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Calibration de la luminosité de l'écran du HoloLens2
Les calculs suivants se basent tous sur les formules déterminées ici : lightbooth
Sources Etendues
Taux de réflexion de la case/zone blanche/grise regardée : R
Transmittance de la visière HoloLens2 : T
Color Checker utilisé
Dans ce tableau, c'est la colonne Y pour les cases grises qui nous intéresse
Sur la base de ce tableau, les réflectances des cases sont respectivement, de gauche à droite
(0.9131, 0.5894, 0.3632, 0.1915, 0.0883, 0.0311)
Illumination par la boite à lumière de LL lux
Réglage de la luminosité écran HoloLens 2 : au maximum
Luminosité Surfacique de la zone/case si elle était parfaitement réfléchissante LL/2Pi candela/m²
Luminosité Surfacique de la zone/case blanche/grise regardée au travers de la visière T x R x LL /2Pi candela/m²
Y = T x R x LL / 2Pi candela/m²
est la brillance de la surface réfléchissante telle que vue au travers de la visière.
On règle LL jusqu'à ce que cette brillance soit identique à celle d'un carré blanc de synthèse 3D affiché dans le HoloLens.
Alors, on saura que la luminance de l'écran de l'HoloLens 2 est Y.
Illumination réglée avec la boite à lumière LL lux
Taux de réflexion de la case regardée (1eme case en bas à gauche, case blanche) R = 0.9131
Transmittance Visière HoloLens2 T = 0.4 1)
Y = 0.9131 x 0.4 x 1800 / 2Pi = 104.6 candela/m² (aka nits)
cela donne une idée de la luminosité à atteindre dans le casque. On reste en dessous des 500 nits. On ne pourra donc pas avec cette méthode utiliser le lightbooth pour comparer les luminosités de 100 à 500 nits.
Utilisation de la lune comme source étendue de brillance connue.
La pleine lune au zenith produirait un éclairement de 0.37 à 0.423 lux (cf How bright the moon). 
Il nous faut maintenant convertir cela en candela/m².
Données
- (1) Eclairement par la lune 0.4 lux
- (2) Distance à la lune ~368000 km
- (3) Rayon de la lune ~1736 km
(1) & (2) –> 5.41696e+16 candela en utilisant ce lux to candela calculator
(3) –> Surface du disque lunaire : 9.467e12m² (on traite la lune comme un disque plat)
(1) & (2) & (3) –> 5721 cd/m² (aka nits).
A comparer aux 6000 nits indiqués ici
La pleine lune a une brillance surfacique de 6000 nits. Soit 2400 nits au travers de la visière. Pour retrouver les 500 nits que le HL2 est sensé produire, il faudrait qu'elle soit atténuée d'un facteur 4.8 par l'atmosphère, ce qui se produit à une hauteur angulaire d'à peu près 19.8° (cf table d'attenuation)
Ces comparaisons avec la lune seront surement plus précises.
Une première comparaison le 16 avril 2022 à 22h30 avec un ciel bien dégagé à Paris, 16° d'altitude a montré que même à cette altitude, le HL2 n'est pas en mesure d'atteindre cette luminosité. Cette hauteur angulaire de 16° devrait pourtant donner une luminosité de seulement 388 nits (cf feuille de calcul), ce qui est moins
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Table des mesures en éclairage TL84 (seul mode permettant de régler l'illumination jusqu'à 200 lux
Using TL84 light and 100% Brightness Level set on HMD
First series of measurements
| alpha | Illumination (luxmeter) |
|---|---|
| 0.14 | 23 |
| 0.3 | 386 |
| 0.42 | 550 |
| 0.47 | 896 |
| 0.5 | 1210 |
| 0.61 | 1226 |
Second series of measurements
| alpha | Illumination (lightbox) |
|---|---|
| 0.25 | 500 |
| 0.31 | 760 |
| 0.34 | 1000 |
| 0.39 | 1257 |
| 0.44 | 1500 |
| 0.47 | 1794 |
Using TL84 light @ 1018 Lux Tuning alpha for each brightness level set on HMD
There are 11 levels of brightness, names 0 to -11 below
A brightness attenuation is set on the HMD, alpha is tuned in order to equalize the brightness
| alpha level needed to equalize | attenuation set on HMD |
|---|---|
| 0.44 | 0 |
| 0.58 | -2 |
| 0.68 | -4 |
| 0.8 | -6 |
| 0.87 | -7 |
| 1 | -8 |
Using TL84 light and 100%-5steps Brightness Level set on HMD
| alpha | Illumination (lux) LL |
|---|---|
| 1 | 1226 |
Using DL65 light and 100%s Brightness Level set on HMD
| alpha | Illumination (lux) LL |
|---|---|
| 0.61 | 1550 |
Sources Ponctuelles de la taille d'un pixel
L = Prad² x Y lux où Y est la luminance de écran
et la Magnitude Apparente (stellaire) équivalente Mag = -Log10(L)/0.4-14.18
Taille du pixel HoloLens 2 : 31.58 pix/° at the center of the image
Luminance écran HoloLens 2 = ~ 500 nits
Prad² = (1/31.58*Pi/180)² = 305.443e-9 radians²
L = Prad² x Y lux = 152.7e-6 lux
Mag = -Log10(L)/0.4-14.18 = -4.63
Il faut comprendre cela comme suit :
Si on regarde un objet céleste de magnitude stellaire -4.63, il éclaire l'œil comme un pixel du HoloLens 2 éclaire l'œil.
La sensation sera vraiment identique si l'objet a une taille angulaire très proche de celle d'un pixel : 1/31.58 = 0.0316° (1.9' == 113“ d'arc)
Jupiter a une taille angulaire de 30” - 50“ avec une magnitude de -2.7 et une luminance de 800 nits, 266.6 nits derrière la visière.
Mieux : A son maximum de luminosité, Venus à une taille angulaire de entre 9.7” et 66“ d'arc et une magnitude de -4.6.
Il sera quand même intéressant de comparer le réglage de luminosité qui donne la même sensation.
Selon Karl Guttag
The HL2 has 11 brightness levels, and there is an up and down button to adjust the brightness level. Using a camera, a very roughly estimate the center area of the display’s brightness of the 11 levels are 16, 38, 59, 91, 113, 140, 221, 291, 360, 414, and 538 nits. Most of the pictures used in this series were taken with the brightness three levels below the maximum (very approximately 291 nits). This brightness level brightness seemed reasonably comfortable and appeared to be about a little brighter than a 200 nit computer monitor (used to also “calibrate” the camera exposure readings).
liens de référence
https://www.babelcolor.com/colorchecker.htm
http://www.rags-int-inc.com/phototechstuff/macbethtarget/
https://kguttag.com/2020/08/01/hololens-display-evaluation-part-5-poor-intensity-control/
https://contrastchecker.online/color-relative-luminance-calculator