特性的测试应按照以下步骤进行：T/CVIA156-2025T/DTIA011-202581)DUT视频透视背景显示为标准全白场测试卡（图B.32)DUT虚拟场景显示白底棋盘格测试图像（图A.13)采用LMD测量Pwi(0<i<n)的亮度值；4)DUT虚拟场景显示黑底棋盘格测试图像（图A.25)采用LMD测量PBi(0<i<n)的亮度值；6)计算混合背景的对比度(CRi)，见式(5)。LBi——采用黑底棋盘格测试图像下，不同测试点位置PBi的亮度值。7)更换DUT视频透视背景显示为全黑场标准测试卡（图B.4重复步骤2)~4)，记录不同情况下的混合背景对比度。6.3.3测试报告VST-VR设备的对比度测试结果报告应包含以下内容：1)DUT视频透视背景显示为全白场标准测试卡时，对<i<n2)DUT视频透视背景显示为全黑场标准测试卡时，对应测量点处的亮度值LBi（0<i<n3)步骤1)条件下视频透视型设备的亮场对比度CRi。4)步骤1)条件下视频透视型设备的暗场对比度CRi。6.4视频透视视野6.4.1测试图像测试图像需标注。6.4.2测试步骤该特性的测试过程中应设定阈值为建议值，如实际测量过程中采用其他阈值应在报告中说明。该特性的测量应分为虚拟显示FOV测量和背景显示FOV测量两种情况，其中虚拟显示测量方法见IEC63145-20-10:2020，视频透视设备背景场景FOV的测试应按照以下步骤进行：1)VST-VR关闭虚拟场景，仅显示外界真实环境，在真实场景中放置图B.5所示测试图卡；2)将LMD对准VST-VR的中心，调节视频透视型设备使得背景显示图像清晰可3)将图B.5的标准测试卡放于在标准测试背景装置中，调节DUT与LMD使测试4)旋转LMD的方位角，从中心向向左或向右端水平（保持仰角，α=0）到亮度降低到标准阈值(50%)的点，记录两端水平角度ΨL和ΨR。T/CVIA156-2025T/DTIA011-20259到到左每5)旋转LMD的俯仰角，从中心垂直向上或向下旋转（保持方位角，Ψ=0直下侧的角落(≥45°倾角)，直到亮度降低阅读的标准阈值（最大亮度的50%）。记录个方向角的水平角度(ΨTL,αTL)和(ΨBR,αBR)，以及垂直角度(ΨTR,αTR)和(ΨBL,αBL)。7)DUT背景显示的视野的计算如式(6)。8)DUT虚拟显示图像视野测试方法参照IEC63145-20-10:2020，测试图像采用6.4.3测试报告VST-VR设备虚拟显示视场角测试结果报告见IEC63145-20-10:2020，VST-VR备的背景显示视场角测试结果报告应包含以下内容：1)全白场背景显示的最大亮度LvMo；3)LMD转动后的两端水平角度ΨL和ΨR；4)LMD转动后的两端垂直角度αT和αB；5)DUT的背景显示Ab；6)运动平台初始位置；7)运动平台转动后位置；8)运动平台转动后位置与初始位置之差。6.5视频透视分辨率6.5.1测试图像用其他测试图像需标注。6.5.2测试步骤VST-VR的分辨率受相机捕获相机数量影响，同时需测量VST-VR光学系统放大数。该特性的测试应按照以下步骤进行：1)记录厂家报告分辨率，或通过拆解测试VST设备外界相机分辨率为RC；2)将LMD聚焦DUT虚像距离位置，DUT仅显示外界环境图像，在背景图像装上放置分辨率标准测试卡（图B.6多点测量计算显示分辨率RD，见式(7)。式中：RD——显示分辨率；LM——显示视野内最大亮度值；Lm——显示视野内最小亮度值。3)根据6.4确定DUT背景显示的FOV为θ;4)测量两个显示镜片的中心间距D；单位厘米(cm)；(6)附设采倍置(7)T/CVIA156-2025T/DTIA011-20255)计算VST-VR背景显示图像分辨率(R)，见式(8)。式中：R——VST-VR分辨率；RC——VST设备外界相机分辨率；RD——背景显示分辨率；M——VST-VR镜片光学放大倍数；D——两个显示镜片的中心间距；θ——DUT背景显示图像的FOV。6)DUT虚拟显示图像分辨率测试方法参照IEC63145-20-10:2020，测试图像采用附录A.4。6.5.3测试报告VST-VR设备的数实融合分辨率测试结果报告应包含以下内容：1)VST设备外界相机分辨率为RC；2)DUT虚像距离位置；3)外界环境显示分辨率RD；4)DUT真实场景的FOV；5)VST设备显示镜片的中心间距D；6)VST-VR数实融合分辨率R。6.6视频透视运动伪影6.6.1测试图像6.6.2测试方法该特性的测试应按照以下步骤进行：1)将LMD聚焦于DUT虚像距离位置，DUT仅显示视频透视背景图像；开口率计算见式(9)；O——开口率；h——白块长度；H——显示长度。4)按6.1计算DUT中心亮度值Li；5)按6.3计算DUT中心对比度Ci；6)通过高速相机记录运动白块视频；7)计算VST-VR的运动伪影程度Sm，见式(10)。T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025Sm——VST-VR的运动伪影程度；Li——DUT中心亮度值；Ci——DUT中心对比；Mi——第i个像素的运动矢量。6.6.3测试报告VST-VR设备的数实融合运动伪影测试结果报告应包含以下内容：1)DUT虚像距离位置；3)DUT中心亮度值Li；4)DUT中心对比度值Ci；6)VST-VR的运动伪影程度Sm。T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025（规范性）视频透视显示图像测试参考图像图A.15*5白底棋盘格测试图图A.25*5黑底棋盘格测试图T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025图A.3FOV测试参考图像图A.44像素线对测试图T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025（规范性）视频透视背景图像测试参考图像图图B.18级灰度标准测试卡[4]图B.224色标准测试卡图B.3全白场(100%白)标准测试T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025图B.4全黑场(100%黑)标准测试卡图B.5FOV标准测试卡T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025图B.7运动伪影测试序列[4]T/CVIA156-2025T/DTIA011-2025No.xxxxxxxxxxx（资料性）视频透视型虚拟现实显示设备光学性能测试报告格式页X共页X测试编号：证书编号：产品名称：生产单位：委托单位：样品数量：外观检查