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如何打開XR的三個“枷鎖”

向欣電子 ? 2024-09-29 08:01 ? 次閱讀

如果有一個科技產(chǎn)品,讓科技從業(yè)者們又愛又恨的話,XR(虛擬現(xiàn)實VR、增強現(xiàn)實AR和混合現(xiàn)實MR)可以當之無愧地排在第一。

愛的是,XR直擊人類的信息需求。人類獲取的信息中85%是通過視覺,改變視覺交互的產(chǎn)品,往往都能成功,比如雜志、電視、電影、短視頻等等。而且無論虛擬現(xiàn)實還是增強現(xiàn)實,都可以滿足人們希望突破空間的訴求。


因此,XR既是新的信息呈現(xiàn)方式、也擁有全新的交互方式,一直被譽為繼智能手機后、下個時代的入口,所謂得XR者至少值千億美金。


恨的是,巨頭大公司、創(chuàng)業(yè)小團隊,一波波輪流下場,可謂是“八仙過海各顯神通”,但依舊面臨著困局:驚艷的技術,夸張的成本;炸天的demo、哭暈的銷量,仍然沒有迎來iPhone時刻。


比如微軟的HoloLens第一代驚艷世人,但3000美元的價格令消費者望而卻步,微軟只好開發(fā)B端客戶,甚至轉向軍方市場。


Meta Quest 2雖然銷量大增、熱賣千萬套,但由于缺少能夠持續(xù)吸引消費者應用,疫情結束后大概率墻角吃灰。


蘋果的VisionPro無論在設計、技術、還是顯示效果上,都吊打同行,但初代機也落了個“驚艷,直到用了之后”這樣的評價。


以至于,不少人認為,XR的需求過于領先,誰做都是在竹籃打水、井中撈月。


但真的如此嗎?回顧XR發(fā)展歷史,顯然并不是如此。與此相反的是,困擾XR的“產(chǎn)品、技術、制造”三個“枷鎖”,正相繼被打開。



01 產(chǎn)品定位的枷鎖


關于產(chǎn)品和技術,有一則有趣的小故事。


喬布斯回歸蘋果后,打算停止OpenDoc(開發(fā)文檔編輯器)的開發(fā),不料在他參加一次活動時,遭到了一位OpenDoc支持者的質疑、不滿,甚至還嘲諷了喬布斯不懂編程、不了解OpenDoc技術的厲害。


對于這個質疑,喬布斯先是恭維了下對方,隨后便說出了經(jīng)典論斷:OpenDoc確實有過人之處,有一些其他技術實現(xiàn)不了的功能。但是,最難的是如何將那些功能塞到更大的愿景里面,例如每年一個產(chǎn)品可以賣八十、一百億美元。


“你得從用戶體驗出發(fā),倒推用什么技術;而不能從技術出發(fā),然后去想如何把技術賣出去。”


喬布斯所描述的,正是XR遭遇困境的一個原因:技術思維大于用戶思維。而第二個原因則是:終極思維大于迭代思維,總希望能做出革命性產(chǎn)品,用多種功能,一次性解決用戶的多個需求,卻忽略了迭代的重要性。


在這兩個思維的影響下,XR就會“染上三高一短的病癥”:成本高、功耗高、重量高、續(xù)航短。最終結果就是實用性低,產(chǎn)品只能固定場景使用、無法讓用戶能夠自如地使用、尤其能在戶外正常使用,而且由于重量和續(xù)航問題,也無法較長時間佩戴。


任何無法高頻使用的產(chǎn)品,自然也無法稱為爆款、無法普及。


慶幸的是,經(jīng)過一批批企業(yè)的一次次試錯,產(chǎn)業(yè)界也開始重新定位產(chǎn)品:站在用戶視角,放棄終極思維、從容易落地的場景開始,培養(yǎng)使用習慣、持續(xù)迭代技術。


于是,AR眼鏡,成為解決“三高一短”的先鋒。

首先,AR眼鏡放棄了全場景的追求,而是聚焦可以結合AI功能的領域,比如翻譯、導航、商務會議等場景,需求更清晰、實用性更強;其次,因為功能精簡,AR眼鏡的功耗也降低了,續(xù)航時長也可以滿足日常使用。


同時,AR眼鏡形態(tài)和普通眼鏡類似,重量也和普通眼鏡差不多,再配上良好的設計,可以做到實用和時尚的結合。


不僅用戶樂意長期佩戴,而且受眾人群也從極客們擴大到了普通用戶。


AR眼鏡,逐漸成為各家廠商的選擇。雷鳥、創(chuàng)維、華為等公司相繼發(fā)布新品。即使海外巨頭Meta,也發(fā)布了首款AR全息眼鏡,代號為“獵戶座”(Orion)。Meta相關負責人表示,這款產(chǎn)品的原型機就像當年Oculus Rift原型機一樣震撼。


AR眼鏡也許不是XR的最終形態(tài),但放棄終極思維后,市場也開始給予良好反饋。2023年,AR眼鏡國內(nèi)銷售增速達到了150%。可以說,XR的產(chǎn)品定位枷鎖,正被AR眼鏡打開。



02 技術路線的枷鎖


技術也是XR產(chǎn)品的一個枷鎖,約束的原因在于:多個部件時常會有多條技術路線齊頭并進,各廠商發(fā)力點不同、供應鏈也比較分散。這就導致,一方面,規(guī)模效應的爆發(fā)被延緩,降本速度減緩;另一方面,這也為用戶選擇產(chǎn)品設立了較高門檻,不利于產(chǎn)品普及。


比如,以AR的光學顯示為例,光學顯示模組是成本大戶,占總成本的40%左右;也是影響產(chǎn)品表現(xiàn)力的最重要組件。但光學顯示卻圍繞著成本和呈現(xiàn)效果的取舍,衍生了多條路線。


首先,在顯示整體形態(tài)上,可以分為視頻透視VST(video see through)光學透視OST(optic see through)。


VST利用攝像頭等傳感器,捕捉真實世界的影響,然后投射在屏幕上??梢院唵卫斫鉃椤邦^盔模式”,代表產(chǎn)品就是蘋果的Vision Pro 和 Meta的QuestPro。OST是通過光學鏡片,將虛擬圖像投影到用戶真實的視野中。可以簡單理解為“眼鏡模式”。


對比來看,VST是在虛擬上加現(xiàn)實,OST是在現(xiàn)實上加虛擬。前者的優(yōu)勢是深度沉浸,缺點是計算量大、部件多、也會很重。OST的劣勢是沉浸感弱,但優(yōu)勢是具備“小巧”的潛力。


微軟第一代HoloLens是最早采用OST方案的產(chǎn)品,但是當時技術有限,沒有發(fā)揮出OST的優(yōu)勢,產(chǎn)品體積巨大、用戶反饋并不好。


十余年過去后,OST經(jīng)過不斷發(fā)展,實現(xiàn)了良好的“輕量化”效果,非常適合眼鏡形態(tài)。因此,目前國內(nèi)AR公司幾乎都采用了OST模式。


OST能得到產(chǎn)業(yè)越來越多認可,則源于其零部件,尤其是微顯示屏(把虛擬圖像轉化為光)和光學元件(通過設計光的反射,讓圖像進入用戶眼中)技術路線的發(fā)展。


這兩個領域的技術也可謂是“五花八門”。光學元件有棱鏡、自由曲面、Birdbath、光波導等方案。微顯示屏有LCoS、 Micro OLED、MicroLED、DLP等技術。而且這兩個部件,還可以形成多種組合。比如谷歌Glass曾采用“棱鏡+LCoS”、Rokid Glass曾采用 “BirdBath+Micro OLED”、HoloLens曾采用“光波導+LCoS”。


頗有一種“擰麻花”的感覺。但慶幸的是,麻花逐漸被解開。


在光學元件領域,“光波導”的認可度越來越高。


所謂光波導,簡單理解就是讓光線能夠完整地在玻璃上下表面以“全反射”的形式前進,而不會透出去。難點在于鏡面的設計。而優(yōu)勢在于透光度好、體積小、以及設計靈巧,可以將顯示器件放置于鏡框上,不至于在眼前遮擋,更符合日常眼鏡的形態(tài)。


光波導因著輕量化的優(yōu)勢,已經(jīng)成為主流。目前,光波導主要以陣列光波導(幾何光波導)和衍射光波導兩種為主。


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幾種光學元件的優(yōu)劣對比

接下來的難題則在于光引擎部分,也就是將圖像顯示出來,轉化為光、可以傳輸?shù)界R片上。以下圖為例,左上紅框即為成熟產(chǎn)品中光引擎部分;左下為顯示屏;右上右下為多色或單色的光引擎(顯示屏再配上一系列鏡頭)。

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光引擎示意圖

對于光引擎,用戶訴求包括:亮度夠、體積小、功耗低。尤其當選擇了光波導方案后,由于光波導的光效很低(光的強度會減弱),因此,對亮度的要求更高。


此前主要是LCoS方案,也就是LiquidCrystal on Silicon,簡單理解就是下層CMOS基板、中間液晶、上層ITO玻璃基板。這個方案里,CMOS、液晶、ITO都是成熟技術,因此成本低、量產(chǎn)容易;缺點是功耗高、體積大、對低溫適應性差。因此,做成眼鏡時還不夠輕便,冬天使用時效果也不佳。


Micro OLED方案發(fā)揮了OLED自發(fā)光的特點,體積小、功耗低,但缺點是生命周期短、亮度低。尤其是亮度方面是典型的“遇強則弱”。由于AR眼鏡是現(xiàn)實+虛擬疊加,當外部光線過亮時,OLED的亮度就會相對不足,以至于看不清虛擬圖像,失去原本的功能。使用中,基本是室內(nèi)良好、室外較差。


Micro LED 也稱為μLED,簡單理解就是把LED進行微縮化,像素點距從毫米級縮小到微米級。LED也是采用了自發(fā)光的化合物,包括GaP ( 磷化鎵 )、InGaN( 氮化銦鎵) 等,功耗較低,而且由于像素密度高,就形成了超高亮度、高對比度的特點。


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幾種微顯示方案優(yōu)劣對比

因此,從需求的第一性出發(fā),Micro LED是AR近眼顯示的首選方案、也正逐漸成為主流。


根據(jù)海外著名機構YOLE的統(tǒng)計,全球2022年推出的近十款輕量級AR眼鏡,絕大多數(shù)都采用了MicroLED微顯示技術方案。而且這些方案也基本來自同一家公司:JBD上海顯耀顯示。據(jù)業(yè)內(nèi)人士稱,Meta剛發(fā)布的代號Orion的AR眼鏡,也采用了JBD的MicroLED方案。

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AR眼鏡微顯示方案統(tǒng)計

由此可見,光學元件、顯示方案等技術路線方面,雖然仍有一些分歧,但在用戶需求的驅動下,也已經(jīng)有了“力往一處使”的趨勢,技術枷鎖逐漸被打開。不過,要取得更好的效果,還需要打開第三個枷鎖:制造能力。



03 制造能力的枷鎖


關于蘋果多么重視中國供應鏈,有一則小故事。有一天,庫克聽了關于中國供應鏈的匯報后,指出“這個問題非常糟糕,應該有人到中國去解決”。


三十分鐘后,庫克抬頭看見了蘋果的運營經(jīng)理 Sabih Khan,便立刻問道:“你為什么還在這?”隨后,Khan 立刻開車到機場,乘坐最近的一班飛機前往中國。


中國供應鏈對蘋果的重要性,毋庸置疑。但某種意義上而言,也是蘋果帶著中國供應鏈往前跑。


到了新能源車時代,就有了“齊頭并進”的意味了。特斯拉能夠突破“產(chǎn)能地獄”,離不開上海超級工廠的建設。也借著中國供應鏈,有了國產(chǎn)新能源的紛紛崛起。


而在消費級AR領域,中國供應鏈則展現(xiàn)了出了良好的引領性。


品牌端,雷鳥、魅族等品牌,率先采用AI技術、開拓場景,成為AR眼鏡進入消費市場的先鋒;零部件端,鯤游光電突破光波導專利限制,提供更高性價比的光波導技術。

而被譽為顯示領域“神來之筆”的MicroLED方案,也是由中國公司,例如JBD在引領,解決了一個個制造難題。


首先,在2015年公司成立之初,得益于高管在半導體領域的豐富工作經(jīng)驗,JBD為產(chǎn)業(yè)帶來了一個新的思路:把LED和半導體制造跨界結合,并提出了混合集成半導體技術,也就是在晶圓級集成硅基驅動電路和LED化合物。而且公司也在合肥建立了自己的工廠。


晶圓級混合集成的思路,可以發(fā)揮半導體的成熟制造工藝,也可以享受到類似“摩爾定律”的紅利。但也會遇到新問題:LED的襯底和硅基襯底不兼容,中間需要完成轉移。這也就是JBD的技術壁壘:可以將薄如蟬翼的發(fā)光層完整地轉移到硅基IC之上,而且具有很高的良率、穩(wěn)定的出貨能力。


通過晶圓級混合技術,封裝、測試也可以實現(xiàn)晶圓級。而且晶圓的集成度也非常高,在一個平方厘米之內(nèi)可以集成高達2億的CMOS電路和2千萬個MicroLED。由此,MicroLED的生產(chǎn)效率大幅提高,成本也不斷下降。


更為關鍵的成績,在于“輕量化”的推動。2021年,JBD在全球首次推出了0.13寸MicroLED微顯示屏,并首次將彩色光引擎的尺寸壓縮至1.5CC。在2023年,公司第三代產(chǎn)品則將體積縮小到了0.4CC,縮小比例達到73%。體積僅有黃豆大小,可以方便地置入眼鏡框架中。而近期,JBD量產(chǎn)的單色光引擎體積更進一步縮小為0.15cc。

體積小了,但效果更好了。JBD蜂鳥Ⅰ彩色光學模組,可以實現(xiàn)大于6000尼特的入眼亮度,打破了以往彩色光波導只有1500nits的亮度水平,從而可以讓用戶即使在戶外,依然可以享受高質量的視覺體驗。


經(jīng)過近十年的發(fā)展,JBD已經(jīng)形成了從微顯示面板向光引擎、光模組輻射的產(chǎn)品矩陣。也被YOLE列為,在AR領域和蘋果、Meta并列的關鍵玩家(電視領域,TCL、京東方則是顯示的核心玩家)。


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MicroLED應用路線圖

這無疑是對中國供應鏈的認可,也讓大家看到了在垂直領域、做深做強的重要性。

04 結語


XR是一個有趣的話題,在打開“三個枷鎖”的發(fā)展過程中,不僅可以看到中國消費電子品牌公司的探索,也可以看到數(shù)個像JBD這樣在制造領域,名聲低調(diào)、技術高調(diào)的隱形冠軍。


只有當品牌高點和制造高點都落在國內(nèi)時,我們才不會擔心被“卡脖子”,我們的制造業(yè)才會獲得更多的價值分配,才不用擔心“外遷”。


這條路,才剛剛開始。需要的是一個又一個“名聲低調(diào)、技術高調(diào)”的十年。

-全文完

實習生劉宇辰(北大匯豐在讀生)對本文亦有貢獻。


理工/金融 復合背景,

百億私募/頭部自媒體 雙重經(jīng)歷

董指導 和大家一起

深度挖掘商戰(zhàn),前瞻發(fā)現(xiàn)機遇


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