众厂商谈VR/AR的技术市场动向

作者：时间：2019-07-01来源：电子产品世界收藏

　　作者/迎九毛烁

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/201907/402119.htm

　　摘要：本文邀请了部分VR/AR的芯片、IP和整机厂商介绍VR/AR的技术市场动向，这些公司分别是：豪威科技、CEVA、Imagination和3Glasses公司。

　　关键词：VR；AR；显示；渲染；5G

　　1 从整机厂商角度看VR/AR的三个技术热点主要从三个方面探讨VR/AR的趋势。

　　1.1 VR/AR的显示

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　　VR/AR 本质是一个新型的显示交互方式，那么基于显示部分的技术就是一个关键性的指标，包括硬件模块光学的设计，屏幕的显示能力，软件或者平台的渲染效果。可以看到现在光学的部分，VR是以满足视角体验的FOV（视场角，大部分在85°~110°）的设计，基本不会有大的变化，主要是在如何保持其FOV的情况下把硬件做轻薄、做小，真正的ToC（面向消费者）化，是现在的一大技术难点；

　　而AR则需要提升现在的FOV（注：现在AR光学的设计基本都不超过60°，包括自由曲面、棱镜、光波导方案）。屏幕的部分VR主要采用Fast-LCD 以及 OLED屏幕，如何减少光栅、晶格感，是一大提升指标（例如在同尺寸下提升屏幕的PPI、分辨率等），而AR多采用MicroOLED或者LCOS显示屏幕，它的PPI基本都在1000以上，反而是结合光学做到更好的体验感为更为重要的指标。软件的渲染部分现在在显示部分相对是够用的，包括反畸变、反色散、满足低余辉的刷新率[一般为70帧以上，现在也有成熟的ATW（异步时间扭曲）、ASW（异步空间扭曲）等相关技术]，以及内容开发引擎（Unity，Unreal）。也许未来不存在VR/AR 之分了，一旦显示部分足够清晰，摄像头足够高清，计算和渲染的能力足够的话，一个“MR”设备也许就可以满足现在所有的VR/AR需求，当然也要是成本可以在消费类市场接受的情况下。

　　1.2 新型的交互方式仍在探索

　　新型的显示交互方式上有何种辅助性的交互设备或者交互技术也显得尤为重要，例如现在比较成熟的陀螺仪传感器，也就是3DOF（3自由度）的姿态定位交互数据，基于双目或者多目摄像头定位技术的交互数据，语音识别的语音交互，骨传导的音频技术，基于摄像头的手势识别交互，物体识别等。如何结合应用软件也是就内容进行满足用户体验的交互，会催生出一些现在也许无法想象的设备，满足视觉交互之外的交互、触觉、听觉、嗅觉等，现在每家公司都在探索，相比于手机，还没有相对完善或形成的标准。

　　1.3 互联

　　互联也是一个未来值得期待的方式，包括我们在讨论的5G对ARVR的影响，资源和计算云端化，数据互联化，会很大意义上决定VR/AR的应用形态，从而影响VR/AR的产品形态。可以参考的是手机受网络的影响而进行的产品和应用的改变，因此每家VR/AR厂商都在其中探索，希望找到VR/AR中像大屏幕触摸屏对手机的颠覆那样的革命性的方式。

　　2 VR/AR的显示技术进展豪威科技公司着重介绍了显示技术的动向。

　　2.1 与显示相关的技术趋势

　　VR/AR是5G的重要应用场景，也是消费者最容易体验的应用之一。VR/AR目前的应用范围主要在于游戏以及特殊工业和商业应用，例如安防、教育、电力、制造和巡检等。目前豪威科技公司主要关注如下相关技术趋势。

　　1)眼球追踪技术。由于VR/AR设备需要超高分辨率屏幕，对硬件性能要求非常高，眼球追踪可以大幅降低对性能的要求。

　　2)微显示屏（芯片）技术。AR眼镜需要实现大突破，就是既能让用户舒适佩戴、随身携带，又能在眼前显示60英寸（1英寸约为25.4mm）以上超大屏幕感，还能把逼真的3D内容渲染到真实世界里，营造沉浸式体验。与VR相比，AR的应用场景也更广阔，本质上，AR是VR的延伸，把AR镜片遮挡就成了VR。目前微显示屏（芯片）技术主要有DLP、Si-OLED、LCOS等。

　　• DLP优势为高亮度，但是体积大、价格贵，目前主要使用于微投影机市场。

　　• Si-OLED体积小，但是亮度低、价格贵，使用于VR显示以及低端AR显示。

　　• LCOS微显示屏（芯片）配合光波导镜片的光场显示方案是AR眼镜的技术发展方向。LCOS显示芯片尺寸小、高分辨率、亮度中等、价格较低。目前分辨率主流为720 p与1080 p, 未来将持续走向4K、2K; 单颗像素尺寸也会由目前的4~5 µm向3 µm，甚至更小发展。

　　3)光波导显示技术:国际一线AR服务提供商主要采用衍射式波导技术，如美国Magic leap one使用的是LCOS搭配衍射式波导显示方式，微软Holenlens 2是MEMS搭配衍射式波导方式。还有一些国际、国内厂商采用阵列式光波导技术。综合显示效果（亮度、FOV、分辨率）、体积、重量等判断，衍射式波导是AR显示未来的发展趋势。一些入门级的AR眼镜也会使用自由曲面(free form)显示技术。未来3~5年内，可以搭配衍射式波导使用并可以满足综合显示效果的只有LCOS技术。

　　4)全息影像技术:全息影像技术是一种在三维空间中投射三维立体影像（影像为物理上的“立体”而非单纯视觉上的“立体”）的新世代显示技术，LCOS 能利用反射光的相位调变来实现此技术微型化与量产化。若是全息微显示技术发展起来，能够进行相位调制的LCOS技术很可能是唯一选择。

　　2.2 豪威科技的解决方案

　　豪威科技的晶圆级光学技术(WLO)、Camera CubeChip (CCC)微型定焦摄像模组技术以及LCOS投影显示芯片技术解决方案均位于世界领先地位。豪威科技应用这些技术在AR/VR眼球追踪、AR眼镜投影显示领域占据世界主要市场份额。

　　1)豪威科技采用晶圆级光学技术(WLO)制造镜头，采用Camera Cube Chip (CCC)技术能够生产出微型定焦摄像模组OVM7251和OVM6211，实现AR/VR的眼球追踪功能。图像芯片采用3 µm OmniPixel®3-GS全局快门架构，640x480 VGA或者400x400分辨率相机模组尺寸小、低功耗和高效率，其中OVM6211（3mm×3 mm）是业界最小的全局快门相机模组。

　　2)豪威科技坚持开发、量产LCOS技术十几年。于2017年在上海松江建成了全球第一，也是唯一的一条12英寸LCOS晶圆级液晶盒自动化封装生产线，拥有业界领先的LCOS芯片生产效率与产品良率，彻底解决了对AR产品供货的产能及量产稳定性问题；豪威科技于2018年设计、生产出世界上第一款将驱动芯片与LCOS显示芯片集成为单一芯片的1080P显示芯片，实现高集成、低功耗；公司还自主研发出硅片加镀工艺技术，可提升(LCOS)面板反射率最高至90%；豪威科技开发出全球第一套主动式影像对比补偿片贴片设备，实现主动式影像对比补偿工艺，大幅提升LCOS面板的影像对比；豪威科技不断开发LCOS 面板模组工艺技术，目前提供全球最小的720 p LCOS 面板模组，而且即将推出全球尺寸最小的下一代720 p、1080 p LCOS显示面板。

　　3 从IP厂商角度看VR/AR的机会

　　3.1 VR/AR的市场概况

　　AR与VR产品已经发展数年，并且逐年取得良好的进展，但是对于大众市场而言，大众产品的成功和消费者的接纳仍然有限。2018年市场焦点似乎分散在各个领域——可穿戴AR设备已经在企业市场找到用武之地，例如工厂使用AR设备进行分拣、远程指令等操作。尽管这些设备仍然相当昂贵，不过功能变得更加强大，具有更高的计算能力和更多的功能。在消费者方面，我们也看到了更多的无线AR与VR设备发展的推动力量，HTC、Oculus、nreal、联想等最新设备也可以进行本地计算。这些设备的售价仅有数百美元，还需要观察消费者的接受情况、内容生态系统的发展状况，以及其功能和延迟是否符合消费者期望。此外，某些最新的手机产品，例如苹果和谷歌手机，加入了支持AR功能的SDK，例如ARKit，可以实现某些直接在手机上运行的功能。

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　　3.2 CEVA的解决方案

　　CEVA可为AR与VR市场提供多种芯片IP产品选项，可在低功耗、高计算能力设备上加速神经网络、深度感应和SLAM算法的实时运行，减低设备延迟并延长电池使用寿命。CEVA为客户提供处理器、基础软件架构以及来自合作伙伴生态系统的软件库和算法。在处理器方面，CEVA提供一款AI处理器NeuPro，它也可以处理计算机视觉任务，CEVA还提供处理视觉任务和低端AI运作的CEVA-XM视觉DSP。对于基础软件架构，CEVA提供CEVA-CV、CEVA-SLAM SDK和CDNN，可以简便地实现从研发到设备部署的算法和神经网络移植。

　　4 提升视觉体验

　　4.1 AR/VR视觉体验的优化

　　图形处理器（GPU）是创建虚拟世界和场景、满足AR和VR所需的高性能和高响应时间的主要推动者。然而，为了让用户拥有AR和VR所承诺的更丰富的视觉体验，需要有效地提高无线带宽，才能使AR/VR体验更上一层楼。简单地说，5G对于下一代AR/VR是必不可少的。

　　VR的一个趋势是创建新的功能，以便在执行渲染工作的较大GPU和执行曲面造型的较小GPU之间分配工作负载。这比固定功能显示单元更具优势，因为该技术仍在不断发展并且需要大量调整，因此基于可编程着色器的解决方案至今仍是首选。这要求GPU具有高填充率和低延迟，而这正是Imagination的PowerVRGPU的优势所在，其带有的可微调IP意味着客户可以根据市场规格来实现具有更多或更少填充率的解决方案。

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