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顯示與交互技術(shù)不斷突破,元宇宙正在成為現(xiàn)實

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-10-07 瀏覽次數(shù):612

 近日,meta發(fā)布了混合現(xiàn)實(MR)頭顯Quest3,作為對標今年6月蘋果發(fā)布的Vision Pro的產(chǎn)品,meta公司CEO扎克伯格稱Quest 3為MR頭顯的“未來”。近段時間以來,人們對元宇宙的想象似乎正在一步步成為現(xiàn)實。

相比傳統(tǒng)PC和手機,VR/AR(虛擬現(xiàn)實)設(shè)備需要解決的是“顯示”與“交互”兩個特殊需求,也是最重要的兩個技術(shù)面。今年以來,一系列“史上最強”的性能已不是科技大廠們的營銷口號,而是行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實實在在的突破。

Micro LED等主動式微顯示技術(shù)未來可期

蘋果Vision Pro的面世,是2023年虛擬現(xiàn)實行業(yè)的里程碑事件之一,蘋果的產(chǎn)品規(guī)劃一向穩(wěn)健,往往被認為是產(chǎn)品對應(yīng)的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)是否成熟的風(fēng)向標。Vision Pro搭載了主動式微顯示技術(shù)Micro OLED(硅基OLED)屏幕,分辨率達到單眼4K、雙眼8K水平,大幅削弱顆粒感,提高渲染畫面對現(xiàn)實場景的擬真感。

虛擬現(xiàn)實設(shè)備主流顯示技術(shù)主要包括被動式微顯示技術(shù)、主動式微顯示技術(shù)等。被動式微顯示技術(shù)包括LCD、LCoS和DLP,工作時需要LED作為光源。目前大多數(shù)VR頭顯使用的是LCD屏,LCD技術(shù)已經(jīng)較為成熟,但光機體積較大、光展量有限,難以適應(yīng)功能復(fù)雜、日趨輕小的AR(增強現(xiàn)實)和MR(混合現(xiàn)實)設(shè)備形態(tài)。

主動式微顯示技術(shù)采用自發(fā)光,主要包括Micro OLED和Micro LED,能更好滿足穿透式眼鏡的要求。其中,Micro OLED是現(xiàn)階段的主流技術(shù),包括雷鳥創(chuàng)新、XREAL以及Rokid都廣泛采用了Micro OLED屏幕。洛圖科技線上監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,2023年上半年,Micro OLED在AR產(chǎn)品線上市場的份額達到94%。

然而,與風(fēng)頭正勁的Micro OLED相比,業(yè)內(nèi)人士認為,同屬于主動式微顯示技術(shù)的Micro LED有望在未來成為更多MR屏幕的良好解決方案。工信部等五部門印發(fā)的《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃(2022—2026年)》明確,將重點推動Micro LED等微顯示技術(shù)升級,加快近眼顯示向高分辨率、大視場角、輕薄小型化方向發(fā)展。

近年來,如TCL華星、利亞德等顯示行業(yè)主導(dǎo)企業(yè)在Micro LED領(lǐng)域加大布局。“公司Micro LED產(chǎn)品已推出2年多,現(xiàn)在價格跟最初比已經(jīng)下降很多,目前產(chǎn)品供不應(yīng)求,5月份利晶工廠的產(chǎn)能已經(jīng)從800KK/月擴到1400KK/月,計劃年底前繼續(xù)擴到2000KK/月。”利亞德方面向記者表示。

“從技術(shù)特點來看,Micro LED的替代優(yōu)勢十分明顯。”集邦科技研究部副總邱宇彬在接受《中國電子報》記者采訪時介紹說,例如,Micro OLED采用的是有機材料,存在壽命短、不穩(wěn)定等問題,而Micro LED使用的是LED,具有極強的穩(wěn)定性。

對于MR產(chǎn)品來說,亮度至關(guān)重要。賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心副總經(jīng)理劉暾向《中國電子報》記者指出,對于AR設(shè)備而言,為了匹配用戶周圍光線的亮度,把虛擬影像投射到現(xiàn)實世界中,需亮度更高的顯示器。因此叢中長期發(fā)展看,Micro LED技術(shù)是較OLED更加優(yōu)良的選擇。

劉暾坦言,目前,Micro LED尚處于技術(shù)發(fā)展初期,其在芯片、全彩顯示、巨量轉(zhuǎn)移、背板與驅(qū)動、檢測與維修等諸多方面都面臨實際問題。亦有業(yè)內(nèi)人士分析認為,Micro LED的技術(shù)瓶頸大概率會在2025年后有所突破。

流暢交互背后的“芯”力量日趨強大

在Quest 3發(fā)布會上展示了這樣的產(chǎn)品功能:用戶只需要輕輕點擊頭顯側(cè)面,Quest 3就能瞬間把人們從虛擬世界帶回現(xiàn)實世界——可以選擇在餐桌上彈虛擬鋼琴,在茶幾上搭建巨型虛擬樂高,還能夠轉(zhuǎn)身和坐在身邊的朋友聊天……畫面中,人們能夠明顯看出Quest 3的MR透視畫面的清晰度相較于Quest 2有大幅提升,Quest 3前端顯示部分比Quest 2前端輕薄了40%。這背后,離不開其底層提供性能的芯片——高通驍龍XR2 Gen 2芯片,它正在以全新的面貌展示強大的計算能力。

相比傳統(tǒng)PC和手機,VR/AR設(shè)備需要解決的是“交互”與“顯示”兩個特殊需求,也是最重要的兩個技術(shù)面。顯然,傳統(tǒng)的PC、移動通用芯片無法滿足VR/AR設(shè)備對于這兩方面的特殊需求,需要專用處理器根據(jù)不同的VR/AR形式和應(yīng)用場景進行定制化設(shè)計。

從2022年起,meta便與高通簽署了多年戰(zhàn)略協(xié)議,通過面向meta Quest平臺定制的驍龍XR平臺,優(yōu)化產(chǎn)品體驗。近日,高通新一代XR芯片幾乎與Quest 3同時發(fā)布,將幫助meta Quest 3更好地推向大眾市場,切實打破數(shù)字世界和現(xiàn)實世界的壁壘。

高通技術(shù)公司副總裁兼XR業(yè)務(wù)總經(jīng)理司宏國介紹,這顆高通驍龍XR2 Gen2芯片主要在沉浸式體驗、交互能力上做了大幅度提升。

第一是面向視覺、圖形和多媒體的沉浸式體驗。這顆芯片在架構(gòu)層針對性能和能效進行了大幅度優(yōu)化,GPU的性能比前代芯片提升了2.5倍,開發(fā)者可以充分利用新平臺的GPU能力,在同樣的視覺效果下節(jié)省50%的功耗。第二是流暢交互。XR設(shè)備的算力消耗是老大難問題。針對6DoF中的特征探測和追蹤功能,第一代驍龍XR2是通過軟件來實現(xiàn)的,但在第二代驍龍XR2上,高通嘗試依靠硬件實現(xiàn),將其放在芯片硬件視覺分析引擎中,從而實現(xiàn)了性能提升,并降低了功耗和時延。

不同于高通,蘋果在Vision Pro設(shè)備中使用了M2+R1的雙芯片組合。在Vision Pro的芯片配置中,專為混合現(xiàn)實耳機設(shè)計的芯片R1搭配了為最新MacBook Air的同款處理器M2芯片一起運行。其中,M2芯片負責(zé)瞬時交互、運行計算,使用戶可以通過頭顯設(shè)備訪問應(yīng)用;R1屬于低功耗芯片,處理來自12個攝像頭、5個傳感器和6個麥克風(fēng)的數(shù)據(jù),以在12毫秒內(nèi)將新圖像傳輸?shù)斤@示屏中,極大緩解了眩暈問題。

不同公司由于策略不同,對設(shè)備中芯片方案的選擇也不盡相同。有業(yè)內(nèi)人士認為,現(xiàn)階段,雙芯片架構(gòu)可能更加實用,能夠跟隨市場需求變化而靈活調(diào)整。

近年來,國內(nèi)有不少芯片公司開始發(fā)力適用于XR領(lǐng)域,與主芯片配合的協(xié)處理器。銳思智芯的新一代產(chǎn)品ALPIX融合視覺傳感器,能夠為AR和VR設(shè)備提供性能和功耗優(yōu)勢;每刻深思智能所推出的低功耗感算一體智能芯片,也已經(jīng)廣泛用在AR/VR/MR以及智能座艙等復(fù)雜人機感知和交互場景......

“頭顯向硬件提出了新需求,需要跟攝像頭、顯示屏幕連接,跟人機交互方式提供算法和服務(wù),值得一塊專有芯片。此外,隨著人工智能時代的到來,需要把更多的CPU和GPU的工作從終端轉(zhuǎn)移到云端來做,沒有雙芯片架構(gòu)可能很難做到。”XR芯片公司萬有引力聯(lián)合創(chuàng)始人兼CFO王海青說。

 
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