調(diào)動五感的元宇宙！

賦能元宇宙體驗的技術(shù)須在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)上使用更多種類和更多數(shù)量的傳感器，而TDK可提供業(yè)內(nèi)最豐富的傳感器組合和廣泛的軟件專業(yè)知識，并擅長傳感器融合技術(shù)，可滿足此類應(yīng)用所需。

本期推文就來為您介紹應(yīng)用于元宇宙的各類傳感器。

在虛擬現(xiàn)實(VR) 和增強現(xiàn)實 (AR) 蓬勃發(fā)展的同時，一個更加廣泛的概念已悄然興起：元宇宙。不同于本質(zhì)上基于視覺的AR和VR技術(shù)，元宇宙有望觸及用戶的所有感官，讓現(xiàn)實和數(shù)字世界的融合體驗更加豐富。人類是典型的視覺動物，因此本質(zhì)上基于視覺的VR和AR技術(shù)將成為構(gòu)建元宇宙的基本要素。

圖1

虛擬現(xiàn)實應(yīng)用有望繼續(xù)流行，同時VR頭戴式設(shè)備的銷售也會相應(yīng)增長。市場研究公司預(yù)計AR將在數(shù)年后呈現(xiàn)類似的增長趨勢。（來源：Omdia)

VR的實現(xiàn)某種程度上依賴于眼鏡；AR則使用眼鏡和頭戴式設(shè)備；而元宇宙將通過可穿戴設(shè)備來定義，其中AR設(shè)備僅作為提供體驗的一部分。盡管VR和AR本質(zhì)上是視覺體驗，但運動和定位傳感器依然是其中不可或缺的賦能元件。這些傳感器有很多重要作用，比如監(jiān)測VR / AR / 元宇宙用戶在現(xiàn)實空間中的位置，以保障其安全；跟蹤用戶的移動，以保證用戶在現(xiàn)實空間中的安全和將用戶的動作轉(zhuǎn)化到虛擬世界。

TDK目前提供有以下用于檢測環(huán)境和定位的傳感器：

三軸加速度計和3軸陀螺儀組合使用可檢測六自由度 (6DoF) 的運動，集成3軸磁力計后可實現(xiàn)9DoF傳感。盡管所有這些傳感器已在汽車行業(yè)應(yīng)用多年，用于運動傳感、定位和/或物體檢測等，但并非所有傳感器都在VR / Ar中普遍使用。比如，新近出現(xiàn)的ToF傳感能力。盡管VR/AR應(yīng)用開發(fā)人員正在采用該技術(shù)進行空間定位，但其潛力遠不僅于此，需要更多的學(xué)習(xí)和嘗試才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。當下幾款暢銷的智能手機都已集成了面部識別的激光雷達，不難想象，激光雷達也將在AR和元宇宙應(yīng)用中大放光彩。

元宇宙最終將涵蓋所有五種感官

視覺：和智能手機一樣，相機一直是AR系統(tǒng)中不可或缺的的元件，同理元宇宙應(yīng)用中也勢必沿用。

聽覺：語音識別已經(jīng)很常見，許多IoT設(shè)備都支持。麥克風(fēng)作為VR/AR/元宇宙頭戴式設(shè)備中的標配，出于同樣的理由，也必將出現(xiàn)在可穿戴設(shè)備中。

觸覺：將運動檢測、定位和物體檢測傳感器的數(shù)據(jù)饋送到各種觸覺設(shè)備中，比如從手環(huán)到手套再到半身裝備或全身套裝等，可實現(xiàn)觸覺傳感。TDK在開發(fā)的觸覺技術(shù)不僅能傳達觸碰的力度和手感，還能傳達物體的紋理。

嗅覺和味覺：TDK目前正在開發(fā)CO2檢測儀，以警告多數(shù)人自己無法感知的潛在有害環(huán)境條件。還能提供可檢測不同化合物的其他傳感器，有些甚至能準確識別化合物的濃度。這些傳感器無法向用戶傳達視頻游戲中美食的氣味或味道，但通過一組氣體和化學(xué)物質(zhì)檢測儀能告訴用戶真實世界中的食品是否安全，或通過芳香來檢測和識別花朵。

元宇宙更傾向于模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，并涉及許多不同的可穿戴設(shè)備，以便根據(jù)個人選擇的元宇宙應(yīng)用及其預(yù)期的體驗沉浸程度進行個性化組合。

圖2

很少有VR/AR頭戴設(shè)備用戶意識到這些設(shè)備中包含了多種不同類型的傳感器。

顯示器就是VR和AR中的一種基礎(chǔ)元件。VR通常在眼鏡中封裝LED顯示器（類型之一）；AR設(shè)備的構(gòu)建方法雖然各不相同，但通常需要將微型數(shù)字顯示器安裝在用戶視野的某個位置，或者將數(shù)字內(nèi)容投影到頭戴設(shè)備的鏡片上。元宇宙體驗將依賴于AR設(shè)備與可穿戴技術(shù)的結(jié)合使用。

TDK新近推出了一種新的投影技術(shù)選項，即通過一種小巧輕便的激光模塊將全彩數(shù)字圖像直接投射到用戶的視網(wǎng)膜上。這種新技術(shù)組合了由激光元件發(fā)出并且穿過平面路徑的各種光線，可在超小型激光模塊內(nèi)實現(xiàn)約1620萬種顏色的全彩顯示。

當前的AR硬件不僅笨重，而且外觀欠佳。借助我們的新型小型激光模塊，有望構(gòu)建更小巧、重量明顯更輕的VR和AR頭戴設(shè)備。這項技術(shù)還具有的額外優(yōu)勢，即畫面質(zhì)量不受用戶視力好壞的影響，即使視力欠佳的用戶也能暢享清晰影像。

采用空間光學(xué)模塊的生成的產(chǎn)品圖像

采用全新平面波導(dǎo)模塊生成的產(chǎn)品圖像。減小模塊尺寸有助于縮減智能眼鏡的整體尺寸和重量。

圖3

TDK的全新微型超輕量級激光模塊發(fā)出的光束會被投影在眼睛視網(wǎng)膜上。不用于通過視力觀察真實物體，直接投影到視網(wǎng)膜上的圖像可確保始終清晰可見，無需任何矯正。

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TDK全新微型超輕量級激光模塊

來自這些不同傳感器的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過處理，同時用來整合這些數(shù)據(jù)的軟件也有待持續(xù)完善，以便帶給用戶逐漸豐富、更加愉悅和安全的體驗。其中，使用超聲波傳感器就是典型的完善示例之一。TDK SmartSonic技術(shù)通過集成超低功耗的SoC為TDK的ToF傳感器增添了智能功能，可為系統(tǒng)開發(fā)人員提供預(yù)處理數(shù)據(jù)，比如附近目標的距離、存在性檢測等。

通過對比來自不同傳感器的數(shù)據(jù)可得出最優(yōu)結(jié)論。舉例來說，假如VR系統(tǒng)的壓力傳感器檢測到用戶的頭戴式顯示器保持在同一高度，而6DoF傳感器檢測到頭戴式顯示器從0度傾斜到45度，系統(tǒng)便可通過對比高度數(shù)據(jù)和傾斜數(shù)據(jù)來推測出用戶正在向上看，但并未站起、坐下或蹲下。

當然，傳感器融合遠不止于簡單的數(shù)據(jù)對比，需要將多個不同傳感器的數(shù)據(jù)組合在一起，以獲得比任何一個傳感器單獨使用時更準確的結(jié)果。TDK的定位傳感器模塊不僅結(jié)合了陀螺儀、加速度計和磁力計的數(shù)據(jù)；而且每個傳感器的數(shù)據(jù)并非簡單的對比，而是結(jié)合在一起以提供關(guān)于俯仰、偏航、翻滾和線性方向的準確數(shù)據(jù)。

傳感器融合非常復(fù)雜，其中豐富的經(jīng)驗是一項巨大的優(yōu)勢。TDK為汽車和工業(yè)自動化市場提供了齊全的傳感器套件，協(xié)助開創(chuàng)了傳感器融合的先河，并將自身在傳感器、嵌入式處理器和軟件開發(fā)技能方面的專業(yè)知識運用到VR/AR/元宇宙市場。

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