XR终端设备测试分为几个部分？

按照对XR终端设备基本要求到高阶性能到舒适性要求构建测试指标体系，可将 XR 终端设备测试分为常规测试、静态测试、动态测试和用户体验四部分。

一、常规测试

常规测试主要是指移动通信电子产品的通用性测试项，是电子产品的基本要求，也是设备出厂前所进行的必须测试项，主要包括可靠性、电磁兼容、电气安全、辐射暴露、天线性能、隐私合规和信息安全等。

1.可靠性 对于电子产品功能、性能影响大的除电子产品本身电气性能外，环境、应力是主要的因素之一，可靠性测试对XR 终端设备是必不可少的，主要评估设备在贮存、运输、使用过程中的综合环境因素作用下，能实现预定的性能和功能且不被破坏的能力。可靠性测试包括气候可靠性和机械可靠性，除此之外还需要对设备材料进行腐蚀和耐久性实验。

2.电磁兼容 电磁兼容性（EMC）是电气工程的一个分支，涉及电磁能的意外生成，传播和接收。EMC 测试是包括欧盟、美国、中国在内等国家或地区针对电子产品市场准入的强制性要求。电磁兼容要求主要包含电磁骚扰和电磁敏感性。电磁骚扰测量设备正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰是否超过一定的限值，测试根据传播途径又分为传导发射和辐射发射测试。电磁敏感性测量设备对所在环境中存在的电磁骚扰是否具备一定电磁耐受性的能力。测试分为静电放电抗扰度，射频电磁场辐射抗扰度，电快速瞬变脉冲群抗扰度，浪涌（冲击）抗扰度，射频场感应的传导骚扰抗扰度，电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度等项目。

3.电气安全 自2023年8月1日起，XR终端设备的安全应遵守GB4943.1-2022《音视频、信息技术和通信技术设备 第一部分：安全要求》的相关要求，主要包括机械引起的伤害、热灼伤、声光辐射能量源的安全要求。XR 终端设备应具有足够的机械强度，保障设备在可能的操作时不会产生危险，应承受 3 次 1000mm±10mm 高度的跌落到水平表面试验台的冲击；XR 终端设备在正常工作条件下，设备的绝缘材料的温度应符合标准 5.4.1.4 限值要求，对于可触及零部件温度应符合标准9.3 限值要求；在使用耳机时，声学输出应≤100dB 等。

4.辐射暴露 辐射暴露（SAR）测试适用于具备WiFi、蓝牙通信或者支持蜂窝通信的 XR 终端设备。根据 GB21288《移动电话电磁辐射局部暴露标准》规定移动电话的电磁辐射暴露限值为：任意10g 生物组织、任意连续 6min 平均比吸收率（SAR）值不得超过2.0W/kg。辐射暴露测试主要为了避免使用者受到短期和长期、连续和不连续的射频电磁场曝露，造成对健康的不利影响。 5.天线性能 XR 设备的天线性能（OTA）直接影响设备的无线通信性能，即无线通信设备的收发性能，如果设备的天线性能不好，则设备容易出现通信中断、通信连接不稳定、画面不流畅或卡顿等现象，造成用户体验差。OTA 是从三维空间角度测试评估整机的通信性能，模拟产品的无线信号在空气中的传输场景，并将产品内部辐射干扰、产品结构、天线因素、射频芯片收发算法，以及人体影响等因素考虑进去，从产品整机角度评估整机的发射与接收性能的好坏。

6.隐私合规和信息安全 XR 终端在处理用户个人信息和其他数据时，必须遵循合法、正当和必要的原则。XR 终端上应用的违规收集、使用个人信息及超范围收集个人信息等问题，将直接影响到 XR 终端的使用和推广，而这些问题这也正是广大人民群众关注的用户权益痛点问题。在安全方面，XR 终端应满足 YD/T 2407-2021《移动智能终端安全能力技术要求》。XR 终端应通过硬件安全能力、操作系统安全能力、外围接口安全能力、应用软件安全要求、用户数据安全保护能力要求等 5 个层面的安全能力测评，同时积极推进行为记录、权限最小化等更高级别安全功能建设，确保用户在事前、事中、事后三个阶段的可知可控。

二、静态测试

静态测试主要指将网络环境因素弱化，偏重影响端侧性能的测试，主要包含光色类、成像质量、AR 特异性、定位追踪、软件、外设和VST 方面的测试指标。 1.光色类 对于显示类型设备光色类指标，业内存在着成熟的评价体系以及指标，如亮度、色彩、对比度等，典型指标包括：亮度主要测试暗室环境下头戴式显示设备显示纯白图像（灰度为最大值）时能提供的最大亮度值。为了让佩戴者观感舒适或者满足特定的使用场景，需要头显提供合适的亮度范围。VR 设备因为具有视觉封闭性，常见的亮度范围是 80-150 nit。AR 设备需求的亮度范围会受到使用场景以及镜片透过率的双重影响。观景模式下的Birdbath方案常见亮度范围在 100-300nit，光波导方案亮度大于1000nit。对比度高能提供更生动的显示画面，观感也更好。XR终端的对比度主要取决于所使用显示屏类型以及光学方案。不同的屏幕类型与光学方案组合，可能带来不一样的对比度。基于对显示屏特性以及用户侧视觉体验的考虑，对比度分为亮暗场对比度和棋盘格对比度。亮暗场对比度指头戴式显示设备显示元件中心位置在纯白图像（大亮度）和纯黑图像（小亮度）下的亮度的比值。棋盘格对比度是指头戴式显示设备白色区域中心亮度平均值与黑色区域中心亮度平均值的比值。下图为棋盘格对比度测试图。

色度和色域考察 XR 终端的色彩表现能力。色度是不包括亮度在内的颜色的性质，它反映的是色彩的准确性，通常需满足主流色彩空间 sRGB 以及 display-p3 等。色域即 XR 终端所能表现的颜色范围，覆盖面积越大，表示可以显示的颜色组合越多。色度均匀性考察眼点位置被测设备色度均匀程度。此指标同时考察眼盒（Eye-box）中心位置处色彩的一致性。亮度均匀性考察眼点位置被测设备亮度均匀程度。此指标同时考察眼盒中心位置处亮度的一致性。 双目亮度一致性指 XR 显示设备输出最大亮度时，双目显示的亮度差异。

2.成像质量 针对成像质量的评价是近眼显示技术相对于一般显示技术来说稍显特别的评价，但是对于成像质量的评价也是有迹可循的，业内主要参考摄像头或投影仪等设备的评价项目，对显示内容的分辨率、畸变、FOV 等进行相关测试和评估。同时，结合XR 类设备具备独特的显示特性，提出了以下测评指标： 视场角（FOV）是指头戴式显示设备所形成的虚拟图像中，人眼可观察到图像的边缘与观察点（人眼瞳孔中心）连线的夹角。视场角决定了虚拟图像在佩戴者眼中占据了多大的视野范围。VR设备为了追求良好的沉浸感，一般都会提供较大的视场角，比较常见的视场角范围是 90°- 120°。部分高端 VR 设备声称会把视场角做到220°。由于光学技术的局限性，AR 设备的视场角一般较小，常见的范围是20°-50°，也有能做到 90°的 AR 设备，但设备体积相对较大，携带不便。虚像距离是指 XR 显示设备所成虚像平面到出瞳（人眼瞳孔）的距离，和 XR 终端的屈光度成倒数关系。对于固定屈光度的VR设备虚像距离一般设置在 2m 至无穷远，目前，可调节屈光度的VR设备虚像距离设置在 0.125m 至无穷远，AR 设备可调范围为0.133m至无穷远。

眼盒是指在出瞳平面内能够看全整个图像的人眼可移动的范围。常规光学设计，VR 眼盒范围大多是圆形，故该测试指标也叫做出瞳直径。VR 设备的出瞳直径一般在 6-10mm，AR 设备的眼盒范围为矩形，眼盒范围较 VR 设备偏大，二维光波导方案的眼盒范围可达到20*15mm。 瞳距是指 XR 显示设备左、右两个光学系统光轴之间的距离。瞳距范围包含瞳距以及眼盒范围。合适的瞳距可以让观看者获得最佳观看体验。眼睛瞳孔偏离光轴越多，观看体验越差。有统计显示，人类的双眼内瞳距以 63.5mm 为中心呈近似正态分布。因此对于固定瞳距的头戴设备，一般将设备瞳距设置为 63-65mm。为满足广泛人群的使用需求，瞳距范围一般需满足 56-72mm。出瞳距离是指出瞳平面与光轴交点到头戴式显示设备的光学目镜镜片外表面（靠近人眼一侧）的距离。对于采用Birdbath 方案的AR 设备，出瞳距离为出瞳平面与光学系统最后一片镜片表面的距离。为了让人眼能舒适地（比如不让眼睫毛触碰到镜片）观看虚拟画面，需要有合适的出瞳距离。对于不兼容戴眼镜用户的VR头显，出瞳距离至少要大于 8mm。而对于兼容戴眼镜用户的VR 头显，出瞳距离一般会大于 15mm。AR 设备的出瞳距离会更远一些。

图像畸变是指成像过程中所产生的图像像元的几何位置相对于参照系统发生的挤压、伸展、偏移和扭曲等，使图像的几何位置、尺寸、形状、方位等发生的改变。如果图像存在较明显的畸变，会使图像看起来失真严重。若观看静态图片会降低观感体验，若观看动态图片容易造成眩晕感。因此，当下的头显一般都会在显示时用软件将畸变矫正到一个很低的水平。XR 终端的图像畸变一般需满足<3%。屏幕分辨率是指XR显示设备显示元件纵横向上的有效像素个数。屏幕分辨率越高，佩戴者看到的图像就越细腻，如果屏幕的分辨率较低，可能会有纱窗效应出现。作为大视场角的VR 设备，单目1600（像素）×1600（像素）分辨率已属于较低配置，当前主流是单目1920×1920（像素）或 2560×2560（像素）分辨率，部分高端设备甚至达到了单目 3840（像素）×3840（像素）分辨率。AR设备采用16:9的矩形屏比较多，主流分辨率是 1280（像素）×720（像素）和1920（像素）×1080（像素）。

有效分辨率是指XR终端经光学成像系统后能被人眼看到的像素数量。 显示刷新率是指屏幕上每秒内图像更新的次数。刷新率越高，图像就越稳定，对眼睛的影响也越小。刷新频率越低，画面变化时的图像闪烁和抖动的就越厉害，眼睛疲劳得就越快。刷新率另一方面影响了像素数据到成像的延迟，对于一个刷新率为90Hz1000/90=11ms 的成像时延，而 VR 头显的整体显示时延极限为20ms，在某些重度游戏体验场景下，若超过 20ms 用户会有明显的眩晕感甚至呕吐情况，并且刷新率越高，带来的头显的整体时延会越低。头戴式 XR 显示设备，60Hz 刷新率已成为基本门槛，更低的刷新率极易造成观看者眩晕。当前的头显主流支持 60Hz、72Hz、90Hz 甚至120Hz刷新率。 角分辨率（PPD）在用户视野中，沿某一方向，每个单位角度内能够看到的显示设备所输出像素的数量。角分辨率越高，观看者看到的图像越细腻，观感越好。一般认为，人眼的极限角分辨率为60PPD。VR 设备视场角越大，在一定屏幕分辨率下，角分辨率越低，当前的主流角分辨率为 25-30PPD。AR 设备由于视场角一般较小，角分辨率会更大一些，可以达到 20-50PPD。

像素缺陷是指 XR 终端成像画面上不能正常显示的像素点。一般包括亮点和暗点，亮点又称为不熄灭点，暗点是指在白色或灰色背景下，显示出黑色或灰色的像素点。 调制传递函数（MTF）表示光学系统对原显示图像对比度的还原率随着空间频率的变化而改变的关系。在一定空间频率下，MTF值越高，光学系统对原图的解析能力越强，清晰度越高。双目融合精度是双目画面的融合精度差，可能造成双目无法融合降低观感，造成眩晕。融合精度由双目显示系统的投影虚像水平偏差角、垂直偏差角、相对旋转角来表示。杂散光是指非有效像以外的杂光。VR 方案中菲涅尔镜片以及部分 AR 方案中的光机或光波导，这些都会产生杂散光，影响成像质量。可以通过光学设计的优化来减少，但难以完全消除。色散是指通过XR显示设备的光学系统观察图像像元产生的图像时，产生的不同颜色分离及色彩失真的程度。色散严重的话，容易在显示画面中看到彩色的边界。因此在光学系统存在较大色散情况时，头显一般都会在显示时用软件将色散矫正到一个很低的水平。鬼影是指成像光学系统中，像点附近有一个或者多个与像点相似的像的存在，这个除了像点之外的其它的像点统称为“鬼影”。在部分技术方案如 Pancake VR 镜片或者使用了多层介质的AR设备，鬼影现象很难彻底消除。鬼影在行业还没有统一的测试方法，很多是通过主观方式判断，客观测试可通过测量鬼像与主像的亮度、视角的差值。

三、动态测试

XR 业务不同于传统宽带视频业务，引入了交互和沉浸感。当用户转头或手柄操控时，实时渲染的画面需要及时的在XR终端上进行呈现，在考察终端本身能力的同时，也要考虑网络对XR业务的网络保障能力和端网的协同能力，端网协同主要考察串流/投屏和短距离两方面。

1. 网络保障 XR 业务在对带宽有要求的同时对网络传输的时延，抖动及丢包非常敏感。 （1）时延 时延是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间。VR 下行视频流以及 AR 上行流是XR 中重要的数据流，对网络传输速率等都有性能要求，此外，XR 应用对实时性和计算要求很高，例如语音识别、视线跟踪、手势感应、摄像头和传感器套件等都需要低延迟处理。

（2）时延抖动 时延抖动是一个用来描述网络传输拥塞所引起的端到端时延和分组延迟变化程度的指标。在网络通信中，由于网络拥塞或其他因素，数据包的传输可能会受到影响，导致数据包的到达时间不稳定，这就是抖动。抖动对于 XR 终端的音视频质量，会产生重要的影响。在视频传输中，高抖动会导致视频画面的抖动或者画面延迟，降低观看体验。在音频传输中，高抖动则会导致声音的不稳定，影响音频的清晰度和连续性。 （3）吞吐量 吞吐量是指单位时间内成功传送数据的数量，对于网络、设备、端口或其他设施而言，这是一个重要的指标。XR 终端的吞吐量一方面取决于底层物理网络的架构，另一方面还受到XR应用的码率影响，例如 VR 高清视频或 AR 游戏等。我们关注的测试指标是服务器和XR 终端之间数据传输时的上下行平均传输速率，通常以bps 来表示，即每秒传输的位数。

（4）丢包率 丢包率的计算是基于报文序列进行的，用来衡量在测试过程中丢失的数据包数量与发送的数据包数量之间的比率。丢包率与数据包长度和包发送频率有关，通常在吞吐量范围内进行测试。丢包率对XR终端的各种业务都会产生影响，特别是对音视频质量的影响较为明显。在视频传输中，高丢包率可能导致视频画面的断层、卡顿或者完全无法播放。在音频传输中，高丢包率则会导致音频质量下降，出现明显的杂音、断断续续的声音等问题。

2.串流/投屏 XR 应用内容相对稀缺且内容生态孤岛化，目前，通过串流/投屏方式使用 XR 终端，可以缓解内容稀缺的用户体验问题。串流/投屏是指在 WiFi、USB 连接或移动网络环境下，将电脑主机、智能手机等资源投射到 XR 终端上，在 XR 终端上进行用户体验。XR中串流/ 投屏技术的本质是以软件为途径，以高速网络为依托所实现的跨设备资源共享。用户可通过串流/投屏技术来打破资源平台的限制，具体表现为 VR 串流玩游戏，AR 投屏观影。串流/投屏主要从跟手性、视频流畅度、续航以及兼容性这四个方面进行测试，其中视频流畅度根据测试方法不同，又分为无参考测试和有参考测试。有参考测试，即 XR 终端播放带有帧标志位的参考视频并进行上述任意方式的投屏，通过HDMI 录制或采用高速摄像头拍摄投屏画面；无参考测试，即 XR 终端播放任意视频并进行上述任意方式的投屏，通过 HDMI 录制投屏画面。

3.短距离 XR 作为手机周边重要的扩展设备，与手机的互联极为重要，而互联均是基于 WiFi 和蓝牙进行，因此 WiFi 和蓝牙的技术指标对于与手机的互联体验尤为重要。目前，XR 终端与外设（手柄、手环等）主要通过蓝牙方式连接，为满足用户的实时交互体验，需测试蓝牙的数据传输性能和可靠性。另外 WiFi 作为家庭应用场景中主要的连接入网方式，还需验证其兼容性，来保证正常的用户体验。

四、用户体验

XR 终端作为一类操作、感知、反馈高度相关的互动性设备，主客观结合的用户体验至关重要。用户能够安全且沉浸地体验XR终端，是厂商在测试环节需要重点关注的用户体验。

1.舒适度 首先，作为一款可穿戴交互设备，确保佩戴舒适性是至关重要的。这涉及多个方面，如重量分布、脸部受到的夹紧力、鼻托造型和材质等。这些因素都会对用户的佩戴舒适度造成影响。在评价佩戴舒适度时，主要考虑到用户能够方便地佩戴和摘取，同时设备在既不会感觉压迫又不会甩脱的情况下使用及设备附件。需要关注重量、尺寸、面部贴合以及耳机佩戴等可能引起的舒适性问题。其次，由于显示性能不足，如亮度不足、清晰度差、色彩还原不真实等问题，用户在使用过程中可能会感到视觉吃力，从而影响体验效果，甚至出现眼干、眼涩、眼酸胀、视觉模糊等不良症状，以及视力下降等问题。 另外，在 XR 场景下，辐辏效应和运动时延问题容易导致用户产生晕动症，具体表现为心跳加速、头晕、恶心和出汗等不良症状。这些症状会严重影响用户的使用体验，甚至可能对用户的工作和生活产生负面影响。

最后，XR 终端在长时间使用情况下，容易产生发热问题，导致用户面部感到闷热。因此，我们需要关注设备与人体部位贴合区域内的温湿度情况。为了保护用户健康，设备在被使用的全程应能保持适合使用者的温度，不会因温度过高而对用户健康造成影响。同时，也需要注意设备的散热设计，以确保及时将多余的热量排出，避免对用户造成不适。

2.沉浸感 沉浸感是用户对扩展现实终端设备最直观的判断标准。因此这类设备应给使用者带来仿佛实地游览的身临其境感，构建的环境展示出来的信息便于理解和操作，满足需求的续航保证使用者完整、真实、沉浸的体验。扩展现实的本质是基于媒介传递的沉浸感，而沉浸感包括生动性和互动性两个维度，其中生动性包括感官体验的广度和每种感官的深度；互动性包括交互延迟、交互范围以及交互与现实的对应三个维度。据此，扩展现实的用户体验测量应包含以下方面：首先是广义的临在感，体验者在通过视、听、嗅、触、意识等对环境进行探索之后会享受其中，信任环境中呈现的内容和信息，对于环境中的物品有实体化的认知，产生忘记现实时间、空间的忘我感，对环境充满探索和触碰的欲望。其次是感官上的生动性：探索者看到的环境足够明亮、清晰、稳定、生动，充满细节和栩栩如生，适合的视角广度避免因看到边框而产生不真实的感受；听到的声音真实、清晰、具备辨识性，有远近的空间关系；触碰的物品、事物等有实体感，触碰过程有效且即时。最后是使用者感受的交互性：用户可通过视、听、嗅、触等综合的感觉来探索和认知环境，产生判断和决策。使用者通过各个感觉通道获取到的信息存在高度的一致性，符合既有认知及心理预期；应避免体验者在整个使用过程中因身体所接收到的信号与预期不一致，身体调节遇到冲突，而带来的诸如头晕、恶心、头疼、皮肤苍白、心率加快等身心健康问题。扩展现实终端设备所构建出来的环境具备优质的互动性，其信息的展示是便于理解和通俗易懂的。身在其中的人会对环境的探索和事态的发展有全局性的掌控感：一方面，他能够灵活、自然、随心所欲，准确且即时地控制其环境中的虚拟分身。另一方面，他能在环境中获取到自然、准确、即时、符合既有认知的反馈。用户在遇到障碍和困难时，可以方便、快速地获取到有效的帮助，以保证其持续性的沉浸体验。