MR混合現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域或?qū)⑾磁�，美譽(yù)鏡界GodView已大量量產(chǎn)樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)產(chǎn)品

    虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，是公認(rèn)的下一代計(jì)算平臺(tái)的顯示載體。但就像iPod之于數(shù)字音樂(lè)，kindle之于數(shù)字圖書(shū)，MR/AR要普及，在技術(shù)上的門(mén)檻外，還得解決量產(chǎn)和成本的問(wèn)題。

    而近日，一家低調(diào)的國(guó)內(nèi)公司宣布，已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)鏡片，將于2018年第三季度大量量產(chǎn)并全球發(fā)貨，這也是全球范圍內(nèi)第一款獨(dú)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)鏡片。幾年后回看，這可能會(huì)成為如iPhone誕生般重要的標(biāo)志性事件，特別是在中美貿(mào)易摩擦，喚醒國(guó)人核心技術(shù)意識(shí)的大時(shí)代背景下。

    這家全球首發(fā)量產(chǎn)樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)鏡片的公司，是間名為美譽(yù)鏡界GodView的智能眼鏡光學(xué)核心部件提供商，其核心業(yè)務(wù)是光學(xué)顯示技術(shù)和顯示芯片模組的研發(fā)。這家2017年初成立的公司，手上已經(jīng)把握專業(yè)光學(xué)制造、便攜式穿戴設(shè)備、全息圖像算法等多項(xiàng)國(guó)際發(fā)明專利，并有大批量產(chǎn)業(yè)化樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)鏡片和光學(xué)模組的能力。

    新技術(shù)高速落地的背后，是個(gè)堪稱豪華的研發(fā)和顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)。GodView的董事長(zhǎng)李科先生，有多年的全息算法及前沿光電子研究經(jīng)驗(yàn)，并在國(guó)外長(zhǎng)期從事前沿陣列光波導(dǎo)、全息光場(chǎng)和微顯示技術(shù)相關(guān)的研發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，熟絡(luò)相關(guān)國(guó)際產(chǎn)業(yè)的配套產(chǎn)業(yè)鏈。多年的行業(yè)積累及沉淀，使他堅(jiān)信，MR眼鏡將會(huì)成為繼個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)之后，極具顛覆性的第三代智能終端，屆時(shí)人們將會(huì)突破屏幕的限制，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)的交互及融合。而國(guó)內(nèi)相關(guān)科技產(chǎn)業(yè)配套設(shè)施的不斷完備，為前沿的科研成果進(jìn)行有效的產(chǎn)業(yè)化落地提供了豐富的沃土。

    同時(shí)，李科認(rèn)為，“己所不欲，勿施于人”，前沿的科研成果應(yīng)該找到最佳、最極致的產(chǎn)品落腳點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景迎合真實(shí)的用戶需求來(lái)進(jìn)行普世，中國(guó)普通老百姓也應(yīng)該提早享受科技進(jìn)步帶來(lái)的便利及感受多維世界的奇妙，本著這樣的決心，便毅然決然的帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)回國(guó)創(chuàng)業(yè)。

    但豪華的技術(shù)團(tuán)隊(duì)量產(chǎn)的樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)技術(shù)，意味著什么呢？普通用戶可能會(huì)一臉疑惑，所以我們這次就來(lái)談一下關(guān)于AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和MR混合現(xiàn)實(shí)，權(quán)當(dāng)為這個(gè)注定要革命未來(lái)的技術(shù)做一次科普。

    MR混合現(xiàn)實(shí)的技術(shù)路線

    MR/AR作為全新的顯示和交互技術(shù)，它們的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)，單從業(yè)界巨頭的投入的程度就能略知一二了。先有HTC轉(zhuǎn)型VR，后有Facebook以20億美元的天價(jià)收購(gòu)Oculus，在Google Glass、微軟的HoloLens之后，蘋(píng)果在iOS 12中引入了AR Kit2，安卓陣營(yíng)在Android N中加入了ARCore，甚至桌面平臺(tái)，在上一年的win 10秋季創(chuàng)作者更新中，也引入了MR/AR的支持。無(wú)論是哪個(gè)陣營(yíng)、哪個(gè)平臺(tái)，發(fā)布會(huì)花費(fèi)了大量的篇幅向世人和開(kāi)發(fā)者表示對(duì)MR的重視。

    而6月20日發(fā)布的《2018年中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報(bào)告》提及，根據(jù)Digi-Capital的預(yù)測(cè)，未來(lái)5年，隨著5G技術(shù)的落地應(yīng)用，AR和MR用戶的數(shù)量會(huì)超過(guò)VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）60倍，而收入則會(huì)超過(guò)后者7到8倍。比起需要進(jìn)行大量?jī)?nèi)容建設(shè)，對(duì)設(shè)備運(yùn)算力要求極高的VR，AR和MR更可能會(huì)搶先爆發(fā)。

    顧名思義，AR和MR都是以現(xiàn)實(shí)的交融和增強(qiáng)為特征的，有“視頻透視”和“光學(xué)透視”兩條路線。但實(shí)際上，VR也可以通過(guò)視頻透視，作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的載體。上一年聯(lián)想、戴爾、宏基等5大PC廠商做出來(lái)“VR型混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備”，正是通過(guò)在VR設(shè)備加上攝像頭，在隨時(shí)采集的視頻流中疊加虛擬信息形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

    而光學(xué)透視，就是向我們展示了AR/MR可能性的Google Glass和微軟HoloLens所采用的方案。在透明鏡片上投射虛擬畫(huà)面，就可以避免視頻透視固有的畸變和降維損失，而且實(shí)景疊加的運(yùn)算量、交互感和真實(shí)感都有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以這種光學(xué)透視方案才會(huì)直接變成了MR的默認(rèn)形式。甚至之前大熱的 Pokemon Go 和掃 AR 紅包，都是光學(xué)透視方案。

    而橫亙?cè)贏R和MR技術(shù)之上的首要難題，并不是大家第一印象的計(jì)算能力瓶頸。VR早就開(kāi)始比拼和積攢內(nèi)容了，而AR還在努力解決視場(chǎng)角和便攜性這兩座大山。前者影響代入感，后者決定這項(xiàng)技術(shù)能否像手機(jī)一樣普及。為了克服這個(gè)難題，人類已經(jīng)在這條路上走了幾十年了。

    光波導(dǎo)技術(shù)：MR混合顯示的核心門(mén)檻

    MR/AR眼鏡的核心，是偏振分光的方案。其鏡片對(duì)光線的選擇性過(guò)濾能力，能讓實(shí)景光線和虛擬畫(huà)面耦合出現(xiàn)在用戶視野。這個(gè)光學(xué)技術(shù)是MR/AR最熱的領(lǐng)域，或許沒(méi)有之一。

    Google Glass這種第一代AR眼鏡，用的是簡(jiǎn)單暴力的PBS棱鏡偏振分光，把眼鏡腿上的投影儀畫(huà)面通過(guò)棱鏡偏振分光然后反射到人眼。但這個(gè)技術(shù)的硬傷是體積和厚度，其立方體棱鏡體積和顯示面積直接相關(guān)。為了便攜性，畫(huà)面一般只會(huì)做到1*1cm，F(xiàn)OV視場(chǎng)角只有可憐的二十幾度。這樣的視場(chǎng)角，連及格線都過(guò)不了，視覺(jué)體驗(yàn)就更無(wú)從談起了，直接影響了初代AR產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。這也就不難理解，為什么Google Glass功能如此單一，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單顯示了。

    再往后就是以愛(ài)普生AR眼鏡為代表的自由曲面技術(shù)。其原理就是把旁邊的立方體做成曲面，偏振鍍膜也是曲面，盡量利用每個(gè)位置的分光效果，擴(kuò)大顯示范圍。形狀上的優(yōu)化，讓其可以達(dá)到30度以上的視場(chǎng)角，但成品還是比較厚重。

    而視場(chǎng)角再往上的極端，是Meta 2這種用半透明大鏡面做偏振分光器的方案。視場(chǎng)角是成功做大了，但成品已經(jīng)變成VR頭盔，而不是眼鏡了，嚴(yán)重地限制了其生活應(yīng)用。甚至退一步講，幾十年前，飛行員頭盔上就有類似的技術(shù)了，從原理上也能算是自由曲面，但卻是通過(guò)離軸光學(xué)這種古董技術(shù)，把簡(jiǎn)單的水平尺和高度等飛行信息投射到頭盔護(hù)目鏡上。

    最新也是公認(rèn)未來(lái)的光波導(dǎo)陣列技術(shù)，就已經(jīng)算是后一代的技術(shù)了，而且也是被嘗試最多的技術(shù)。其核心原理是陣列波導(dǎo)。在介質(zhì)中，光的折射角度超過(guò)某個(gè)限度后，就不會(huì)折射并轉(zhuǎn)化為“全反射”的狀態(tài)。波導(dǎo)鏡片本質(zhì)就是讓光橫向傳播的技術(shù)，通過(guò)鏡片中間的格柵陣列，針對(duì)每束光進(jìn)行不同處理，以達(dá)到接近常見(jiàn)屏幕的精確度和色彩還原、更加輕薄的體積，并有了軟件后期像差校正的能力。多格柵配合下，厚度可以控制在1mm-2mm以內(nèi)，理論視場(chǎng)角范圍在40-80度。

    光波導(dǎo)技術(shù)陣營(yíng)中，最出名的是以色列公司Lumus的玻璃鍍膜陣列光波導(dǎo)方案，而前面提到的HoloLens，則是全息光柵方案。這兩個(gè)方案的共同特征，都是貴，并且制造加工難度大。HoloLens可是3000美元起步，有錢(qián)就能買(mǎi)到的“珍藏品”。它們的名聲雖大，但出貨量卻出人意料地低。

    突破性的樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)鏡片

    說(shuō)到這里，終于到這次大新聞的主角“量產(chǎn)樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)鏡片”出場(chǎng)了。如果以材質(zhì)區(qū)分，前面提到的玻璃光柵算是第一代光波導(dǎo)技術(shù)，而樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)就已經(jīng)算是第二代的光波導(dǎo)產(chǎn)品了，但暫時(shí)全球只有GodView率先進(jìn)入千萬(wàn)量級(jí)的大規(guī)模量產(chǎn)階段。

    原來(lái)的光波導(dǎo)技術(shù)，都是以玻璃為材質(zhì)，它們的瓶頸很多，加工難度、重量、易碎、安全性都是必須考慮的問(wèn)題。單單加工部分，就得涉及玻璃冷加工、納米級(jí)鍍膜控制和設(shè)計(jì)、層疊斜面棱鏡的貼合等一堆對(duì)加工精度要求極高的處理，并且良品率低，難以普世。

    即便是跑了這么久的Lumus，其鏡片良品率都非常低，成品價(jià)格在1100美元，鏡片本身都比iPhone X貴一大截，更遑論批量生產(chǎn)和普及了。但偏偏MR是帶有傳播性的設(shè)備，就像電話和通訊軟件一樣，使用的用戶越多，這類工具的意義就越大，所以成本注定會(huì)是MR設(shè)備繞不開(kāi)的突破口。

    但Lumus把AR眼鏡成本降到1000美元以下的目標(biāo)還未達(dá)成，就被GodView截胡了。GodView的創(chuàng)造性突破，來(lái)自于把易碎笨重的玻璃，換成了可塑性更高、重量更輕，成本更低的新型納米樹(shù)脂材料，而且透光率和視場(chǎng)角，居然還超過(guò)了使用玻璃材質(zhì)的同類產(chǎn)品。GodView的產(chǎn)品在2017年的時(shí)候就已經(jīng)做到了40度以上視場(chǎng)角，不但超過(guò)了不惜工本的HoloLens和Lumus，而且重量、厚度和成本上都擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

    樹(shù)脂材料是現(xiàn)在民用最廣泛的光學(xué)材料，它的加工流程及技術(shù)與傳統(tǒng)的玻璃有巨大的差異。除了加工成本、良品率優(yōu)勢(shì)之外，GodView的樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)技術(shù)，鏡片實(shí)際厚度在1.3-2.0mm，超薄和樹(shù)脂材質(zhì)上，還解決了溫度差異導(dǎo)致的霧化問(wèn)題，還“意外”地帶來(lái)了更好的防摔性能和安全性，維護(hù)成本也更低。有望讓MR設(shè)備脫離“金貴脆弱”這兩個(gè)固有印象而加速普及。

    但樹(shù)脂也不是萬(wàn)能的，它的韌性高，更難定型，熱穩(wěn)定性、耐久性等氧化老化問(wèn)題，都是生產(chǎn)和使用中必然會(huì)面對(duì)的問(wèn)題，里面需要解決大量生產(chǎn)制造的技術(shù)方案的突破，難度之大，可想而知，這也是為什么現(xiàn)在只有GodView宣布有量產(chǎn)能力的重要原因之一。

    新玩家的產(chǎn)品線

    說(shuō)到底，GodView的核心還是顯示芯片模組、顯示材料和云端算法，但他們的目標(biāo)遠(yuǎn)在這個(gè)之上。其現(xiàn)有的MR顯示設(shè)備，除了搭載自主研發(fā)顯示芯片模組和光引擎外，還可以接入到現(xiàn)有的移動(dòng)和PC平臺(tái)。通過(guò)蘋(píng)果的lightning和Type C等接口直接作為蘋(píng)果ARKit、安卓ARCore和微軟MR的顯示設(shè)備。

    在樹(shù)脂陣列光波導(dǎo)技術(shù)的技術(shù)門(mén)檻之外，GodView的量產(chǎn)速度上也是一道隱形的護(hù)城河。GodView一邊是MR/AR模組提供商，其之前的產(chǎn)品系列主要用于研發(fā)和對(duì)外展示；而另外一邊，GodView還有自己豐富的產(chǎn)品線。

    GodView第一批量產(chǎn)規(guī)模的第二代光波導(dǎo)產(chǎn)品大量量產(chǎn)，將會(huì)在7月份完成，千萬(wàn)量級(jí)的規(guī)模生產(chǎn)則會(huì)在9月份。面向商業(yè)用戶，可能會(huì)有一大波廠商因?yàn)橛蒙闲碌臉?shù)脂陣列光波導(dǎo)元件，而進(jìn)入產(chǎn)品爆發(fā)和價(jià)格大幅變動(dòng)的市場(chǎng)階段。

    在新產(chǎn)品試樣和量產(chǎn)和同時(shí)，GodView已經(jīng)開(kāi)始下一代的全息光場(chǎng)和可調(diào)變焦光顯技術(shù)了。前者可以看做是HoloLens的升級(jí)版，大幅減輕和減薄了所需的光學(xué)結(jié)構(gòu)。全息光場(chǎng)技術(shù)的核心是要把光場(chǎng)信息投射到全息材料上成像。在HoloLens上用了3層材料才能做到的全息成像，下一代的全息光場(chǎng)技術(shù)只需要薄薄一層的顯示材料即可完成，重量和體積上的優(yōu)勢(shì)就不言而喻了。

    同樣建立在這些首發(fā)元件之上，GodView也在布局面向2C的產(chǎn)品線，而且方向也很科幻。GodView突破性的研發(fā)出可以改變焦距的近視調(diào)焦技術(shù)，通過(guò)連續(xù)控制焦距的變化對(duì)眼睛進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)近視的目的。該技術(shù)的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是自動(dòng)適應(yīng)能力，同一副鏡片就能適應(yīng)從0到800度的近視，無(wú)需像傳統(tǒng)方案那樣更換，可謂是科技界的又一項(xiàng)革命性突破，打破了人類幾千年以來(lái)的傳統(tǒng)眼鏡格局。GodView將于2018年年底推出第一代搭載該技術(shù)的2C產(chǎn)品。

    GodView與MR應(yīng)用的想象空間

    整個(gè)計(jì)算機(jī)體系可以籠統(tǒng)概括為輸入和輸出端，輸入端是運(yùn)算力的暴漲，而輸出端是負(fù)責(zé)和人進(jìn)行交互的顯示技術(shù)。從CRT到液晶，再到現(xiàn)在追求的各種巨幕，它們終究會(huì)被MR/AR這種眼前的屏幕所代替，但卻能做到更加徹底的萬(wàn)物皆屏幕并進(jìn)行互連。這恰好契合GodView“視鏈萬(wàn)物”的景愿。

    而被GodView稱為神級(jí)操作體驗(yàn)的MR交互，在這種完全超過(guò)現(xiàn)有認(rèn)知的多維數(shù)碼世界，有多個(gè)不同維度和級(jí)別的展現(xiàn)形式。首層是實(shí)際的使用提升，例如在工業(yè)和商業(yè)的日常中，幫助用戶把雙手釋放出來(lái)。而MR式的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，是極佳的直觀引導(dǎo)和教導(dǎo)工具，能極大地提升教育和培訓(xùn)領(lǐng)域的效率。

    甚至最簡(jiǎn)單的，MR/AR會(huì)帶來(lái)顯示面積的無(wú)限提升，除了把移動(dòng)端的交互從那塊小屏幕中釋放之外，傳統(tǒng)的辦公平臺(tái)也會(huì)受益于MR式的多屏展示�，F(xiàn)在同樣受限于屏幕的MR/AR應(yīng)用，都會(huì)得到解放。更加真實(shí)，更加直接，更加與現(xiàn)實(shí)互動(dòng)式的PokémonGo、身臨其境的導(dǎo)航、虛擬購(gòu)物、宜家家居的效果模擬、乃至MR視頻實(shí)景翻譯，隨便抓一樣都是可以獨(dú)當(dāng)一面的全新變革。

    而第二層是“視鏈萬(wàn)物”。通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的加成，讓計(jì)算機(jī)和人一起感知事物。除了遠(yuǎn)程控制物體外，通過(guò)地點(diǎn)、時(shí)間、視覺(jué)物體、標(biāo)記等情景觸發(fā)并成為“視覺(jué)鏈接”的一部分。例如拿起手指就能讓游戲自動(dòng)啟動(dòng)，打開(kāi)冰箱就有保鮮期彈窗和烹飪指南，走到景區(qū)和餐廳就有基于地理位置的提醒和優(yōu)惠。把目力所及的所有真實(shí)物體，都作為交互素材和“鏈接”的一部分，是MR時(shí)代的拓展意義上的“超鏈接”。

    再深一層也就是最頂層，就是視覺(jué)大數(shù)據(jù)的采集了。MR設(shè)備能看到和用戶所見(jiàn)相同的內(nèi)容，而未來(lái)眼球追蹤、5G、云端算力和IoT傳感器的應(yīng)用和普及，都會(huì)生成海量的交互數(shù)據(jù)。MR作為數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭，會(huì)是無(wú)比廣闊的機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)源，成為用戶行為分析和預(yù)知的第一站。

    專家預(yù)測(cè)，只要技術(shù)成熟， MR/AR只需要5年，就能從根本上改變世界的面貌。而在MR/AR相對(duì)沉寂的這兩年，大量在2015-2016年得到投資的企業(yè)，都在攻克技術(shù)和量產(chǎn)的難題。MR/AR能否這么快地革新我們現(xiàn)有的交互，這尚不可知。但類似GodView這種進(jìn)度最快的廠商，或許很快會(huì)就會(huì)拉開(kāi)MR普及的序幕了。