沉浸式技術參考框架

從表面上看，“現(xiàn)實”這個概念很容易理解。我們周圍的世界就是我們在既定空間內看到、感受到的一切?，F(xiàn)實就是真實存在的東西。

然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能設備和5G的普及，現(xiàn)實的前提已經從恒定、可預測的環(huán)境轉化為不斷演變的真實和虛擬體驗。當然，我們看到并感受到物理現(xiàn)實，這只是其中的一部分。沉浸式/擴展現(xiàn)實（XR）可以彌補物理現(xiàn)實的不足，增加并創(chuàng)造新的體驗。

沉浸式現(xiàn)實有三種主要類型：

虛擬現(xiàn)實（VR）

一個完全模擬的環(huán)境，讓用戶感覺自己沉浸在一個純數(shù)字世界中。

增強現(xiàn)實（AR）

通過增加數(shù)字圖像和體驗來增強物理環(huán)境。用戶常常通過智能手機攝像頭來體驗AR。

混合現(xiàn)實（MR）

物理和數(shù)字對象之間的交互。MR同時利用AR和VR的強項和優(yōu)勢來優(yōu)化用戶體驗。

提供沉浸式用戶體驗的主要技術是XR耳機。XR設備內還包含計算和處理元件、執(zhí)行器、傳感器以及其他組件。這些組件將兩個世界連在一起，打造出顛覆性應用來造福人類。XR應用的例子包括為兒童營造安全的模擬社交互動、輔助治療從恐懼癥到疼痛和焦慮的各種疾病等造福于人類和社會的場景。除了在醫(yī)療方面的明顯用途外，XR還通過智能城市和聯(lián)網(wǎng)路燈、太空旅行輔助設備以及成千上萬種其他應用為人類增強便利性。

虛擬世界和物理世界的融合可以讓人類社會變得更美好。下面介紹了每一類XR，并概述了支持這種顛覆性技術的相關信號鏈組件所發(fā)揮的作用。

沉浸式技術參考框架

業(yè)界有必要定義沉浸式技術的參考框架，以幫助大家了解信號鏈以及相關處理組件如何幫助營造體驗。

物理現(xiàn)實

我們周圍的世界提供反饋，為用戶的期望設置邊界。

虛擬現(xiàn)實（VR）

VR為操作者提供完全沉浸式的體驗，盡可能多地刺激五大感官。

增強現(xiàn)實（AR）

AR向物理領域添加虛擬元素，以增強用戶看到的內容，并添加功能或特性。

混合現(xiàn)實（MR）

MR實現(xiàn)了物理現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實二者之間的交互，而不僅僅是在物理現(xiàn)實上疊加數(shù)字元素。

技術信號鏈組件

與材料采購的供應鏈類似，信號鏈由提供XR體驗的網(wǎng)絡和系列組件構成。

處理能力/散熱管理

顯示屏的像素密度越大，提供數(shù)字功能所需的功率要求就越高。集成高功率密度的散熱管理和處理器可確保該技術不會偏離沉浸式體驗。此外，系統(tǒng)還必須充分冷卻不斷增加的處理負載，以保護用戶免受設備故障的影響，尤其是在醫(yī)療和人文關懷應用中。數(shù)據(jù)中心散熱市場正在推動處理和芯片冷卻解決方案的發(fā)展，這些解決方案有助于實現(xiàn)XR。

視覺顯示/照明

嵌入照明策略的顯示器可以讓用戶的視覺在現(xiàn)實和虛擬世界之間過渡，從而提供用戶尋求的顛覆性體驗。此外，分辨率日益提高的攝像頭提供了更逼真的體驗。

連接

隨著系統(tǒng)向用戶傳輸數(shù)據(jù)的增多，反映真實環(huán)境的數(shù)據(jù)量定將增加。5G的高速度和低延遲將推動XR進入一些必須實時響應用戶行為的應用領域。此外，5G的廣泛部署使得數(shù)據(jù)分析可以獨立于中央樞紐，在設備層（邊緣）處理更多數(shù)據(jù)。邊緣處理減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間和距離。

運動跟蹤

傳感器收集環(huán)境數(shù)據(jù)，執(zhí)行器記錄并傳輸人類的響應。車輛自主駕駛技術正在推動這兩種器件的發(fā)展，尤其是傳感器。為了實現(xiàn)物理和數(shù)字環(huán)境的精確交互，傳感器必須創(chuàng)建物理空間的精確映射，執(zhí)行器則必須按照預期傳輸人的動作。

產品推薦

EPCOS / TDK PowerHap壓電致動器

收集數(shù)據(jù)以準確映射物理現(xiàn)實空間，這猶如提供了一張畫布，設計工程師可以在上面創(chuàng)建虛擬元素。更密集的物理現(xiàn)實矩陣增加了設計師的自由度，創(chuàng)造了微妙、逼真的交互，用戶通過自然的動作和印象做出反應。高性能的數(shù)據(jù)處理能讓用戶完全沉浸在體驗中。通過任意人機界面（HMI），高靈敏度和動態(tài)運動響應可增強XR用戶體驗，使其感覺很真實。

具有變革性的產品結合了這兩種特性，實現(xiàn)了優(yōu)化的增強現(xiàn)實體驗。理想的產品選擇之一是EPCOS / TDKPowerHap壓電執(zhí)行器。

EPCOS / TDK

PowerHap壓電執(zhí)行器

PowerHap壓電執(zhí)行器利用壓電效應，向導電材料施加機械應力以產生電荷。這種效應使PowerHap壓電執(zhí)行器能夠提供觸覺反饋，以激活通信媒體并激發(fā)用戶的觸覺敏感性。此外，執(zhí)行器包含集成傳感器，通過加速度、力和響應等形式提高運動性能。

PowerHap壓電執(zhí)行器包含帶有銅質內部電極的多層壓電板。銅的高導電性使得工作電壓相對較低，為120V或更低。此外，由于壓電效應，這些特定的板在z軸上僅表現(xiàn)出極小的膨脹，在其他兩個方向上同時收縮，從而形成恒定的體積。壓電執(zhí)行器還使用集成鈸功能將z軸收縮幅度放大至高達標稱值的15倍。

能夠實現(xiàn)這種高性能的產品特性包括高達20N的大作用力、35μm到200μm的寬位移范圍、高達15g的加速度和100g的負載，并且節(jié)省空間和能耗。PowerHap壓電執(zhí)行器在封裝外殼中占用不超過26.0mm2的面積，插入高度非常低，為2.4mm，每周期僅消耗1到8mJ的能量。

由于其占位面積小、靈敏度高且性能優(yōu)異，PowerHap壓電執(zhí)行器非常適合用于增強和虛擬現(xiàn)實。

結語

無縫集成沉浸式技術的優(yōu)勢不言而喻。通過改善我們開發(fā)的產品、醫(yī)療護理和程序、旅行安全、教育質量和深度，這場顛覆性技術運動可以提升娛樂體驗并有助于社會進步。以下領域的發(fā)展將推動這種集成：

數(shù)據(jù)中心行業(yè)的處理能力和散熱能力

智能手機和顯示器制造商主導的顯示器和照明技術

5G制造商和網(wǎng)絡服務提供商主導的連接技術

傳感器和執(zhí)行器電子制造業(yè)主導的運動跟蹤技術

其中每一項技術都存在限制沉浸式技術發(fā)展的風險。要實現(xiàn)市場報告所預測的指數(shù)級增長，需要各方共同努力，開發(fā)和發(fā)展每個細分市場。但是，考慮到提升擴展現(xiàn)實可以為人類帶來的益處，回報是值得投資的。

審核編輯 ：李倩