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华为悄悄入局AR,实力如何?

时间:2022-12-14 16:38:42  来源:  作者:虎嗅APP

本文来自微信公众号:AR研究媛(ID:ar-supergirl),作者:Jeff,编辑:研究媛,原文标题:《试水之作 Vision Glass ,华为悄悄入局AR》,头图来自:视觉中国

一、AR眼镜基本现状

AR眼镜能极大地增强我们的视觉感官和能力,创造自然界没有的直观深度信息,被看好可以取代智能手机和各类穿戴式设备,甚至完成消费电子“大一统”。但是AR眼镜受限于基础技术,当下切入是不是好的时间点。起码巨头还在犹豫踟蹰。

20年前开始做Tesla电动汽车,还是10年前、或者5年前做,太早或太晚结果会截然不同,这中间是关键性的SLAM软硬件走向成熟,AI芯片和各类神经网络算法真正堪用,积累量变到质变的节点。

同样的,iphone 发布前诞生过iPod、iTouch、多点触控技术、web OS和Palm,在3G网络开始普及的时候,iPhone才真正迎来全球范围的市场爆发。

AR现在处于什么阶段?高调入局AR的吴德周,判断是“第一代iPhone诞生的前夜”。无债一身轻被的创业冥灯罗永浩,强调“AR就是下一代计算平台”,虽然硬件还差得远,在等待行业成熟商业化的这段时间,他们的软件团队会把一个消费级别的AR设备上所需要的全部内建软件,以及大量底层设计重构过的操作系统彻底写完。

但真相更可能是苦苦寻找消费电子增长点的厂商,都在翘首期盼苹果传言明年年底发布的AR眼镜,能开天辟地,再造下一个十年大繁荣的全新品类。AR当下的热潮,既不是to B,也不是to C,而是to VC。

眼下,AR眼镜从产品方案到厂商分布,都显得有些混乱。

产品上,技术极简的BirdBath方案眼镜,显示效果突出能用来移动观影和大屏沉浸游戏,在消费市场有一点点出货量。但是光波导才是真正高透光、轻薄达标、能做SLAM和虚实交互的方案,才算真正的AR。显示上的关键技术光波导,也分衍射光波导和阵列光波导两个还未盖棺定论的技术方向。

厂商方面,国内国外精准计算投入产出比的消费电子巨头,都没有投入多少资源做AR,因为AR只有在工业制造、远程培训、国防装备等特定的应用场景有用,to B做不了标准化成不了规模,to C的AR眼镜,连一个正常的双目全彩显示都非常难,还不论算力、交互、续航、体积和重量等达到消费市场的最低标准。除了to B的几家老公司,真正把消费市场AR眼镜当回事的,也只有国内Nreal、雷鸟创新、影目、Rokid这样的创业公司。

微软、苹果等有雄心壮志的厂商,过去十年更多的是买买买各类AR关键技术和组件的新兴创业公司,做专利和技术储备。

二、华为发布的Vision Glass,是一个什么形态产品?

华为在12月9日正式发布的Vision Glass 智能观影眼镜,其实就是BirdBath(简称BB)方案的AR眼镜,它并不算真正的AR,而是一个过渡方案

知乎有一篇科普文章《自由曲面式AR眼镜/头戴式显示器(Rokid Air)评测》,把它的原理讲得很清楚:

AR的光学方案有好几种,Rokid Air用的,主要是micro OLED+自由曲面(Birdbath光学)方案。原理比较简单,眼镜上面一个小屏(现阶段一般是Mirco OLED)向下照射,前方一个反射镜片,把光反射向人眼。

这个反射镜有经过设计的曲面,可以起到类似VR镜片的作用,把实际距离眼睛很近的画面拉远,避免人眼无法聚焦。为了反光,镜片上涂有特殊偏振涂层,会遮住现实中的光线(大概-75%左右),因此这种VR眼镜实际上更接近墨镜,而不是透明的“眼镜”。

由于分辨率、尺寸、亮度、耗电都非常合适Mirco OLED量产,这种BB光学眼镜分辨率清晰度上去了,瞬间变得实用起来。

场景建模、信息标注、虚实交互,理想中AR眼镜强大无比。现实里标准的全功能AR眼镜Hololens诞生后,微软非常有自知之明,体积、重量、发热受限于基础技术,优化空间有限,屏幕花花绿绿偏色严重,续航更崩。之前AR眼镜只在B端有单,工业应用、远程培训、战场单兵作战,追求功能性胜过基础体验,并不需要高频使用;追求部分场景,而不是囊括全部场景,才堪用。

偏偏是之前几乎被淘汰的、不算标准AR的BB(BirdBath简称)方案,摸到了一点点消费市场门槛。Micro OLED+Birdbath方案的AR眼镜,被雷鸟创新、Nreal、Rokid 三家统称为“消费级AR眼镜”,后缀也均命名为“Air”。它能以一幅正常太阳镜的体积和重量放在口袋里,戴上去,瞬间无中生有呈现一幅“大屏”。

“大屏”有多大,一般以等效4米的投屏尺寸来衡量,最大的雷鸟Air ,等效140英寸。Nreal、雷鸟Air 1S为130英寸,Rokid和华为则为120英寸。厂商也经常以“口袋巨幕”来形容产品特点。

以一副眼镜作为显示载体,现实中的移动场景,高铁、飞机、地铁、公交上各种狭小的密闭空间,显示变得不受限。同样,因为眼镜正常戴在眼前,身体姿势可以更自由,躺、坐、半卧、站直,都不影响。

光线合适的时候,消费级AR眼镜能大致看清外界。因为反射涂层,抵消了大约75%的入眼光,它其实并不方便出街,更适合相对静态的使用场景。

眼前纯粹虚拟的灵活大幅画面,找到了躺卧观影、办公、游戏的场景,B站“懒人神器”的评测标题,基本上概括清楚了它的特点。

BB方案的AR眼镜,来自易观分析发布的今年三季度国内消费级AR眼镜(电商)市场份额报告,销量达数万台。其中,Nreal以34.5%的市场份额位列第一,雷鸟创新和Rokid分别以28.6%、24.4%的市场份额位列第二和第三,米家AR眼镜以8.5%的市占率排在第四,米家之后为占比4%的INMO。

就像开头所说的,iPhone诞生前依次出现了iPod、iTouch和Palm PDA,BB方案眼镜在AR大潮中处于什么位置?今年增长最快的雷鸟创新,CEO李宏伟接受媒体采访时提出过一个AR产品金字塔模型。

最下层是不具备太多智能功能的眼镜。

往上的第二层主要分为两个路线:一种基于Birdbath技术,第二种基于光波导,产品功能都是以显示为主。基于BB的显示画面很好,分辨率高,产品形态比较像墨镜,主要用于观影、游戏、办公;基于光波导的产品形态会更像眼镜,但是显示效果不太好,主要用作信息提醒。

第三层是前面两个路线各自加上AR功能,二者是相互并行的关系。Birdbath + AR的特点是显示效果好,但是比较难做虚拟现实的融合,这是技术特点决定的;光波导+AR的出发点是先看到一个现实世界,然后在现实上叠加一些东西,因为光波导的状态可以很好平衡显示和透视。

换言之,BB+AR基本上是一条死胡同。BB是消费市场盛宴开启前的甜点,光波导才是正餐。

以BB方案为代表的消费级AR眼镜,目前只是一个非常轻便的眼镜投屏器,它能称之为AR仅仅是因为可以部分透光,能看到现实画面中虚拟了一块大屏幕。它“极简”了正统AR眼镜的计算、存储、渲染、交互、基础SLAM功能的传感装置。

三、华为Vision Glass,产品方案和实力如何?

BB方案消费级AR眼镜,看似简单,即使经过“产品极简”原理不难,也是“索尼小屏”达到成熟后才真正堪用。

2019年Sony发布的MicroOLED屏,亮度提升了近10倍,达到3000cd/㎡,这就让光能利用率很低(10%~25%)的BB光学方案起死回生,在原来只有300-500cd/㎡亮度MicroOLED的时候,BB方案的入眼亮度只有30-50 cd/㎡,提升后显示效果明显提升。

而BB眼镜好不好,广告评测吹的天花乱坠,你只要看FOV(视场角)、eyebox面积、镜头MTF值、投屏尺寸、出瞳距离,就知道几斤几两了。

FOV、eyebox面积、镜头MTF和投屏尺寸依次是最难做好、也最重要的关键指标,它们互相制约。

比如MTF值,画面上消除畸变和色差(尤其在画面边缘),是直接影响画面观感的关键差异。

屏幕不同位置,画面畸变和色彩差异

比如eyebox。在B站一档播放量达到22.8万的评测视频中,主持人提到,“Rokid的问题,视野中清晰的范围非常小,只要轻轻一移动,那边上的画面可能彻底就没了”。

佩戴Rokid Air ,眼睛观察超出EyeBox范围后的景象

“在AR设备中,Eyebox直接影响着你能够看到清晰虚拟图像的范围大小,直接的说它就决定着你日常佩戴AR眼镜的灵活度,假如Eyebox太小,稍微动一下AR设备你看到的虚拟内容就会不完整,极大降低用户体验。”

BB方案眼镜关键指标示意图

s代表平面光学表面的宽度,b代表eyebox,r代表出瞳距离,而v代表FOV 。s=b+2 r tan(v/2)

“这些关键指标相互联系和相互制约,提高一项将意味着牺牲另一项,比如在提高FOV的同时,就容易造成更大的光机体积和更小的eyebox。而小型光学模组若想实现大FOV、大eyebox则极具挑战,而且大eyebox需要更多光线才能实现自然的亮度,这要求更强大的光源或更高的光效。”

换句话说,要做大EyeBox面积,不仅要提高光效率达到同等入眼亮度,FOV还会变小。

而做大FOV视场角又会缩小EyeBox,还会扩张屏幕光机体积,导致眼镜整体重量和体积失控。

还有,把镜头MTF值做好,控制畸变和色差,消除各类炫光、外部内部杂散光,其设计整个光学模组的难度,类似单反镜头。

所以,同时把FOV、EyeBox、投屏尺寸做大,控制好镜头MTF值,还是很要求技术含量的。

基本确认,华为Vision Glass 用了类似Rokid Air 的公版光机方案,并不像雷鸟创新 和Nreal 那样深度自研和定制开发。

来自惠牛科技官网

现在没有SLAM、多种传感器、算力芯片和电池的BirdBath眼镜,技术上已经足够极简了,华为竟然还做不了唯一有技术含量的光学模组深度自研。

用过Rokid Air的同学应该知道,这来自供应商惠牛科技的公版光机,eyebox面积小的可以,眼镜稍微动一下,画面就看不了。至于屈光度调节,个人猜测是出瞳距离太小,没法“容纳”佩戴眼镜后正常画幅显示。而且这屈光度调节是调的画面,根本不是光学层面的近视眼镜那种精度,还调不了散光。

Rokid用惠牛公版的光机,只有120英寸的等效投屏,eyebox和出瞳距离对比雷鸟Air/Air1s、Nreal也很小。

华为Vision Glass,等效120英寸屏幕、41°视场角、0-500度屈光调节,相比2021年发布的Rokid Air,FOV居然还更小,可能也是做不好包含屏幕光机在内的整个光学模组,直接使用了供应商的公版方案。

相比之下,双11卖的最好的BB方案XR眼镜,雷鸟创新和Nreal两家,都是自己深度研发和定制的光学模组。这长期戴在眼睛上的东西,各项指标要求很挑剔。

自媒体采访等第三方的说法,雷鸟创新脱胎自TCL电子孵化,TCL创新实验室有多年的光学研发积累,一直在前沿技术上探索。Nreal在行业扎根也是靠微机电和光学领域沉淀,创始人徐驰和他的团队都是这方面的顶尖专家,几年前AR眼镜刚亮相海外就惊艳了外媒和业内专家。

比如Nreal在它家的宣传页面上特别突出了“光学引擎”这一页,自研光学引擎“惊鸿锐影”2.0页面靠前,尤其强调。还有今年4月发布的雷鸟Air 1代,投屏尺寸140英寸(10月份雷鸟air 1S缩减到130英寸)、EyeBox 14*8mm 两项关键指标最大,并且雷鸟创新对外宣传实现光效最高的BirdBath,画面边缘畸变最小,抗反射效果最好。

来自Nreal 官网

至于屏幕,注意,AR眼镜上的Micro OLED屏幕跟我们正常消费电子设备上看到的OLED屏幕,完全不同!它是硅基OLED“微显屏”,之前主要出货在单反相机的VHF画幅取景器。

MicroOLED微显屏是将发光元件“种植”在硅芯片之上,而非玻璃基板,核心技术横跨半导体和OLED新型显示两大领域。硅基OLED能以一枚芯片的大小面积,实现1080P甚至更高的分辨率,像素密度可以达到3000 PPI以上。

来自索尼官网的硅基OLED和LTPS-OLED介绍

除了索尼,国内的视涯也大有来头,也是目前成熟Micro OLED微显屏的供应商,后者甚至在色彩、对比度、亮度方面显示素质更好,只是功耗和寿命有短板,可能是涉及到硅晶圆等半导体方面工艺不成熟,良品率较低。

所以,“小屏”现成的供应商是“二选一”,没什么好吹的。吹屏幕是索尼的,色彩和显示效果更好,纯粹忽悠外行人。因为Birdbath用的micro OLED屏幕,现在大规模量产能用的基本上索尼、视涯两家二选一,而且视涯的色彩、对比度、亮度更高,换句话说它的显示效果更好。现阶段大力宣传索尼屏就是在收智商税。

另一边,视涯显示效果更好但寿命、发热、良品率堪忧。OLED的寿命是大问题,OLED硅基基板上的驱动电路不行,背后可能视涯半导体制程工艺不过关。华为Vision Glass实现了90%DCI-P3色域(即120% sRGB),应该就是用了视涯的屏,可能半年后屏幕体验堪忧。

最后总结下,即使简单如BirdBath的投屏式“过渡AR眼镜”,也不是单纯拼方案就能做好的,FOV、EyeBox大小、镜头MTF值、投屏尺寸代表的整体光机设计,依然有门槛。华为Vision Glass 单纯从参数看,产品力堪忧,它大概率是不投入真正的研发资源和精力,仅仅作为试水市场的实验品和风口上匆忙赶工的备胎。

本文来自微信公众号:AR研究媛(ID:ar-supergirl),作者:Jeff,编辑:研究媛

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