实现元宇宙的硬件阻碍

元宇宙TM view 16 2022-1-15 11:36

你是否希望互动方式能更多、更沉浸一些？

元宇宙可以满足这一点，它的在线互动方式会颠覆你的想象，但如果最终硬件技术无法支持，这些互动方式就是白日梦了。

实现“理想中的元宇宙”需要AR、VR和传统设备支持。目前可以通过传统设备交互（手机和笔记本电脑）。若想沉浸其中，就需要虚拟现实（VR）头显，想和物理之间实现真正的集成，需要增强现实（AR）设备。

（虚拟现实（VR）：指用新的 3D 环境完全取代现实的设备。）

（增强现实（AR）：将数字内容叠加到现实世界上，混合现实产品添加叠加图像，与现实世界在空间上实时交互。）

实现元宇宙的硬件阻碍

元宇宙需要AR、VR和传统设备支持（来源：IDTechEx）

元宇宙的最终目标是让用户感觉虚拟世界与真实世界无缝存在。两者之间的沉浸式互动改变了我们对物理存在的传统感知。

目前实现元宇宙的软件已经存在了，相对来说，硬件技术的发展更引人关注，面临的挑战也更复杂，仍然有很多障碍需要克服。

增强现实和虚拟现实设备（AR/VR）的行业试金石是"社会可接受性"。目前社会接受度较差，尽管投入了数十亿美元用于开发，但真正的AR眼镜在外观或显示IMAX质量的图像方面仍然远远没有达到与Ray-Bans并驾齐驱的地步。如果传感、显示和光学技术的没有进步，AR和VR头显将无法完美支持元宇宙。Meta（前身为Facebook）在更名的同时宣布了其AR眼镜项目，并且承认离真正达到可行性还有数年时间。VR头显有时会让人与《机械战警》进行比较——只有最高端的设备才会让人感觉不到真实与非真实之间的界限。

理想的元宇宙硬件设备特点为：轻巧舒适、可以整天佩戴、在AR和VR之间切换、能自然的与其他元宇宙用户互动。

逼真视觉

当我们在看手机或电视时，使用AR/VR设备后，可以让我们看到“没有注意到的事情”。我们可以通过显示屏中的“纱窗效应”现象看到像素之间的差距（纱窗效应：是指由于显示器分辨率的原因而出现的网眼花纹的问题。），像VR或AR需要每度(ppd)60个像素的视野才能看起来像现实，这对分辨率要求是很高的。

实现元宇宙的硬件阻碍

纱窗效应视觉效果

除此之外，还需要光学元件来正确地聚焦和调整这些图像的大小。就AR而言，这些光学元件效率非常低，导致亮度需要达到数百万尼特。（目前iPhone 13 Pro Max屏幕的最大亮度为1200尼特。）

微LED显示器是一种很有前景的AR和VR解决方案。他们不像OLED显示器那样老化,而且亮度水平非常好(JadeBird基于“增大化现实”技术，最大亮度能达到300万尼特)、像素密度极高，nanoLED显示也足够小可适用于隐形眼镜。然而，有个问题是:微LED微显示器不擅长产生全彩图像，蓝色微led的效率明显高于其他颜色。量子点的颜色转换是最受欢迎的解决方案，可以将蓝光转换为红光和绿光，这些量子点可以通过喷墨打印或平版印刷。

人们仍然担心寿命问题，尤其是在非常亮的微显示器上，以及在配方中对重金属的依赖。特别是组合光学器件，是AR最大的战场，这些设备将投影图像叠加在透明镜头上。市场上，相关公司都在争夺最佳的色彩再现，最宽广的视野和最大的眼盒，实现能够适用于每双眼睛，并且令人信服的显示体验。

看看今年的各大新闻，衍射波导似乎是业界押注的解决方案。

今年5月，WaveOptics被Snap（另一家寻求元宇宙的社交媒体巨头）收购，11月，三星电子等巨头对Digilens的投资使估值达到5亿美元。两家公司都是无晶圆厂波导公司。Digilens有一个令人兴奋的研发-TREX波导，它可以双倍有效显示分辨率，提供了一种武器，可以达到我们所看到的60ppd。

眼球追踪技术

如果你尝试制作一款以60ppd分辨率覆盖双眼且水平视野所有135°的耳机，那很快就会变得难以控制。幸运的是，只有我们的视觉中心有这么高的质量要求，外边缘没有那么苛刻。通过跟踪我们的眼睛，用户正在看的位置可以最大限度地提高分辨率，同时降低其他地方的需求。

在未来，这种眼球追踪技术甚至可用于通过激光束扫描将AR / VR图像直接投射到视网膜上。如果消费者能接受这个想法的话，用眼球追踪技术就可以直接绕过佩戴眼镜时对组合光学和校正的需求。

该领域的公司正在使用新兴图像传感器技术，以更有效地跟踪眼睛。基于视觉效果上可以降低处理需求，它可以记录移动而不是传统的图像帧。使用打印图像传感器，眼球追踪技术可以被压缩到一个“小包裹”中。Meta材料公司(与Meta公司无关)已经将微型相机直接嵌入眼镜镜片中，随着技术的成熟，这种方法将分别集成到AR和VR的组合或放大光学中。

实现元宇宙的硬件阻碍

元宇宙硬件要求（来源：IDTechEx）

“感知“元宇宙

到目前为止，如果你不能像在真实世界那样与它互动的话，那我们讨论的一切都不过是把一台高端电视绑在你的脸上。

AR和VR设备不仅需要感知我们的动作，而且为了完全沉浸其中，还需要触觉（触摸反馈）设备。在诸多的Meta新闻中，2021年11月，其Reality Labs（RL）部门展示了Reality Labs触觉手套产品的原型，马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）还亲自试用各种并演示。

马克·扎克伯格试用Reality Labs触觉手套（来源：Facebook）

这款手套使用微流体系统向手部不同区域提供局部触觉反馈，似乎可以向每个手指提供进一步的触摸反馈。尽管对于这个原型与HaptX产品的相似性存在争议，但Meta的IP地位较强，作为元宇宙领域的重点公司，此举也表达了对创建元宇宙的态度。

在传感方面，最近的主要突破是用于手部跟踪的飞行摄像头，消除了与VR和AR设备进行游戏控制器式交互的需求。据悉，苹果多年来一直在VR/AR领域投资。2021年10月，业内人士报道称，LG Innotek已开始向该公司提供飞行摄像机的时间，该公司将于2022年发布一款VR头盔。不管是真是假，当苹果采用一项技术时，它通常是一个强有力的声明，将变得无处不在。