HoloLens光学架构师：MR眼镜满足什么条件才能打开市场

2019-11-09 03:25:17

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还记得此前青亭网在《为什么说AR头显并非FOV越大体验感越好？》一文中，曾提到的那位微软光学架构师Bernard Kress吗？近期，他在为国际光学工程学会（SPIE）提交的论文中，进一步阐释了AR/MR/VR的曩昔，如今和将来，以及需要解决的痛点。

Kress透露：在手艺层面上，智妙手机生态所带来的显露、收集和传感器手艺鞭策了VR/AR的第二次爆发，不外传统的手机显露手艺只会成为最初的催化剂，而AR/VR则将再次推翻多半个世纪以来传统显露手艺的厘革（从CRT显露器，到LCD较量机屏幕，再到OLED平板电脑和智妙手机屏幕，到LCoS、DLC、MEMS扫描微镜、iLED智妙手机屏幕等）。

他还指出，不管是对于VR照样对于AR来讲，其成长和成功不光依靠手艺的成长（如低成本IMU传感器、低功耗3D衬着GPU、无线数据传输手艺等），还需要合适的内容撑持。就比如，苹果iPod的成功是源于它拥有硬件、WiFi保持和线上音乐市肆三个要素，同时iPod的概念也迎合了强烈的消费者需求，在消费者眼中，iPod不只是一个音乐播放器，而更像是一个整体的音乐体验生态。

Bernard Kress（右）

同时，不管C端AR/MR头显的手艺有多精良，若是不配备优质的应用市肆，也照样无法打开C端市场。

剖析VR/AR/MR市场形势

在AR/VR的各类应用中，Kress唯独最看好其在国防场景的应用，并认为在接下来十年里AR/VR在国防范畴将看到持续的投入和斥地，不管是在航行模拟和..上，照样在供应路线情形信息的飞机HUD上。而在C端场景中，Kress认为接下来最有效的将会是汽车HUD和用于私人观影的XR头显。

Gartner手艺成熟曲线（2017-2018）

此外，比拟于第一次，第二次VR/AR海潮不光显现了比AR或VR更具包涵性的分类界说：MR、XR，并且据Gartner手艺成熟曲线显露，投资者、市场剖析师、AR/VR/MR系统集成商和B端用户估计于接下来五年看到真正的投资回报，而AR/VR手艺也将在2到10年里达到不乱的生产力水平。

与VR比拟，MR在B端的应用已经证实其在市场中的可持续生存潜力，其优势在于：加速新员工进修速度、降低失误、高收益、支撑协作设计、长途专家指导、优化的办事和监控、高生产质量保障、优化产物展示和演示，以及更好的终端客户体验。

今朝，在MR在B端市场已经带来有形的收益，并首要集中于制造（汽车、航空、重工产物）、能源、电力、采矿和民众事业、手艺、媒体和通信，以及医疗与手术、金融办事、零售/办事业/休闲消费等。

而智能眼镜/XR在C端市场更的存在感则没那么显着，好比此前的Google Glass、Snap Spectacles、Intel Vaunt、North Focals等设备获得的也是褒贬纷歧的市场反馈。VR头显方面，近期的斥地进度起头放缓，好比StarVR、Intel Alloy项目完结等。不外Kress认为，在VR头显上经由视频透视实现的MR手艺将历久连结强劲势头。

AR头显厂商方面，Meta、CastAR、ODG接踵封闭，后来CastAR和Meta离别以Tilt Five和MetaVision的身份更生。变焦距AR头显厂商Avegant也曾履历重大重组，这些例子解说AR市场依然不晴明，还在索求中。当然，这个中也有还在持续成长，并获得VC融资的AR公司，好比Vuzix。

在C端，智能眼镜的市场份额较小，个中包罗North Focals，该眼镜手艺雷同于Intel此前作废的Vaunt项目，外旁观起来像是通俗眼镜。不外推出没多久，Focals的售价直降接近一半，并且North也曾履历多量裁员，总之Kress对于C端智能眼镜的短期成长趋势持不明确立场。

与此同时，尽管2018年第三季度首次看到全球智妙手机和平板电脑销量下滑，苹果2018年第四时度股价下跌30%，Kress认为还不克确定C端MR硬件可以有潜力庖代现有的智妙手机/平板电脑，或许成为这些设备的最佳伴侣，甚至供应任何传统显露屏无法实现的沉浸式体验。

Kress总结了多款智能眼镜、VR/AR/MR头显和眼镜在C端、B端、医疗、国防范畴的各方面示意，具体列表如下：

MR可否成为下一代较量..

在论文中Kress指出，像North Focals如许的轻量化智能眼镜，其构成部门首要包罗：屈光镜片、AR/MR光学模组（平日不支撑3D显露，并且对角线FOV不足15°）、传感器（平日只有3DoF）。通俗智能眼镜不支撑3D显露，原因是3D AR光学对于镜框的不乱性有较高要求，若是镜框偏移，则轻易发生水平宁垂直视网膜差距，引起视觉委靡，而2D AR光学模组则分歧，更适合简便的眼镜设计，还轻易与屈光调节镜片集成。

经由与3G、4G、WiFi、蓝牙等旌旗传输连系，智能眼镜可作为智妙手机的配套设备，好比用作外接屏幕或许虚拟助手、AR导航、社交等，它的方针不是庖代智妙手机而是雷同于智妙手表这种穿戴式外设。

比拟之下，VR头显则更像是游戏主机的一种延伸，而AR和MR头显会更有潜力成为下一代较量..，庖代台式机、笔记本电脑甚至平板电脑。AR/MR头显平日并不像PC VR一般需要保持电脑，HoloLens甚至能够做到完全无线化（不需要保持配套的较量单元），此外还依靠对照高端的光学引擎和模组（自由曲面、光波导、衍射、全息光学等）、光学组合器和传感器（如深度摄像头、头部和手柄定位摄像头、眼球和手势追踪模块）。

总之，跟着手艺成长，智能眼镜、VR头显、AR/MR头显有望融合成统一种概念，当然这将需要5G和WiGig等传输手艺的提高，以及优化的视觉体验感（全新光学手艺）和穿戴的舒适性（提高电池续航、散热、重量/体积）。

这里Kress再次提到，2018年第三季度智妙手机和平板电脑销量下滑或许预示着，消费电子巨头和投资机构将着手于投资和斥地新一代产物，而MR头显很或者是个中之一。

优化MR体验感的要害

对于将来优质的MR体验（C端或B端），Kress认为都需要知足舒适度和沉浸感，个中舒适度分为穿戴舒适和视觉舒适，而沉浸感需要从视觉、音频、手势交互、体感反馈等元素下手。同时，幻想的MR体验还需要兼顾低于10ms的移动延时、正确的3D地图定位、快速且通用的眼球追踪三点（个中大多数可经由集成在专门芯片上的全局传感器融合工艺来实现，好比HoloLens使用的全息处理器）。

此外，Kress还具体剖析了舒适性和沉浸感所需要知足的元素：

穿戴舒适性：

无线化设计提高移动性；
小体积、轻量化；
优化自动和被动的散热治理；
皮肤与穿戴式设备接触的舒适性治理；
吸汗和散热好的透气式面料；
头显重量分布平均。

视觉舒适性：

大适眼距、更广的IPD局限；
角差别率接近20/20级视力（谛视点区域至少45ppd）；
纱窗效应和色彩不均效应最小化；
支撑高亮度、高对比度的高动态光照衬着（采用MEMS光学扫描镜、OLED/iLED、LCoS、LCD等）；
降低鬼影（小于1%）；
200°以上的高透光视场角；
遮光罩支撑自动调光；

而且行使正确/通用的眼球追踪来提高：

视觉辐辏调节辩说；
在FOV较大的头显中，经由对视线游离的自动调节，来降低或者显现的图像失真；
优化自动图像遮挡，来降低MR图像的透亮度。

此外，Kress还指出幻想的MR头显还应该具备自动的全天候视觉障碍校正（好比屈光、散光调节），而且经由衬着光学恍惚来提高3D立体感，甚至在光学模组封闭时也具备放大镜或许千里镜的功能。

沉浸感方面，Kress认为它不光受到头显的FOV影响，因为传统意义上的FOV只是一个2D的角度概念，而沉浸的FOV还应该到场深度距离。具体来讲，提高MR头显的沉浸感需要知足以下6点：

具备广角FOV；
同时支撑固定和动态的谛视点衬着；
行使深度传感器将MR内容锁定在情况中，支撑精良的遮挡；
支撑持续性空间音频；
正确的手势识别；
具备体感反馈。

当然，在提高MR头显的舒适度时，也需要考虑用户的工资身分，好比分歧的人脸构造和习惯会造成实际视线与光学模组的轴有所偏离等。此外还提出，用户感知到的FOV与头显自己的FOV或者会有分歧，因为会受到MR头显的透光局限和图像质量影响。

参考：

https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/11062/1106222/Digital-optical-elements-and-technologies-EDO19--applications-to-AR/10.1117/12.2544404.full?SSO=1

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