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VR/AR 的产业发展与技术实现
2022-07-08 00:43:00 【区块链星际社】
自去年以来,元宇宙的概念刺激了 VR/AR 产业的再次爆发,许多互联网头部企业都重新将这一领域作为一个重点发展项目。VR/AR 将会成为下一代人机交互接口,已经成为了互联网中一个普遍的共识。
VR/AR 从使用体验来看,两者有很大的相似性,都是实现虚拟与现实的融合,加强用户沉浸感,这也是通常会将它们并谈的重要原因。但从技术角度来看,这两者却有着很大的区别,并且,在技术实现的难易度上面,AR 产品目前正处于一个概念期,而 VR 已经相对比较成熟。
VR 设备目前通常是由头戴显示设备和手柄组成,通过对计算、显示、传感等技术实现对用户视觉、听觉,乃至部分触觉进行反馈,让用户在虚拟世界中有更高的沉浸感。
VR 头显由早期的 VR 盒子,发展到 VR 头盔,再到如今常见的 VR 一体机,已经形成了一个比较完整的产业链。目前的 VR 产业链其实和手机等移动智能终端有着很高的重叠度,无论是显示器、光学材料、传感器,还是主板、芯片、电池等,几乎可以说是同出一源。
现今 VR 一体机中的爆火产品是由Meta(原Facebook)于2020年发布的 Oculus quest 2一体机,它的市场占有率在2021年高达75%。值得一提的是,Meta 在改名之后,宣布进军元宇宙,公司的重心就是 VR/AR 领域。
2022年的 VR 市场迎来了一波技术升级。Pancake 短焦光学被认为是 VR 设备下一代的升级方向。VR 设备的小型化、便捷化一直是开发者们追求的方向,但随着 VR 设备的缩小,光学、结构、功能等方面都面临挑战,其中光学更是一个核心的内容。Pancake 短焦光学就是利用折叠光路的短焦方案,更进一步使 VR 设备变得更加轻薄。以现有的技术力,都可以缩小到目前销售火爆的 Quest 2 的1/4大小,头显设备重量可以减少至100克。
据 digitimes 分析,Meta的下一代 VR 产品将会在明年推出,核心便是采用了 Pancake 光学模组和更多传感器实现升级。另外,苹果也预计会在今年年底推出一款复合菲涅尔透镜和 Pancake 光学方案的全新 VR 产品。
另一方面,尽管目前的 AR 产品发展面临瓶颈,但也并非毫无进展。目前,Micro-LED 微显示技术和光波导的光学模组技术突破已经让人们看见了 AR 产品进一步升级的方向。
Micro-LED 微显示技术是一种将传统 LED 阵列化、微缩化后形成的超小间距 LED,目前最小可以缩小至微米级的大小(约50微米,仅为原 LED 的1%)
而光波导技术由于轻薄和对外界光的高穿性,也被认为是 AR 产品最适合的方案。光波导技术实际上并非是一个新鲜的概念,我们熟知的光纤传输就是采用的这种技术。目前主流的 AR 设备采用的光波导技术主要有:
由以色列公司 Lumus 提出的几何/阵列光波导。这种技术基本都只能实现一维扩瞳,通过将图像在水平方向复制多份,使眼睛在横向移动时都能看到图像;
由 digilens 和 WaveOptics 提出的浮雕光栅衍射光波导。这种方式通过光栅让图像可以从两个方向进行传播,从而实现二维扩瞳;
最后一种被称之为布拉格光栅衍射光波导(全息光栅光波导)的技术。这种技术利用光全息术在记录材料薄膜上记录点光源的干涉条纹,具有体积薄,重量轻,且可同时记录多个全息图等优点。但相应的,这种技术的实现也存在一定的难度,目前使用这种技术的公司比较少,Digilens、Sony、以及已经被苹果收购的 Akonia 是这其中比较具有代表性的公司。
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