顯示與交互技術不斷突破 元宇宙正成為現實

近日，Meta發布了混合現實（MR）頭顯Quest3，作為對標今年6月蘋果發布的Vision Pro的產品，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實。

相比傳統PC和手機，VR/AR（虛擬現實）設備需要解決的是“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，而是行業關鍵技術實實在在的突破。

Micro LED等主動式微顯示技術未來可期

蘋果Vision Pro的面世，是2023年虛擬現實行業的里程碑事件之一，蘋果的產品規劃一向穩健，往往被認為是產品對應的產業和技術是否成熟的風向標。Vision Pro搭載了主動式微顯示技術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，提高渲染畫面對現實場景的擬真感。

虛擬現實設備主流顯示技術主要包括被動式微顯示技術、主動式微顯示技術等。被動式微顯示技術包括LCD、LCoS和DLP，工作時需要LED作為光源。目前大多數VR頭顯使用的是LCD屏，LCD技術已經較為成熟，但光機體積較大、光展量有限，難以適應功能復雜、日趨輕小的AR（增強現實）和MR（混合現實）設備形態。

主動式微顯示技術采用自發光，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是現階段的主流技術，包括雷鳥創新、XREAL以及Rokid都廣泛采用了Micro OLED屏幕。洛圖科技線上監測數據顯示，2023年上半年，Micro OLED在AR產品線上市場的份額達到94%。

然而，與風頭正勁的Micro OLED相比，業內人士認為，同屬于主動式微顯示技術的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的《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026年）》明確，將重點推動Micro LED等微顯示技術升級，加快近眼顯示向高分辨率、大視場角、輕薄小型化方向發展。

近年來，如TCL華星、利亞德等顯示行業主導企業在Micro LED領域加大布局。“公司Micro LED產品已推出2年多，現在價格跟最初比已經下降很多，目前產品供不應求，5月份利晶工廠的產能已經從800KK/月擴到1400KK/月，計劃年底前繼續擴到2000KK/月。”利亞德方面向記者表示。

“從技術特點來看，Micro LED的替代優勢十分明顯。”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、不穩定等問題，而Micro LED使用的是LED，具有極強的穩定性。

對于MR產品來說，亮度至關重要。賽迪顧問物聯網產業研究中心副總經理劉暾向《中國電子報》記者指出，對于AR設備而言，為了匹配用戶周圍光線的亮度，把虛擬影像投射到現實世界中，需亮度更高的顯示器。因此叢中長期發展看，Micro LED技術是較OLED更加優良的選擇。

劉暾坦言，目前，Micro LED尚處于技術發展初期，其在芯片、全彩顯示、巨量轉移、背板與驅動、檢測與維修等諸多方面都面臨實際問題。亦有業內人士分析認為，Micro LED的技術瓶頸大概率會在2025年后有所突破。

流暢交互背后的“芯”力量日趨強大

在Quest 3發布會上展示了這樣的產品功能：用戶只需要輕輕點擊頭顯側面，Quest 3就能瞬間把人們從虛擬世界帶回現實世界——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PC和手機，VR/AR設備需要解決的是“交互”與“顯示”兩個特殊需求，也是最重要的兩個技術面。顯然，傳統的PC、移動通用芯片無法滿足VR/AR設備對于這兩方面的特殊需求，需要專用處理器根據不同的VR/AR形式和應用場景進行定制化設計。

從2022年起，Meta便與高通簽署了多年戰略協議，通過面向Meta Quest平臺定制的驍龍XR平臺，優化產品體驗。近日，高通新一代XR芯片幾乎與Quest 3同時發布，將幫助Meta Quest 3更好地推向大眾市場，切實打破數字世界和現實世界的壁壘。

高通技術公司副總裁兼XR業務總經理司宏國介紹，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。這顆芯片在架構層針對性能和能效進行了大幅度優化，GPU的性能比前代芯片提升了2.5倍，開發者可以充分利用新平臺的GPU能力，在同樣的視覺效果下節省50%的功耗。第二是流暢交互。XR設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是通過軟件來實現的，但在第二代驍龍XR2上，高通嘗試依靠硬件實現，將其放在芯片硬件視覺分析引擎中，從而實現了性能提升，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，專為混合現實耳機設計的芯片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芯片負責瞬時交互、運行計算，使用戶可以通過頭顯設備訪問應用；R1屬于低功耗芯片，處理來自12個攝像頭、5個傳感器和6個麥克風的數據，以在12毫秒內將新圖像傳輸到顯示屏中，極大緩解了眩暈問題。

不同公司由于策略不同，對設備中芯片方案的選擇也不盡相同。有業內人士認為，現階段，雙芯片架構可能更加實用，能夠跟隨市場需求變化而靈活調整。

近年來，國內有不少芯片公司開始發力適用于XR領域，與主芯片配合的協處理器。銳思智芯的新一代產品ALPIX融合視覺傳感器，能夠為AR和VR設備提供性能和功耗優勢；每刻深思智能所推出的低功耗感算一體智能芯片，也已經廣泛用在AR/VR/MR以及智能座艙等復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，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的工作從終端轉移到云端來做，沒有雙芯片架構可能很難做到。”XR芯片公司萬有引力聯合創始人兼CFO王海青說。

(家電網? HEA.CN)