文/VR陀螺 元橋

近幾年，XR 行業(yè)發(fā)展起起落落。2023年，XR 新興技術則是讓人眼花繚亂，從 VR 的 Pancake、單眼 4K Micro OLED、全彩 VST、語音+手勢+眼動的交互方式，到 AR 的單片全彩 Micro LED、交互指環(huán)、單目 Slam，等等。

技術的落地，能夠進一步釋放 XR 設備的潛力，蘋果 Vision Pro 的到來就是一個很好的說明。站在技術飛速發(fā)展的十字路口，VR陀螺觀察了2023年度最值得關注的幾大 XR 技術趨勢，包括顯示、芯片、屏幕等，這些技術的發(fā)展并不僅是單點突破，而是相互交織，推動著 XR 行業(yè)不斷向前躍進。

 VR/MR篇 

VR 光學方案技術主要經歷了非球面透鏡、菲涅爾透鏡與 Pancake 方案三個階段。

由于 Pancake 方案不僅可以實現(xiàn)將 VR 光學總長（TTL）縮短至 15-20mm「非球面透鏡與菲涅爾透鏡的 TTL 大致在 45-50mm」，并且還能做到大幅減輕 VR 設備的厚度與重量，已成為當下 VR 設備實現(xiàn)輕便化的最優(yōu)解。

據(jù) VR陀螺不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2023 年新發(fā)布的 VR 新品幾乎均已采用 Pancake 光學方案，尤其是在蘋果發(fā)布 Vision Pro 之后，又進一步推動了 Pancake 成為主流光學方案；不過還有少數(shù)頭顯采用菲涅爾透鏡，而非球面透鏡的方案在 2022 年還能看到，2023年則很少見了。

值得一提的是，為了達到更好的視場效果，蘋果 Vision Pro 采用了全新的 Pancake 3P 光學方案「P 代表鏡頭」，三片裝的 Pancake 方案，能夠實現(xiàn)目前 Pancake 中最大的 120° 視場角。相信體驗完 Vision Pro 的人，已經感受到了一波視覺沖擊力。

蘋果給了市場新思路但相應的成本也更高，Vision Pro 的 3P 光學方案總成本大概在 80 美元左右「折合人民幣 570 元左右」，超出了很多廠商的成本管理。

目前市面上大多數(shù)廠商會優(yōu)先選擇 Pancake 2P 或者 1P 光學方案，如 Meta、PICO，2P 的方案相對于 3P 減少了一個鏡片，具有一定的成本優(yōu)勢，同時可控性也高，并且成像效果也相對有保障，是大多數(shù)廠商選擇的最優(yōu)解。

此外，Pancake 3P 光學方案在設計上也相對復雜，尤其體現(xiàn)在貼膜技術上，Pancake 光學方案中的貼膜環(huán)節(jié)反射偏振模、1/4 相位延時片膜材以及貼膜工藝是影響成像質量的關鍵因素。

其中膜材方面，全球只有 3M、旭化成等少數(shù)企業(yè)的 1/4 相位延時片與反射偏振膜能達到要求，具有很強的技術壁壘，單組透鏡的貼膜材料成本就可以達到 70-100 元，且短期內很難實現(xiàn)降本。

由此，雖然蘋果采用了 Pancake 3P 光學方案，但短期內 3P 方案很難成為主流的光學解決方案。

目前，VR 屏幕顯示方案的演進方向大致可分為：AMOLED、Fast LCD、Micro OLED 。

據(jù) VR陀螺不完全統(tǒng)計，2023 年新發(fā)布的幾款主流 VR 頭顯，F(xiàn)ast-LCD 仍為最主流的顯示技術，如 Meta Quest 3、PICO 4 Pro、PICO G 3 等。不過隨著蘋果發(fā)布 Vision Pro，Micro OLED 技術迭代開始進入了快車道。

2023 年 4K Micro OLED 已經成為了大多數(shù)產品迭代的方向，是行業(yè)關注的重點，在 CES 2024 大會上，億鏡、創(chuàng)維、高通均展示了其具備 4K Micro OLED 功能的產品。同時，設備的交互方式也更加貼合場景應用，而降低重量仍然是產品的主要方向。

預計未來幾年，搭載 Micro OLED 的 VR 產品將會保持快速增長，而 Fast-LCD 或會加速退出市場，正如當初的 LCOS 技術方案。

據(jù)了解，韓國面板巨頭三星和 LG 已在 2022 年先后宣布正式停產了 LCD 面板的決定，將重心轉向了 Micro OLED 面板。

目前能夠開發(fā)、生產 Micro OLED 的企業(yè)主要集中在歐美國家，包括美國 eMagin「已被三星收購」、英國 Micro Emissive Displays (MED) 、德國 Fraunhofer IPMS 研究機構、日本索尼等，國內在這方面進步也比較迅速，主要有宏禧科技、奧雷德、京東方、視涯科技、清越科技等。去年 12 月底，宏禧科技就宣布實現(xiàn)點亮 1.33 英寸（4K）Micro OLED微型顯示器，產品正進行完整測試。

Micro OLED 采用的是 CMOS 基板，與 LCD 采用的玻璃基板不同的是 CMOS 基板控制密度高，全名 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor「半導體結構的名稱」，采用半導體制程在硅晶圓上做出無數(shù)微小的 CMOS，集成能力很強。

落實到 VR 顯示上，采用 CMOS 基板可以實現(xiàn)高 PPI，且 Micro OLED顯示器還具有厚度更薄、功耗更低、能夠實現(xiàn)自發(fā)光、發(fā)光效率高等優(yōu)點。只是 Micro OLED 有機材料的發(fā)光特性會容易氧化，使用壽命相對較短，峰值亮度不高。

考慮 Micro OLED 亮度表現(xiàn)并不如 Micro LED、LBS，而有機材料壽命不長也是硬傷。由此，業(yè)內普遍認為 Mirco LED 將是 X R顯示技術下一代解決方案。

但從更長遠的角度來看，目前 Micro OLED 的技術也并不是完全成熟，以 Vision Pro 為例，其兩塊屏幕成本就達到了 700 美元，占總成本比近 50%，已經夠買 2 臺國產機了。而 Vision Pro 產能不足的一大問題因素就在屏幕，據(jù)國金證券的預測，預計到 2027 年全球 XR 用 Micro OLED 出貨量也不過 2300 萬片，僅僅與 2023 年 iPhone 的平均月銷量持平。

要想進一步推動 Micro OLED 向 Micro LED 過渡路還很長，需要更多面板廠商一起入局推動產業(yè)聯(lián)動發(fā)展，而蘋果本次能否帶動 Micro OLED 產業(yè)邁向新階段，吸引面板廠大舉擴產，讓人拭目以待。

2022 年國內外就已有多家廠商，像 PICO 與 Meta 都將眼動追蹤加入了頭顯中。但由于當時市面上產品都在發(fā)力 B 端，一段時間內很多用戶對頭顯的這個功能感知都并不明顯。

但隨著蘋果發(fā)布 Vision Pro ，眼動追蹤+手勢+語音一套綜合交互方式在市場上釋放了關鍵信號。據(jù)業(yè)內不完全統(tǒng)計，2023 年上半年，在 XR 線上市場中，支持眼動追蹤功能的產品份額已提升至 7.7%。

本輪體驗完 Vision Pro 的用戶大概已經感受到了 Vision Pro 交互的魅力，不僅手眼協(xié)同的精準度極高，還彌補了真實世界的感官信息。以虛擬鍵盤為例，當我們伸手去觸摸鍵盤按鈕時，點擊的每個字母都會隨之一同變化，并且還會發(fā)出蘋果一直以來保持的“噠噠”鍵盤聲效。

此外，你在體驗一些游戲時，也能傳遞出一些很真實的“觸感”。而根據(jù)海外殘障人士的體驗來看，即便不依靠雙手，僅僅以眼睛+語音的交互方式，也可以成功的使用 Vision Pro?？赐甏蠹业姆答佉约坝H身體驗之后，我們發(fā)現(xiàn)蘋果所提出的空間計算時代，空間交互是其很大特點，而通過手眼協(xié)同的操作，VR 與 AR 的融合顯的更加真實。

值得一提的是，Vision Pro 交互設計的細節(jié)規(guī)則，考慮到人類視野是聚焦于畫面中心最舒適，為此開發(fā)者的內容設計幾乎都基于視野原理，避免引發(fā)用戶進行頻繁的頸部和身體轉動。同時，窗口也與用戶保持固定距離，以避免讓人眼頻繁調整焦距，適應不同焦段。

蘋果以舒適的一套綜合交互方式，讓我們在數(shù)字世界里與物理世界聯(lián)動，從更長遠的角度來看，MR 或會改變人們未來的生活方式。

在蘋果發(fā)布 Vision Pro 之后，XR 協(xié)處理芯片也引發(fā)了業(yè)內很大關注。Vision Pro 的 VST 相對于其他的 VST 差異在于可以任意調整虛實程度，通過數(shù)碼旋鈕來精準控制虛擬范圍，而這便是靠 R1 協(xié)處理芯片完成。

很長時間以來，XR 設備都沒有專屬芯片，以蹭手機芯片為主。但隨著 XR 設備不斷對算力、延遲率、刷新率等提出高要求，專屬芯片呼之欲出。

高通是較早入局的一家企業(yè)，從 2018 年高通推出 XR 領域的芯片平臺 XR1 之后，高通又推出了第二代驍龍 XR2 平臺。如今，市場上使用驍龍 XR 平臺的終端設備，據(jù)稱已經超過了 65 款，覆蓋了含 VR、AR 等不同產品形態(tài)。

可以說，目前 XR 芯片市場，高通占據(jù)了較高市場，具有很強的競爭力。值得一提的是，2023 年 5 月，三星被傳出旗下 System LSI 已開始邁出為 XR 設備制造處理器的第一步。作為自身就具有強大供應鏈的企業(yè)，三星或許在這方面也將會有驚艷市場的表現(xiàn)。

從蹭手機芯片到專屬芯片再到 Vision Pro 的雙芯片設計，XR 芯片領域的市場發(fā)展向前邁進了很大一步。

面向高端制造國產化發(fā)展的大方向，國產芯片的設計能力也在不斷提升，疊加華為芯片取得了系列突破，更加增大了國內對高端制造的預期。目前國內已經涌現(xiàn)出一批具有自主研發(fā)能力和核心技術的高性能芯片設計企業(yè)，如聯(lián)發(fā)科、耀宇視芯、萬有引力等。

透視技術是 MR 的核心技術，VST 與 OST 則是 XR 設備的兩種主流解決方案。AR 眼鏡的透視主要采用 OST 方案，而 VST 則適用于當前主流 VR 產品形態(tài)。

在 VST 尚未成為主流方案之前，大多數(shù) VR 頭顯實現(xiàn)沉浸感的同時也隔離了現(xiàn)實，而 VST 功能的應用則使得 VR 從隔離現(xiàn)實轉向了虛實融合，進一步開啟了混合現(xiàn)實的空間計算時代。

2023年，Meta 發(fā)布 Quest 3 被熱議的一大亮點也是 VST 透視，且是全彩 VST ，相比上一代黑白環(huán)境的透視效果，全彩 VST 讓視覺感更為豐富。更為重要的是，由于更接近人眼真實中看到的效果，全彩 VST 也有更強的透視感來感知物理世界，輔助我們進行空間和深度上的感知，并且具備長時間工作、游戲娛樂的可能。

扎克伯格曾自信地表示，“Quest 3 將是體驗混合現(xiàn)實的最好設備，全世界首款主流高分辨率彩色混合現(xiàn)實設備。”確實，Meta Quest 3 算是打開了 MR 的大門，而蘋果 Vision Pro 將VST 體驗拉到了目前最高級別。

就體驗來看，在光線環(huán)境好的情況下，Vision Pro 的 VST 效果很好，畫面幾乎不存在畸變，真實感很強，戴著 Vision Pro 查看手機、電腦，均能看清屏幕內容。而體驗 Quest 3 時，可以明顯看到會出現(xiàn)波浪紋、畸變的情況。

蘋果在 VST 硬件與性能上的投入力度都相當高，早在 2018 年蘋果就收購了一家專做 VST 頭顯的企業(yè)，而在應用與 UI 設計上，也是以 VST 優(yōu)先，并且還百分百考慮到了用戶使用頭顯的心理，專設硬件旋鈕用來無極控制 VST 的程度，滿足用戶使用頭戴設備的安全感。

眾所周知，蘋果對頭戴設備的定義很高，將其成為空間計算平臺的產品。而空間計算平臺實現(xiàn)的基礎是 VST 功能，VST 的加入改變了原有 VR 設備的局限性，使得用戶與現(xiàn)實世界的同步交互成為了可能，提升了其在社交、辦公等應用場景上的適用性。

 AR篇 

據(jù) VR陀螺不完全統(tǒng)計，在 2023 年新發(fā)布的 31 款 AR 眼鏡中，Birdbath 仍為主流光學方案，共計有 14 款，其次則是自由曲面與衍射光波導，分別為 6 款與 5 款。

目前，面向消費市場的主流 AR 光學方案主要有三種：Birdbath、自由曲面與光波導，棱鏡光學設計方案幾乎已經被市場淘汰。Birdbath 得益于設計難度與量產成本的優(yōu)勢，占據(jù)市場份額最大，代表產品有雷鳥 Air Plus、Rokid Max 以及 XREAL Air 2 等。

自由曲面的光學方案憑借顏色真、亮度高、對比度高等良好表現(xiàn)，仍然被業(yè)界認可，占據(jù)了一部分市場份額，代表產品有聯(lián)想晨星 G2 light 與致敬未知 ARknovv A1 等。

而光波導方案從光學效果、外觀形態(tài)，和量產前景來說，都具備較好的發(fā)展?jié)摿Γ粯I(yè)內認為是 AR 光學現(xiàn)階段最好的解決方案。

從技術上看，光波導又可分為陣列光波導、浮雕光柵衍射光波導以及體全息波導。陣列光波導基于幾何光學原理，具有輕薄、較大的視場角和眼動范圍且色彩均勻的優(yōu)勢，可以給用戶帶來很好的視覺和使用體驗，代表產品有 INMO Air 2；

衍射光波導的設計門檻要比傳統(tǒng)光學高，且生產成本也較高，一直未實現(xiàn)大規(guī)模量產。但2023年衍射光波導給了市場很多驚喜，不僅技術進步明顯，搭載衍射光波導的產品也在增多，并且整機價格也下探到了 2000 元左右，代表產品有雷鳥 X2 以及 INMO Go 等。

還值得一提的是，2023 年 12 月，魅族發(fā)布的兩款 AR 產品均搭載了樹脂光波導技術，實現(xiàn)重量僅 43g 左右，將光波導技術的應用又向前推進了一步。

據(jù)莫界科技介紹，相對于玻璃材料的密度，樹脂僅有其 1/3 到 1/4，意味著同等體積下樹脂重量比玻璃要輕 60% 到 70%。并且，樹脂材料還具備抗摔、安全等天然特性。在主打輕薄佩戴體驗的AR眼鏡場景中，對于整機廠商而言，樹脂波導片具有很強的吸引力。

體全息波導則還處于試驗階段，由于對底層材料要求較高，不管是高折樹脂基底或是全息材料，工藝設備上都嚴重依賴于海外供應商，短期內在產品性能上很難有所突破。不過驚喜的是，在2023年深圳光博會上，谷東科技、水晶光電、奧提贊都展示了相關產品或者樣品，意味著技術面向落地又更進了一步。

目前用于 AR 顯示的方案主要包括DLP、LCoS、LBS、Micro OLED 與 Micro LED等。在小尺寸顯示應用上（尤其在 AR 顯示領域），LCoS 的周期屬性正在減弱，Micro OLED 的應用滲透率正在快速增長。

據(jù) VR陀螺不完全統(tǒng)計，在 2023 年新發(fā)布的 31 款 AR 眼鏡中，Micro OLED 的市占比最高，達 71%，代表產品有雷鳥 Air 2、Rokid Max、致敬未知 ARknovv A1 等。值得一提的是， Micro LED 的技術提升明顯，已有全彩 Micro LED 產品出現(xiàn)，代表產品為 MYVU、雷鳥X2 等。

Micro OLED 技術是以單晶硅芯片為基底，以 CMOS 為驅動，通過在硅晶圓上沉積紅、綠、藍有機材料的微顯示技術。在像素密度、對比度、功耗、體積等核心參數(shù)方面優(yōu)勢明顯，特別適用于 AR 顯示器。

但 Micro OLED 也有很大的缺點，壽命較短。由此也將一部分注意力分布在 Micro LED 上，Micro LED 的理論亮度與壽命都比 Micro OLED 高，但 Micro LED 存在更大的問題是良率不高，目前一部分量產的 Micro LED 一般都是單綠色的產品，代表產品有 INMO Go、努比亞 Neo Air。

值得關注的是，2023 年單片全彩 Micro LED 的進展，在去年光博會上，JBD展出單片集成全彩化 Micro LED 微顯示屏， 鐳昱展示了 0.11 英寸和 0.22 英寸兩款全彩 Micro-LED 微顯示器；而近期，Mojo Vision 也宣布，已將紅色、綠色和藍色子畫素整合至單一塊面板中，開發(fā)出首款全彩微顯示器。隨著單片集成全彩 Micro LED 微顯示技術成熟，將會極大地推動 AR 行業(yè)的快速發(fā)展。

綜上來看，在 AR 顯示領域，LCoS 市場份額下降已是不爭的事實?？紤]到全彩 Micro LED 技術還有很多需要優(yōu)化的地方，接下來幾年 Micro OLED 或仍為市場主流產品。

SLAM 技術是 AR 領域不可或缺的一項關鍵技術，可以大幅確保虛擬與現(xiàn)實融合的精準。

一直以來，大部分 VR/AR 設備上所使用的 SLAM 定位，大多采用 2 個或 2 個以上的攝像頭來實現(xiàn)，部分甚至會結合更多的深度傳感器，而只采用一個攝像頭實現(xiàn) SLAM 的不多。

單目 SLAM 在理論與實踐上都存在一定的障礙，理論上單目 SLAM 要解決初始化與尺度信息問題；而實踐問題包括一些列計算、視野等，雖然這些可以通過算法、軟件設計等方法進行優(yōu)化，但在實現(xiàn)過程中也會碰到其他問題。相關閱讀：《單攝實現(xiàn)SLAM定位與3D手勢背后的難點與突破》。

由于實現(xiàn)單目 SLAM 的對 AR 來說優(yōu)勢明顯，相比雙攝可減重 3-4g 左右，且相對一些 AR 三攝像頭方案功耗也可降低 1 瓦以上，更為重要的是芯片選擇性更大，集成度更高，整體成本可降低 15% 以上。因此，業(yè)內對其探索腳步一直未停。

海外企業(yè)蘋果、Meta、谷歌也都均有涉足 SLAM 技術，2023年國內企業(yè) Rokid 也已成功實現(xiàn)定制大視場角的攝像頭。據(jù)稱，其基于單攝像頭不僅可實現(xiàn) SLAM、3D 裸手交互、第一視角分享、視覺定位 VPS 等能力，還可支持多任務運行、空間創(chuàng)作等AR體驗。

不難發(fā)現(xiàn)，2023 年發(fā)布的部分 AR 新品開始搭載交互指環(huán)。不僅如此，就連傳統(tǒng)手表廠商也做了類似的東西，如卡西歐與 Stasto Stand Stones 合作發(fā)布了 Casio Watch Rings，不僅可以看時間還擁有計算器的功能。

目前，在智能穿戴行業(yè)，主流的產品類智能手表、手環(huán)、TWS 耳機等均已發(fā)展的相對成熟，并且已經找到適配場景，甚至成為了生活標配物件。對于智能指環(huán)而言，AR 領域應用或許只是冰山一角，更廣泛市場正在萌芽。

2023 年，美國商標和專利局（USPTO）公示的清單顯示，蘋果獲得了一項智能戒指專利。而據(jù)專利描述，這個智能戒指可以作為 MacBook、電視、AirPods、Vision Pro 和 iPhone 等設備的輸入交互設備；同時，具備身體健康數(shù)據(jù)的監(jiān)測功能，可檢測用戶心率、血氧飽和度、血壓等健康數(shù)據(jù)。

顯而易見，蘋果想用智能指環(huán)串起其整個家族，從而擴大更大的應用市場。而除了蘋果之外，三星也亮相了一款智能戒指，從渲染視頻來看，至少內置了三顆傳感器，可用于監(jiān)測血氧、心率等常見的體征。

與去年曝出的專利相符，一款主打健康的智能指環(huán)。據(jù)三星相關負責人透露，這款智能指環(huán)將在今年晚些時候正式發(fā)布。隨著各大廠商的入局，智能指環(huán)的市場格局會很快迎來新的變化。

指環(huán)相比手柄更小巧易攜帶，同時相對于手勢又有更高的魯棒性，減少誤操作，并且手也不必處于攝像頭捕捉范圍內就能實現(xiàn)交互，被視為輕量型AR終端的潛力交互之一，結合健康監(jiān)測等功能，可以增加更豐富的應用范圍。

還值得一提的是，AI 的價值在 AR 眼鏡中已經凸顯，據(jù) VR陀螺統(tǒng)計，2023 年發(fā)布 AR 新品的應用主要集中在 AI 算法提升語音識別準確率、通過 AI 提升手勢識別以及 SLAM等。詳情可點閱：《【年度專題】AI+AR，將促成下一代計算平臺的飛躍》。

過去一年，我們見證了行業(yè)技術的加速變革。對于身處行業(yè)的人來說，既對 XR 技術的落地感到興奮，也對未來充滿了無限憧憬。

新年伊始，Apple Vision Pro 、Sora 等不斷打開我們對技術的認知，我們正駛向一個空間交互、計算智能相結合的時代。

未來的序幕已經拉開，讓我們一起擁抱變革，迎接新的篇章。