苹果、Oculus巨头双双入局 AR主流显示方案格局将定

苹果、Oculus巨头双双入局 AR主流显示方案格局将定

导读:继微软与Magic Leap在AR显示技术领域“双雄分立”后，苹果及Oculus也双双入局，苹果有很大可能会对基于LCOS投影的Stereoscopic近眼3D成像技术进行改进促成micro OLED全新方案的落地，而Oculus基于供应链及其他方面的考虑可能会更加偏向于采取DLP投影技术作为主要方案。但未来随着更多巨头对光场技术的进一步深入研究，显示方案的相互渗透以及全光场显示技术也必将成为主流发展方向。

　　继去年的VR“大跃进”过后，全球VR设备厂商都逐渐将重点转向内容和相关辅助性技术领域，整个行业的发展也逐渐趋于平缓。而最近的苹果即将发布AR以及Oculus大举招募AR开发团队消息曝出，令一向“沉默寡言”的AR则一改往年的风格，大有“破土而出”追赶VR技术的趋势。而其中备受关注的AR成像显示技术也逐渐分立成两大流派，一类是以主打Light Field显示技术的Magic Leap为代表的光场视觉技术的AR企业群体，而另一类则是主打光波导显示器的“Stereoscopic近眼3D技术”的微软和索尼为代表的群体，而后来的Oculus以及苹果等公司也将很快在这两种关键技术方案上做出选择，AR中关键的主流显示方案格局将定。

AR成像显示技术“双雄分立” 微软与Magic Leap各成一派

　　众所周知，2016年AR领域风浪掀得最高的两家企业莫过于微软和Magic Leap。巨头微软在AR领域已布局多年，并已经拿出了能够令人信服的实体AR设备Hololens,而以“高调浮夸”著称的Magic Leap则因之前产品宣传视频“造假”在AR产业圈名声大噪，掀起一阵波澜。除此之外，针对AR成像显示技术方案的选择方面，两家企业也是风格迥异，微软Hololens所采用的“波导显示器+Stereoscopic近眼3D技术”的方案由于技术实现相对更加简单，而且成本较低，符合当前发展初期的AR产业形势，因此能够更快的落到实处。

　　而“名声大噪”的Magic Leap所使用的Light Field显示技术虽然目前难以窥见任何确切的发展消息，但该技术也更具优势。Light Field显示技术又叫光场技术，其核心是光导纤维投影仪(Fiber Optic Projector)，它是基于激光在光导纤维中传播后从纤维的端口射出时输出方向和纤维相切的原理来实现的，而Magic Leap公司的方案事实上是采用了多投影阵列的方式，通过改变纤维在三维空间中的形状，特别是改变纤维端口处的切方向，来控制激光射出的方向，然后直接投射到视网膜上的。光场技术的发展潜能很大，能够解决目前VR/AR领域面临的诸如FOV角较窄和图像质量差等诸多技术难题。

　　不过，由于需要计算整个四维光场，该技术的计算复杂度相比目前会提高几个数量级，因此对硬件的要求就会更高，相应的技术开发和产品本身的成本也会更进一步提高，这是其瓶颈之一。除此之外，由于需要精确的调控机械部件，使得每一个纤维都稳定自然地颤动，并且颤动的模式要和数据传输相互同步，并且这种颤动不能受外界噪音的影响，这也在很大程度上制约了该技术产品化的发展。因此，该技术目前还处于概念阶段，也正是Magic Leap的产品迟迟没有推进的主要原因。

　　而Hololens所采用的基于光波导显示器的“Stereoscopic近眼3D技术”则拥有光的使用效率高、体积小、开口率高、成本低等优势，而且产品化相对更为容易，它主要通过配备两片光导透明全息透镜，再加上DLP投影技术或者LCOS投影技术来获得虚拟内容, 然后从前方的微型投影仪投射到光导透镜后进入人眼，同时也让现实世界的光透进来，最终令人脑获得增强现实的图像信息。该技术虽然已产品化，但究其本身目前还存在着不少缺陷，例如LCOS投影的黑白对比不佳、三片式LCOS光学引擎体积较大以及DLP投影容易产生“彩虹效应”、色彩分离效果不佳等问题。

　　苹果及Oculus正式入局 主流方案加速落定

　　虽然两种技术各具优势，但由于目前真正入局AR领域并且曝光专利的企业巨头则是少之又少，令AR一直“坐着冷板凳”。而近期Oculus大举招募AR开发团队以及苹果传言将与IPhone8同期发布的首款AR产品的消息一出，正式将AR搬上台面儿，苹果及Oculus的入局无疑将令AR行业摆脱当前的尴尬局面，进一步刺激AR技术和市场的发展，而其关键的显示成像技术也将格局初定。

　　从VR巨头Oculus方面来看，其强劲对手索尼已提早在AR成像显示技术领域先发制人。2017年的CES展会上，索尼发布了一款基于光学波导显示器的AR产品，正式宣布进驻AR领域。而在成像显示技术上，索尼则选择的是基于Stereoscopic近眼3D技术的LCOS投影方式，这一方面是由于该技术目前的可实现性强以及技术难度和成本低，另一方面这是索尼本身就是LCOS的主要生产商之一，基于自家的技术打造自家的产品就更合情合理。而且近年来，LCOS技术正日渐成熟，相关的产业链也逐步扩大延伸，未来几年会有很大的发展机会，除了索尼之外，JVC、中芯国际、台联电以及视创科技等公司都是LCOS的主要生产厂商。

　　虽然Oculus以主打专业的设备而著称，但从目前两大技术方案的发展现状来看，笔者认为Oculus公司将会更倾向于选择Stereoscopic近眼3D技术作为其AR产品的主要方案，这既有利于产品的加速落地，又能尽快的令Oculus入驻AR产业获得发言权。但在投影方式的选择方面，笔者认为OC会更加青睐DLP投影方案而不是索尼等公司的LCOS方案，虽然在DLP领域由TI公司一家独大，但基于在相关产业链上与索尼等竞争对手冲突以及技术成熟度上等各方面的综合考量，OC并不会介意选择与TI一家公司合作。

　　而相应的苹果公司会做出如何选择就更加复杂，笔者认为，鉴于四维光场显示技术的实现难度及成熟度，就连苹果的老对手微软也难以解决这些问题，而且苹果也传言与IPhone8同期将发布首款AR产品，虽然苹果以技术革命著称，但也不可能这么短的时间内就在光场技术领域做出革命性突破。同时，基于苹果在供应商方面的选择风格，由TI一家独大的DLP投影也不会受到苹果公司的青睐。而且，最近苹果公司也正计划将AR纳入IPhone相机的应用程序当中，且IPhone8传言也将使用OLED面板，因此苹果公司有极大可能会对目前基于Stereoscopic(立体)近眼3D成像技术的LCOS投影方案作出改进，micro OLED将会是其最有可能的选择，目前已有相关的micro OLED在AR概念性产品上的成功案例，在1英寸大小的屏幕上已能够制作出2048*2048分辨率，120Hz刷新率的显示屏，而且超小的面积还带来超低的功耗，低发热量，延迟也低至10ms，这更加大了苹果公司采取该方案的可能性。

　　由此看来，随着苹果以及Oculus等更多巨头的相继入局，2017年的AR产业有望“破土而出”迎来新的增长。虽然主流厂商们各居一方，但未来几年里，AR显示技术将仍然将会以立体LCOS技术作为主流方案而存在，只不过会在该技术上做出一定的延伸，micro OLED将会是新一步的探索。但这并不代表Light Field技术就此没落，随着微软等巨头以及敢为人先的Magic Leap在光场显示技术产品化领域的逐步深入，光场技术有望迎来新的发展，未来不乏会有两种技术方案并存的形式或者光场技术的正式产品化的出现，而光场技术也将逐步渗透到AR/VR产品中，成为未来各大AR厂商最佳也是更可靠的显示方案。（责编：振鹏）

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LCOS(Liquid Crystal on Silicon)：LCOS属于新型的反射式micro LCD投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片。用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。LCOS将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。相比传统的LCD，LCOS采用的反射式投射可使光利用率达到40%以上，而且它的最大优势是可利用目前广泛使用、便宜的CMOS制作技术来生产，毋需额外的投资，并可随半导体制程快速的微细化，逐步提高解析度。与现有的LCD及DLP投影面板相比较，LCOS是一种很容易达到高解析度的新型投影技术。

DLP投影技术：DLP投影技术是应用了数字微镜晶片(DMD)来做主要关键元件以实现数字光学处理过程，该技术已经由TI垄断，并已发展多年。其原理是将光源藉由一个积分器(Integrator)，将光均匀化，通过一个有色彩三原色的色环(ColorWheel)，将光分成R、G、B三色，再将色彩由透镜成像在DMD上。以同步讯号的方法，把数字旋转镜片的电讯号，将连续光转为灰阶，配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来，最后在经过镜头投影成像。

Micro-OLED：Micro-OLED是一种相比OLED像素密度更高的OLED显示屏，又叫做微型OLED显示屏，它能够结合透镜组合创造出外形更流畅、更时尚的眼镜。这些微型OLED眼镜将提供成本有竞争力的量产产品来取代更加昂贵的使用LCOS AR系统的AR设备，微型OLED在1英寸大小的屏幕上目前已能够制作出2048*2048分辨率，120Hz刷新率的显示屏，而且超小的面积还带来超低的功耗，低发热量，延迟也低至10ms，是定义下一代VR/AR产品的关键技术。

Light Field技术：Light Field技术又叫光场(视觉)显示技术，它是指以计算机运算、通过显示装置将图像成像于人眼的全部视野或局部视野构成的计算机图形仿真方法，能够真实模拟人眼成像，并使成像效果达到视网膜级别的清晰度。该技术的核心是光导纤维投影仪(Fiber Optic Projector)，它是基于激光在光导纤维中传播后从纤维的端口射出时输出方向和纤维相切的原理，而Magic Leap公司采用的光场技术则是通过改变纤维在三维空间中的形状，特别是改变纤维端口处的切方向，控制激光射出的方向，直接投射到视网膜的方法。

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