AR/VR為什么還沒有普及

　　剛剛過去一年對全球消費(fèi)電子和互聯(lián)網(wǎng)巨頭們來說非常忙碌，華為、臉書、亞馬遜以及蘋果紛紛推出各自的最新產(chǎn)品。在眾多新上架產(chǎn)品中，華為等三家企業(yè)分別都推出了自己的AR/VR（虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）產(chǎn)品，而蘋果在WWDC上也推出了AR開發(fā)套件，加上上半年微軟推出的Hololens2代新產(chǎn)品，可以說智能眼鏡產(chǎn)品或頭顯類智能裝置領(lǐng)域，遇到了這兩年少有的產(chǎn)品亮相的大年。

　　早在2012年，谷歌就推出過初代的AR眼鏡，之后大眾對三四年前那輪AR/VR創(chuàng)業(yè)潮也記憶猶新，那時(shí)身邊也非常容易見到冠之場景體驗(yàn)的各種頭顯類AR/VR類產(chǎn)品，很多消費(fèi)者被科技風(fēng)潮帶動(dòng)出非常高的應(yīng)用期待，但真正體驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)各種問題還很多。

　　主要的問題有四類，第一就是顯示質(zhì)量不高，包括大視場角（FoV）狹小、畫面顆粒感明顯、亮度與對比度不高、色彩不高豐富等等。第二是內(nèi)容與頭顯應(yīng)用選擇有限，在信息時(shí)代，任何電子如果沒有好的內(nèi)容呈現(xiàn)，注定不會(huì)成功。第三是交互性不好，各種交互方式都存在界面不夠簡潔直觀、識(shí)別難度大，操作困難等問題。第四是容易產(chǎn)生眩暈等生理不適感，不同用戶的身體生理?xiàng)l件不同，可能不適程度也不一樣，特別是以屏蔽外界環(huán)境的VR類設(shè)備尤甚。

　　經(jīng)過了兩三年后，這些共性的技術(shù)問題目前的解決方案問世了么？從整個(gè)AR/VR行業(yè)的技術(shù)進(jìn)展看，部分問題目前取得了一些技術(shù)進(jìn)步，但是離根本解決還有相當(dāng)大的距離。

　　僅就顯示性能的改進(jìn)與優(yōu)化來講，VR設(shè)備要想在現(xiàn)有技術(shù)條件下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大視場角（FoV）、高清晰度（PPD）和輕便緊湊等理想性能基本不可能。比如要實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜屏幕效果的VR顯示，單位角度像素密度要達(dá)到60PPD（確切說是57.6PPD），在保證這個(gè)參數(shù)的同時(shí)，還要達(dá)到正常人110度及以上的視場角，采用的手段就是使用光學(xué)透鏡放大視場，在VR設(shè)備的狹小空間內(nèi)，基本就等于2寸左右的顯示部件要達(dá)到6K以上級(jí)別的水平像素總量，這無疑是非常大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　對于AR設(shè)備，產(chǎn)品顯示性能主要吐槽點(diǎn)就是顯示亮度和視場角不夠，從產(chǎn)業(yè)近兩年的解決思路來看，以硅基液晶（LCoS）微投影結(jié)合光波導(dǎo)顯示是目前較為理想的解決方式，但這種方式目前的問題是光波導(dǎo)鏡片的制造難度非常大，產(chǎn)品良率很低，造成成本異常高昂，而LCoS技術(shù)的短板則是對比度比較低，無法呈現(xiàn)豐富的色彩。但AR與VR設(shè)備最大的不同是，AR需要跟實(shí)際環(huán)境相結(jié)合，根據(jù)觀察者實(shí)際視野，特別是主視野區(qū)內(nèi)所生成的輔助和增強(qiáng)型視覺內(nèi)容，這就要求設(shè)備需要讓使用者自然產(chǎn)生內(nèi)外影像結(jié)合的一致性視覺體驗(yàn)，不需要在不同焦距之間來回切換視平面，目前看，當(dāng)前AR比VR設(shè)備在視覺顯示方面的技術(shù)方案選擇更為有限。

　　針對內(nèi)容和應(yīng)用少的問題，是個(gè)與產(chǎn)業(yè)成熟度高度關(guān)聯(lián)的問題，也是粗淺的常識(shí)，或者說是個(gè)雞和蛋的問題，硬件性能沒有優(yōu)化到理想程度，部件與系統(tǒng)平臺(tái)的規(guī)格沒有階段性收斂，建設(shè)于系統(tǒng)平臺(tái)上的應(yīng)用與內(nèi)容也不會(huì)豐富。不過最近兩年，基于Facebook旗下的Oculus4款主要硬件產(chǎn)品，其VR開發(fā)平臺(tái)已經(jīng)推出了近千款VR應(yīng)用，讓我們看到，行業(yè)巨頭在應(yīng)用開發(fā)和內(nèi)容制作方面還是比初創(chuàng)企業(yè)有更多的資源和專注力來引領(lǐng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方向。

　　交互方式的問題，一方面來自目前AR/VR的應(yīng)用場景完全不同，VR目前只能在空間有限和固定位置的場景下使用，在內(nèi)容呈現(xiàn)的單一場景下，可以不需要交互設(shè)定，而在互動(dòng)型應(yīng)用，比如游戲應(yīng)用，目前各種手柄是人機(jī)交互可行實(shí)用的主流方式。AR的交互方式則呈現(xiàn)非常多元化的面貌，包括觸控交互、手勢識(shí)別、眼球追蹤、姿態(tài)感知、語音交互甚至腦波讀取等技術(shù)方式，都有不同企業(yè)針對各自的產(chǎn)品分別采用，從另一個(gè)角度說明，交互方式對于AR來說還沒有一個(gè)理想有效技術(shù)路徑，也是交互技術(shù)不成熟的表現(xiàn)。從另外一個(gè)方面來說，AR或VR核心技術(shù)解決方案沒有確定或者收斂之前，交互方式只是外圍應(yīng)用技術(shù)應(yīng)該解決的問題，雖然一樣復(fù)雜，但目前還不是最亟待解決的問題。

　　眩暈問題對于技術(shù)層面來講，是一個(gè)多層次AR/VR技術(shù)不成熟的表現(xiàn)，對于一般運(yùn)動(dòng)平衡正常的人來說，VR設(shè)備帶來的眩暈感主要來自畫面與身體位置感知不同步，這有可能來自顯示面板動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和幀頻，有可能來自圖像處理速度，有可能來自影像傳輸速度，或者幾個(gè)環(huán)節(jié)的疊加。顯示部件動(dòng)態(tài)能力提升，可以選用高動(dòng)態(tài)特性的顯示技術(shù)，比如OLED、OLEDoS、LCoS等，隨著技術(shù)改進(jìn)和提升，F(xiàn)astLCD、Micro-LED等新技術(shù)的出現(xiàn)也可以大幅改善顯示面板動(dòng)態(tài)畫面遲滯的問題。圖像處理能力就要看選用什么樣的方式做圖像渲染和影像處理，對于4K量級(jí)及以上的面板來說，全彩高速圖像渲染雖然有相應(yīng)的GPU和技術(shù)方案，但游戲類VR設(shè)備由于需要應(yīng)對大量冗余數(shù)據(jù)的迸發(fā)處理，現(xiàn)有的方案并不那么得心應(yīng)手。對于理想的AR設(shè)備來說，雖然沒有像VR那樣重度的圖像渲染要求，但與環(huán)境結(jié)合的實(shí)景建模，隨時(shí)與焦平面保持一致的圖像合成，一樣會(huì)大量消耗系統(tǒng)的圖像處理能力。如果把圖像處理放在云端，就面臨圖像傳輸?shù)难舆t問題，現(xiàn)階段VR的圖像處理不具備云端設(shè)置的條件，而AR設(shè)備，如果有強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求也是不適合置于云端的。眩暈問題的另一面，是人體運(yùn)動(dòng)平衡感知敏感度不同造成的，跟暈車暈船的機(jī)理一致，有些人能夠通過適應(yīng)性調(diào)節(jié)可以接受更長時(shí)間的使用，有些則可能5分鐘就會(huì)產(chǎn)生嘔吐反應(yīng)，無法適應(yīng)。

　　很多消費(fèi)者寄希望于5G時(shí)代帶來高帶寬、低延時(shí)的通訊條件，他們認(rèn)為這樣對AR/VR產(chǎn)品性能的優(yōu)化有非常大的幫助，筆者認(rèn)為這只解決了部分設(shè)備需要遠(yuǎn)端圖像處理和LBS功能的通訊需求，對于本地設(shè)備需要解決的完美顯示、快捷感知、佩戴輕便等性能是沒有直接幫助的。

　　即便我們解決了上述所有的技術(shù)障礙和問題，更優(yōu)越的顯示、計(jì)算、通訊性能，需要更高的能耗，無論把部分性能放在本地還是云端，計(jì)算能力和通訊能力的提升都需要更多的能源消耗。目前VR可以有限移動(dòng)，而AR設(shè)備則是一個(gè)完全面向開放環(huán)境的穿戴式設(shè)備，需要本地解決能源供給，針對不同場景下的續(xù)航力要求，還要平衡產(chǎn)品舒適性和電池重量，來消除不適感，這也是非常棘手的挑戰(zhàn)。

　　還有一些當(dāng)前次要但非常關(guān)鍵，并會(huì)直接影響用戶體驗(yàn)，進(jìn)而決定用戶使用意愿的問題，比如電子部件的發(fā)熱對于佩戴型設(shè)備非常棘手，高計(jì)算能力、高通訊帶寬都會(huì)帶來更嚴(yán)重的發(fā)熱，設(shè)備發(fā)熱量和散熱方式將會(huì)成為后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。另外，眼鏡型設(shè)備都隱含有定制化需要，用戶瞳距、是否為近視眼、近視程度、用眼習(xí)慣等都直接影響著每一個(gè)消費(fèi)者的使用意愿。

　　回到本文開始的部分，雖然今年巨頭企業(yè)發(fā)布了眾多智能眼鏡類別的產(chǎn)品，但華為和亞馬遜的產(chǎn)品本質(zhì)是智能音箱或者藍(lán)牙耳機(jī)，并不具備任何AR功能，微軟的Hololens二代MR產(chǎn)品也只對開發(fā)者和行業(yè)用戶開發(fā)銷售，價(jià)格高企。蘋果雖然一直推廣其手機(jī)和平板產(chǎn)品的AR應(yīng)用和開發(fā)套件，但其AR眼鏡型產(chǎn)品依舊停留在傳說中。而第一個(gè)推出AR眼鏡的谷歌，在Cardboard失利、Daydream疲軟的市場表現(xiàn)下，干脆沒有任何眼鏡產(chǎn)品的發(fā)布消息。只有Facebook的Oculus還在VR領(lǐng)域奮力開拓，以其目前的進(jìn)展看，游戲領(lǐng)域還是非常適合的VR設(shè)備開發(fā)方向，但目前也不具備滲透到大眾市場的任何可能。

　　對于AR和VR的消費(fèi)級(jí)市場前景，只能說道阻且長，還需加倍努力。