本文來自微信公眾號:AR研究媛(ID:ar-supergirl),作者:Jeff,編輯:研究媛,原文標題:《試水之作 Vision Glass ,華為悄悄入局AR》,頭圖來自:視覺中國
一、AR眼鏡基本現狀
AR眼鏡能極大地增強我們的視覺感官和能力,創造自然界沒有的直觀深度信息,被看好可以取代智能手機和各類穿戴式設備,甚至完成消費電子“大一統”。但是AR眼鏡受限于基礎技術,當下切入是不是好的時間點。起碼巨頭還在猶豫踟躕。
20年前開始做Tesla電動汽車,還是10年前、或者5年前做,太早或太晚結果會截然不同,這中間是關鍵性的SLAM軟硬件走向成熟,AI芯片和各類神經網絡算法真正堪用,積累量變到質變的節點。
同樣的,iphone 發布前誕生過iPod、iTouch、多點觸控技術、web OS和Palm,在3G網絡開始普及的時候,iPhone才真正迎來全球范圍的市場爆發。
AR現在處于什么階段?高調入局AR的吳德周,判斷是“第一代iPhone誕生的前夜”。無債一身輕被的創業冥燈羅永浩,強調“AR就是下一代計算平臺”,雖然硬件還差得遠,在等待行業成熟商業化的這段時間,他們的軟件團隊會把一個消費級別的AR設備上所需要的全部內建軟件,以及大量底層設計重構過的操作系統徹底寫完。
但真相更可能是苦苦尋找消費電子增長點的廠商,都在翹首期盼蘋果傳言明年年底發布的AR眼鏡,能開天辟地,再造下一個十年大繁榮的全新品類。AR當下的熱潮,既不是to B,也不是to C,而是to VC。
眼下,AR眼鏡從產品方案到廠商分布,都顯得有些混亂。
產品上,技術極簡的BirdBath方案眼鏡,顯示效果突出能用來移動觀影和大屏沉浸游戲,在消費市場有一點點出貨量。但是光波導才是真正高透光、輕薄達標、能做SLAM和虛實交互的方案,才算真正的AR。顯示上的關鍵技術光波導,也分衍射光波導和陣列光波導兩個還未蓋棺定論的技術方向。
廠商方面,國內國外精準計算投入產出比的消費電子巨頭,都沒有投入多少資源做AR,因為AR只有在工業制造、遠程培訓、國防裝備等特定的應用場景有用,to B做不了標準化成不了規模,to C的AR眼鏡,連一個正常的雙目全彩顯示都非常難,還不論算力、交互、續航、體積和重量等達到消費市場的最低標準。除了to B的幾家老公司,真正把消費市場AR眼鏡當回事的,也只有國內Nreal、雷鳥創新、影目、Rokid這樣的創業公司。
微軟、蘋果等有雄心壯志的廠商,過去十年更多的是買買買各類AR關鍵技術和組件的新興創業公司,做專利和技術儲備。
二、華為發布的Vision Glass,是一個什么形態產品?
華為在12月9日正式發布的Vision Glass 智能觀影眼鏡,其實就是BirdBath(簡稱BB)方案的AR眼鏡,它并不算真正的AR,而是一個過渡方案。
知乎有一篇科普文章《自由曲面式AR眼鏡/頭戴式顯示器(Rokid Air)評測》,把它的原理講得很清楚:
AR的光學方案有好幾種,Rokid Air用的,主要是micro OLED+自由曲面(Birdbath光學)方案。原理比較簡單,眼鏡上面一個小屏(現階段一般是Mirco OLED)向下照射,前方一個反射鏡片,把光反射向人眼。
這個反射鏡有經過設計的曲面,可以起到類似VR鏡片的作用,把實際距離眼睛很近的畫面拉遠,避免人眼無法聚焦。為了反光,鏡片上涂有特殊偏振涂層,會遮住現實中的光線(大概-75%左右),因此這種VR眼鏡實際上更接近墨鏡,而不是透明的“眼鏡”。
由于分辨率、尺寸、亮度、耗電都非常合適Mirco OLED量產,這種BB光學眼鏡分辨率清晰度上去了,瞬間變得實用起來。
場景建模、信息標注、虛實交互,理想中AR眼鏡強大無比。現實里標準的全功能AR眼鏡Hololens誕生后,微軟非常有自知之明,體積、重量、發熱受限于基礎技術,優化空間有限,屏幕花花綠綠偏色嚴重,續航更崩。之前AR眼鏡只在B端有單,工業應用、遠程培訓、戰場單兵作戰,追求功能性勝過基礎體驗,并不需要高頻使用;追求部分場景,而不是囊括全部場景,才堪用。
偏偏是之前幾乎被淘汰的、不算標準AR的BB(BirdBath簡稱)方案,摸到了一點點消費市場門檻。Micro OLED+Birdbath方案的AR眼鏡,被雷鳥創新、Nreal、Rokid 三家統稱為“消費級AR眼鏡”,后綴也均命名為“Air”。它能以一幅正常太陽鏡的體積和重量放在口袋里,戴上去,瞬間無中生有呈現一幅“大屏”。
“大屏”有多大,一般以等效4米的投屏尺寸來衡量,最大的雷鳥Air ,等效140英寸。Nreal、雷鳥Air 1S為130英寸,Rokid和華為則為120英寸。廠商也經常以“口袋巨幕”來形容產品特點。
以一副眼鏡作為顯示載體,現實中的移動場景,高鐵、飛機、地鐵、公交上各種狹小的密閉空間,顯示變得不受限。同樣,因為眼鏡正常戴在眼前,身體姿勢可以更自由,躺、坐、半臥、站直,都不影響。
光線合適的時候,消費級AR眼鏡能大致看清外界。因為反射涂層,抵消了大約75%的入眼光,它其實并不方便出街,更適合相對靜態的使用場景。
眼前純粹虛擬的靈活大幅畫面,找到了躺臥觀影、辦公、游戲的場景,B站“懶人神器”的評測標題,基本上概括清楚了它的特點。
BB方案的AR眼鏡,來自易觀分析發布的今年三季度國內消費級AR眼鏡(電商)市場份額報告,銷量達數萬臺。其中,Nreal以34.5%的市場份額位列第一,雷鳥創新和Rokid分別以28.6%、24.4%的市場份額位列第二和第三,米家AR眼鏡以8.5%的市占率排在第四,米家之后為占比4%的INMO。
就像開頭所說的,iPhone誕生前依次出現了iPod、iTouch和Palm PDA,BB方案眼鏡在AR大潮中處于什么位置?今年增長最快的雷鳥創新,CEO李宏偉接受媒體采訪時提出過一個AR產品金字塔模型。
最下層是不具備太多智能功能的眼鏡。
往上的第二層主要分為兩個路線:一種基于Birdbath技術,第二種基于光波導,產品功能都是以顯示為主。基于BB的顯示畫面很好,分辨率高,產品形態比較像墨鏡,主要用于觀影、游戲、辦公;基于光波導的產品形態會更像眼鏡,但是顯示效果不太好,主要用作信息提醒。
第三層是前面兩個路線各自加上AR功能,二者是相互并行的關系。Birdbath + AR的特點是顯示效果好,但是比較難做虛擬現實的融合,這是技術特點決定的;光波導+AR的出發點是先看到一個現實世界,然后在現實上疊加一些東西,因為光波導的狀態可以很好平衡顯示和透視。
換言之,BB+AR基本上是一條死胡同。BB是消費市場盛宴開啟前的甜點,光波導才是正餐。
以BB方案為代表的消費級AR眼鏡,目前只是一個非常輕便的眼鏡投屏器,它能稱之為AR僅僅是因為可以部分透光,能看到現實畫面中虛擬了一塊大屏幕。它“極簡”了正統AR眼鏡的計算、存儲、渲染、交互、基礎SLAM功能的傳感裝置。
三、華為Vision Glass,產品方案和實力如何?
BB方案消費級AR眼鏡,看似簡單,即使經過“產品極簡”原理不難,也是“索尼小屏”達到成熟后才真正堪用。
2019年Sony發布的MicroOLED屏,亮度提升了近10倍,達到3000cd/㎡,這就讓光能利用率很低(10%~25%)的BB光學方案起死回生,在原來只有300-500cd/㎡亮度MicroOLED的時候,BB方案的入眼亮度只有30-50 cd/㎡,提升后顯示效果明顯提升。
而BB眼鏡好不好,廣告評測吹的天花亂墜,你只要看FOV(視場角)、eyebox面積、鏡頭MTF值、投屏尺寸、出瞳距離,就知道幾斤幾兩了。
FOV、eyebox面積、鏡頭MTF和投屏尺寸依次是最難做好、也最重要的關鍵指標,它們互相制約。
比如MTF值,畫面上消除畸變和色差(尤其在畫面邊緣),是直接影響畫面觀感的關鍵差異。
屏幕不同位置,畫面畸變和色彩差異
比如eyebox。在B站一檔播放量達到22.8萬的評測視頻中,主持人提到,“Rokid的問題,視野中清晰的范圍非常小,只要輕輕一移動,那邊上的畫面可能徹底就沒了”。
佩戴Rokid Air ,眼睛觀察超出EyeBox范圍后的景象
“在AR設備中,Eyebox直接影響著你能夠看到清晰虛擬圖像的范圍大小,直接的說它就決定著你日常佩戴AR眼鏡的靈活度,假如Eyebox太小,稍微動一下AR設備你看到的虛擬內容就會不完整,極大降低用戶體驗。”
BB方案眼鏡關鍵指標示意圖
s代表平面光學表面的寬度,b代表eyebox,r代表出瞳距離,而v代表FOV 。s=b+2 r tan(v/2)
“這些關鍵指標相互聯系和相互制約,提高一項將意味著犧牲另一項,比如在提高FOV的同時,就容易造成更大的光機體積和更小的eyebox。而小型光學模組若想實現大FOV、大eyebox則極具挑戰,而且大eyebox需要更多光線才能實現自然的亮度,這要求更強大的光源或更高的光效。”
換句話說,要做大EyeBox面積,不僅要提高光效率達到同等入眼亮度,FOV還會變小。
而做大FOV視場角又會縮小EyeBox,還會擴張屏幕光機體積,導致眼鏡整體重量和體積失控。
還有,把鏡頭MTF值做好,控制畸變和色差,消除各類炫光、外部內部雜散光,其設計整個光學模組的難度,類似單反鏡頭。
所以,同時把FOV、EyeBox、投屏尺寸做大,控制好鏡頭MTF值,還是很要求技術含量的。
基本確認,華為Vision Glass 用了類似Rokid Air 的公版光機方案,并不像雷鳥創新 和Nreal 那樣深度自研和定制開發。
來自惠牛科技官網
現在沒有SLAM、多種傳感器、算力芯片和電池的BirdBath眼鏡,技術上已經足夠極簡了,華為竟然還做不了唯一有技術含量的光學模組深度自研。
用過Rokid Air的同學應該知道,這來自供應商惠牛科技的公版光機,eyebox面積小的可以,眼鏡稍微動一下,畫面就看不了。至于屈光度調節,個人猜測是出瞳距離太小,沒法“容納”佩戴眼鏡后正常畫幅顯示。而且這屈光度調節是調的畫面,根本不是光學層面的近視眼鏡那種精度,還調不了散光。
Rokid用惠牛公版的光機,只有120英寸的等效投屏,eyebox和出瞳距離對比雷鳥Air/Air1s、Nreal也很小。
華為Vision Glass,等效120英寸屏幕、41°視場角、0-500度屈光調節,相比2021年發布的Rokid Air,FOV居然還更小,可能也是做不好包含屏幕光機在內的整個光學模組,直接使用了供應商的公版方案。
相比之下,雙11賣的最好的BB方案XR眼鏡,雷鳥創新和Nreal兩家,都是自己深度研發和定制的光學模組。這長期戴在眼睛上的東西,各項指標要求很挑剔。
來自媒體采訪等第三方的說法,雷鳥創新脫胎自TCL電子孵化,TCL創新實驗室有多年的光學研發積累,一直在前沿技術上探索。Nreal在行業扎根也是靠微機電和光學領域沉淀,創始人徐馳和他的團隊都是這方面的頂尖專家,幾年前AR眼鏡剛亮相海外就驚艷了外媒和業內專家。
比如Nreal在它家的宣傳頁面上特別突出了“光學引擎”這一頁,自研光學引擎“驚鴻銳影”2.0頁面靠前,尤其強調。還有今年4月發布的雷鳥Air 1代,投屏尺寸140英寸(10月份雷鳥air 1S縮減到130英寸)、EyeBox 14*8mm 兩項關鍵指標最大,并且雷鳥創新對外宣傳實現光效最高的BirdBath,畫面邊緣畸變最小,抗反射效果最好。
來自Nreal 官網
至于屏幕,注意,AR眼鏡上的Micro OLED屏幕跟我們正常消費電子設備上看到的OLED屏幕,完全不同!它是硅基OLED“微顯屏”,之前主要出貨在單反相機的VHF畫幅取景器。
MicroOLED微顯屏是將發光元件“種植”在硅芯片之上,而非玻璃基板,核心技術橫跨半導體和OLED新型顯示兩大領域。硅基OLED能以一枚芯片的大小面積,實現1080P甚至更高的分辨率,像素密度可以達到3000 PPI以上。
來自索尼官網的硅基OLED和LTPS-OLED介紹
除了索尼,國內的視涯也大有來頭,也是目前成熟Micro OLED微顯屏的供應商,后者甚至在色彩、對比度、亮度方面顯示素質更好,只是功耗和壽命有短板,可能是涉及到硅晶圓等半導體方面工藝不成熟,良品率較低。
所以,“小屏”現成的供應商是“二選一”,沒什么好吹的。吹屏幕是索尼的,色彩和顯示效果更好,純粹忽悠外行人。因為Birdbath用的micro OLED屏幕,現在大規模量產能用的基本上索尼、視涯兩家二選一,而且視涯的色彩、對比度、亮度更高,換句話說它的顯示效果更好。現階段大力宣傳索尼屏就是在收智商稅。
另一邊,視涯顯示效果更好但壽命、發熱、良品率堪憂。OLED的壽命是大問題,OLED硅基基板上的驅動電路不行,背后可能視涯半導體制程工藝不過關。華為Vision Glass實現了90%DCI-P3色域(即120% sRGB),應該就是用了視涯的屏,可能半年后屏幕體驗堪憂。
最后總結下,即使簡單如BirdBath的投屏式“過渡AR眼鏡”,也不是單純拼方案就能做好的,FOV、EyeBox大小、鏡頭MTF值、投屏尺寸代表的整體光機設計,依然有門檻。華為Vision Glass 單純從參數看,產品力堪憂,它大概率是不投入真正的研發資源和精力,僅僅作為試水市場的實驗品和風口上匆忙趕工的備胎。
本文來自微信公眾號:AR研究媛(ID:ar-supergirl),作者:Jeff,編輯:研究媛
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