过去的九月对于全球消费电子和互联网巨头来说是非常忙碌的。华为、Facebook、亚马逊和苹果都推出了他们的最新产品。在上架的众多新品中，华为等3家都推出了自己的AR/VR（虚拟/增强现实）产品，苹果也在WWDC上推出了AR开发套件，再加上微软在2019年推出的Hololens2代。上半年新品方面，可以说智能眼镜产品或者头显智能设备领域在近两年新品亮相的情况下遇到了大年。早在2012年，谷歌就推出了第一代AR眼镜。之后，大众还记得三四年前的那一轮AR/VR创业热潮。那个时候很容易看到世界各地各式各样的头显类AR/VR类产品，很多消费者在科技趋势的推动下有着非常高的应用期待，但真正体验之后发现，还是有很多问题。主要有四个问题。首先是显示画质不高，包括大视场（FoV）窄，画面有颗粒感，亮度和对比度不高，色彩不高不丰富。其次是内容和头戴式显示应用的选择有限。在信息时代，任何没有好的内容的电子产品都注定要失败。三是交互性不好。各种交互方式存在界面不够简洁直观、识别困难、操作困难等问题。四是容易产生头晕等身体不适。不同的用户身体和生理状况不同，不适的程度可能不同，尤其是对于屏蔽外部环境的VR设备。两三年后，目前针对这些常见技术问题的解决方案出来了吗？从整个AR/VR行业的技术进步来看，有些问题虽然取得了一定的技术进步，但离根本解决还有相当大的距离。就显示性能的提升和优化而言，VR设备基本不可能同时实现大视场（FoV）、高清（PPD）、轻薄紧凑等理想性能。当前的技术条件。例如，要实现视网膜屏效果的VR显示，单位角度的像素密度必须达到60PPD（准确的说是57.6PPD）。利用光学镜头扩大视野，在VR设备狭小的空间内，基本相当于2英寸左右的显示元件，实现水平像素总数在6K以上，这无疑是一个非常大的技术挑战。对于AR设备，对产品显示性能的抱怨主要是显示亮度和可视角度不够。从近两年业界的解决思路来看，硅基液晶（LCoS）微投影结合光波导显示是目前比较理想的解决方案，但这种方法目前存在的问题是光波导透镜的制造难度很大，产品良率很低，导致成本极高，而LCoS技术的短板是对比度比较低，而且丰富无法呈现颜色。不过，AR与VR设备最大的区别在于，AR需要与实际环境相结合。根据观察者的实际视野，特别是主视野产生的辅助和增强的视觉内容，这就需要设备能够让用户自然地产生内外部图像结合的一致视觉体验，而不需要在不同焦距之间来回切换观察平面。目前，当前的AR设备在视觉显示方面的技术选择比VR设备更为有限。内容和应用的缺失，是一个与行业成熟度高度相关的问题，也是表面常识，或者说是先有鸡还是先有蛋的问题。硬件性能未优化到理想水平，元器件和系统平台规格未阶段性趋同，建立在系统平台上的应用和内容不会丰富。不过，近两年来，基于Facebook旗下Oculus的四大硬件产品，其VR开发平台推出了近千款VR应用。让我们看到，行业巨头在应用开发和内容制作方面的经验还是要多于初创企业。资源和重点来引领一个行业和技术方向。交互方式的问题，一方面来自于目前AR/VR的应用场景完全不同。目前，VR只能用于空间有限、位置固定的场景。对于交互应用，比如游戏应用，各种手柄是目前主流的、可行的、实用的人机交互方式。AR的交互方式呈现出非常多元化的面貌，包括触摸交互、手势识别、眼动追踪、手势感知、语音交互甚至脑电波阅读等技术手段，都被不同的公司采用在自己的产品中。从一个角度来看，AR的交互方式并没有理想有效的技术路径，这也是交互技术不成熟的一种表现。另一方面，在AR或VR核心技术方案确定或融合之前，交互方式只是外围应用技术应该解决的问题。虽然同样复杂，但并不是目前最急需解决的问题。眩晕问题在技术上是多层次AR/VR技术不成熟的表现。对于运动平衡正常的人来说，VR设备带来的眩晕主要来自于对图像和身体位置的不同步感知。可能来自显示面板的动态响应速度和帧率，可能来自图像处理速度，可能来自图像传输速度，也可能是几个环节的叠加。显示元件的动态能力提高，可选择高动态特性的显示技术，如OLED、OLEDoS、LCoS等。随着技术的改进和提高，出现了FastLCD、Micro-LED还可以大大改善显示面板动态画面滞后的问题。图像处理能力取决于所使用的图像渲染和图像处理方法。对于4K级别及以上的面板，虽然有相应的GPU和全彩高速图像渲染的技术方案，但游戏VR设备需要现有的方案来处理大量冗余数据的突发处理，并没有那么得心应手.对于一个理想的AR设备来说，虽然没有VR那样繁重的图像渲染需求，但结合环境的实景建模，随时与焦平面一致的图像合成，也会消耗系统大量的图像处理能力。如果把图像处理放在云端，就会面临图像传输延迟的问题。现阶段VR图像处理不符合云端设置的条件，AR设备如果实时性要求强，不适合放在云端。眩晕问题的另一面是由于人体对运动平衡感知的敏感度不同造成的。符合晕车晕船的机制。有些人通过适应性调整可以接受更长的使用时间，而有些人则可能在5分钟内出现呕吐反应。无法适应。许多消费者希望5G时代带来高带宽、低时延的通信条件。他们认为，这将对优化AR/VR产品的性能有很大帮助。笔者认为，这只是解决了部分设备对远程图像处理的需求。具有LBS功能的通信需求对于本地设备需要解决的完美显示、快速感知、轻穿戴性能没有直接帮助。即使我们解决了上述所有技术障碍和问题，更好的显示、计算和通信性能也需要更高的能耗。无论是一些性能放在本地还是云端，计算和通信能力的提升都需要更多的能源消耗。目前VR可以在有限范围内移动，而AR设备是完全面向开放环境的可穿戴设备。它需要解决当地的能源供应问题。根据不同场景下的续航需求，需要平衡产品舒适度和电池重量，消除不适感。这也是一个非常棘手的挑战。还有一些很小但很关键的问题，会直接影响用户体验，决定用户的使用意愿。例如，电子元件的发热对于可穿戴设备来说非常困难，高计算能力和高通信带宽会带来更严重的问题。发热、设备发热和散热方式将成为后续产品开发的重点研究领域。此外，眼镜类设备都隐含着定制化需求。用户的瞳距、是否近视、近视度数、用眼习惯等都直接影响到每个消费者的使用意愿。回到本文开头，虽然今年巨头公司发布了很多智能眼镜产品，但华为和亚马逊的产品本质上都是智能音箱或者蓝牙耳机，并没有任何AR功能。微软的Hololens二代MR产品仅面向开发者和行业用户开发销售，价格偏高。尽管苹果一直在为旗下手机和平板产品推广AR应用和开发包，但其AR眼镜产品依旧是传奇。而率先推出AR眼镜的谷歌，在Cardboard的失败和Daydream市场表现疲软的情况下，根本没有发布任何眼镜产品。只有Facebook旗下的Oculus还在VR领域发力。从目前的进展来看，游戏领域还是非常适合VR设备发展的，但还没有任何渗透到大众市场的可能。对于AR和VR的消费市场前景，只能说前路漫漫，时间较长，还需要付出更多的努力。
