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显示与交互技术不断突破,元宇宙正在成为现实

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-10-07 浏览次数:578

 近日,meta发布了混合现实(MR)头显Quest3,作为对标今年6月苹果发布的Vision Pro的产品,meta公司CEO扎克伯格称Quest 3为MR头显的“未来”。近段时间以来,人们对元宇宙的想象似乎正在一步步成为现实。

相比传统PC和手机,VR/AR(虚拟现实)设备需要解决的是“显示”与“交互”两个特殊需求,也是最重要的两个技术面。今年以来,一系列“史上最强”的性能已不是科技大厂们的营销口号,而是行业关键技术实实在在的突破。

Micro LED等主动式微显示技术未来可期

苹果Vision Pro的面世,是2023年虚拟现实行业的里程碑事件之一,苹果的产品规划一向稳健,往往被认为是产品对应的产业和技术是否成熟的风向标。Vision Pro搭载了主动式微显示技术Micro OLED(硅基OLED)屏幕,分辨率达到单眼4K、双眼8K水平,大幅削弱颗粒感,提高渲染画面对现实场景的拟真感。

虚拟现实设备主流显示技术主要包括被动式微显示技术、主动式微显示技术等。被动式微显示技术包括LCD、LCoS和DLP,工作时需要LED作为光源。目前大多数VR头显使用的是LCD屏,LCD技术已经较为成熟,但光机体积较大、光展量有限,难以适应功能复杂、日趋轻小的AR(增强现实)和MR(混合现实)设备形态。

主动式微显示技术采用自发光,主要包括Micro OLED和Micro LED,能更好满足穿透式眼镜的要求。其中,Micro OLED是现阶段的主流技术,包括雷鸟创新、XREAL以及Rokid都广泛采用了Micro OLED屏幕。洛图科技线上监测数据显示,2023年上半年,Micro OLED在AR产品线上市场的份额达到94%。

然而,与风头正劲的Micro OLED相比,业内人士认为,同属于主动式微显示技术的Micro LED有望在未来成为更多MR屏幕的良好解决方案。工信部等五部门印发的《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022—2026年)》明确,将重点推动Micro LED等微显示技术升级,加快近眼显示向高分辨率、大视场角、轻薄小型化方向发展。

近年来,如TCL华星、利亚德等显示行业主导企业在Micro LED领域加大布局。“公司Micro LED产品已推出2年多,现在价格跟最初比已经下降很多,目前产品供不应求,5月份利晶工厂的产能已经从800KK/月扩到1400KK/月,计划年底前继续扩到2000KK/月。”利亚德方面向记者表示。

“从技术特点来看,Micro LED的替代优势十分明显。”集邦科技研究部副总邱宇彬在接受《中国电子报》记者采访时介绍说,例如,Micro OLED采用的是有机材料,存在寿命短、不稳定等问题,而Micro LED使用的是LED,具有极强的稳定性。

对于MR产品来说,亮度至关重要。赛迪顾问物联网产业研究中心副总经理刘暾向《中国电子报》记者指出,对于AR设备而言,为了匹配用户周围光线的亮度,把虚拟影像投射到现实世界中,需亮度更高的显示器。因此丛中长期发展看,Micro LED技术是较OLED更加优良的选择。

刘暾坦言,目前,Micro LED尚处于技术发展初期,其在芯片、全彩显示、巨量转移、背板与驱动、检测与维修等诸多方面都面临实际问题。亦有业内人士分析认为,Micro LED的技术瓶颈大概率会在2025年后有所突破。

流畅交互背后的“芯”力量日趋强大

在Quest 3发布会上展示了这样的产品功能:用户只需要轻轻点击头显侧面,Quest 3就能瞬间把人们从虚拟世界带回现实世界——可以选择在餐桌上弹虚拟钢琴,在茶几上搭建巨型虚拟乐高,还能够转身和坐在身边的朋友聊天……画面中,人们能够明显看出Quest 3的MR透视画面的清晰度相较于Quest 2有大幅提升,Quest 3前端显示部分比Quest 2前端轻薄了40%。这背后,离不开其底层提供性能的芯片——高通骁龙XR2 Gen 2芯片,它正在以全新的面貌展示强大的计算能力。

相比传统PC和手机,VR/AR设备需要解决的是“交互”与“显示”两个特殊需求,也是最重要的两个技术面。显然,传统的PC、移动通用芯片无法满足VR/AR设备对于这两方面的特殊需求,需要专用处理器根据不同的VR/AR形式和应用场景进行定制化设计。

从2022年起,meta便与高通签署了多年战略协议,通过面向meta Quest平台定制的骁龙XR平台,优化产品体验。近日,高通新一代XR芯片几乎与Quest 3同时发布,将帮助meta Quest 3更好地推向大众市场,切实打破数字世界和现实世界的壁垒。

高通技术公司副总裁兼XR业务总经理司宏国介绍,这颗高通骁龙XR2 Gen2芯片主要在沉浸式体验、交互能力上做了大幅度提升。

第一是面向视觉、图形和多媒体的沉浸式体验。这颗芯片在架构层针对性能和能效进行了大幅度优化,GPU的性能比前代芯片提升了2.5倍,开发者可以充分利用新平台的GPU能力,在同样的视觉效果下节省50%的功耗。第二是流畅交互。XR设备的算力消耗是老大难问题。针对6DoF中的特征探测和追踪功能,第一代骁龙XR2是通过软件来实现的,但在第二代骁龙XR2上,高通尝试依靠硬件实现,将其放在芯片硬件视觉分析引擎中,从而实现了性能提升,并降低了功耗和时延。

不同于高通,苹果在Vision Pro设备中使用了M2+R1的双芯片组合。在Vision Pro的芯片配置中,专为混合现实耳机设计的芯片R1搭配了为最新MacBook Air的同款处理器M2芯片一起运行。其中,M2芯片负责瞬时交互、运行计算,使用户可以通过头显设备访问应用;R1属于低功耗芯片,处理来自12个摄像头、5个传感器和6个麦克风的数据,以在12毫秒内将新图像传输到显示屏中,极大缓解了眩晕问题。

不同公司由于策略不同,对设备中芯片方案的选择也不尽相同。有业内人士认为,现阶段,双芯片架构可能更加实用,能够跟随市场需求变化而灵活调整。

近年来,国内有不少芯片公司开始发力适用于XR领域,与主芯片配合的协处理器。锐思智芯的新一代产品ALPIX融合视觉传感器,能够为AR和VR设备提供性能和功耗优势;每刻深思智能所推出的低功耗感算一体智能芯片,也已经广泛用在AR/VR/MR以及智能座舱等复杂人机感知和交互场景......

“头显向硬件提出了新需求,需要跟摄像头、显示屏幕连接,跟人机交互方式提供算法和服务,值得一块专有芯片。此外,随着人工智能时代的到来,需要把更多的CPU和GPU的工作从终端转移到云端来做,没有双芯片架构可能很难做到。”XR芯片公司万有引力联合创始人兼CFO王海青说。

 
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