VR/AR 的产业发展与技术实现

Posted 2022-07-12 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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