文/VR陀螺 Pancake
“雷鸟智能眼镜先锋版这款 AR 眼镜,终于看上去更像真实的眼镜。”
——华盛顿邮报
“虽然这款眼镜目前还只是原型,但他们还是实现了其他科技公司多年来努力但尚未实现的愿景。”
——CNET
雷鸟智能眼镜先锋版(图源:华盛顿邮报)
本月,一年一度的全球消费电子展落下帷幕,作为全球最大的科技盛会,即便在疫情影响下,它依旧吸引了来自全球的 2300 多家参展公司,涵盖了 VR/AR、人工智能、汽车科技、IoT 等众多领域数以千计的创新产品。
图源:雷鸟创新
雷鸟也在本次盛会上展出了其最新的两款智能眼镜产品——LEINIAO AR(国内版本为:雷鸟智能眼镜先锋版)和 NXTWEAR AIR,并获得了外媒的一致好评。
加入消费级 AR 赛道
雷鸟“追梦”之旅启程
作为雷鸟智能眼镜先锋版的第一次真机亮相,雷鸟还是选择把舞台放在了 CES。事实证明,这几个月的“折腾”是值得的。
据悉,本届 CES 线下吸引了 40000 余名参会者,其中 30% 来自美国以外的 119 个国家和地区。借着元宇宙浪潮,今年的 CES 出现了不少亮眼的 VR/AR 硬件新品,除了雷鸟的 AR 眼镜之外,包括索尼的 PS VR 二代、松下的 VR 眼镜 “Megane X”、InWith 的软性 AR 隐形眼镜等都带来了最新的信息披露。
作为“兵家必争之地”的 AR 消费领域,暗战已经悄然打响。去年 Meta、小米、OPPO 相继公布了新品,微软也表示 HoloLens 第三代将大幅降低重量和体积面向消费端推出,而苹果的 AR 产品传闻更是从未中断。
2022年,AR 眼镜将迎来百家争鸣的“落地探索期”,而这一次,不论是相对于 2012 年的 Google Glass,还是 2018 年的 Magic Leap,都更具备可行性。
雷鸟创新也选择了在这个时间点加入,这背后是雷鸟的追梦之旅。
雷鸟创新 CEO 李宏伟曾经表示,雷鸟创新一直致力于打造用户“梦想”的产品,那些科幻小说和电影里面的产品,那些为亿万用户创造价值的产品。
在其看来,AR 眼镜就是这样的一款产品,像正常眼镜一样轻薄,又像魔法一样功能强大,像黑客帝国和失控玩家里看到的他们出现在用户面前,在任何时刻,可以展现用户需要的任何信息,让智能变得更加无处不在,是连接现实世界和虚拟世界最好的方式。
“我们相信,在未来 AR 眼镜是一个像智能手机一样,甚至更加伟大的产品。”李宏伟坚定地说道。
雷鸟此次也带来了一款被外媒评价“看起来像真实眼镜”的 AR 眼镜——雷鸟智能眼镜先锋版。
雷鸟智能眼镜先锋版(图源:雷鸟创新)
形似普通眼镜的
雷鸟智能眼镜先锋版背后
从外观来看雷鸟智能眼镜先锋版与普通偏光眼镜无异,拥有可折叠镜腿、轻薄镜架和镜片。据了解,这款产品的整体重量控制在了 60g 左右。之所以能够做到如此轻薄,主要是依靠背后的这几项核心技术实力。
(一)自研双目全彩光机,兼顾亮度与能耗
在深入了解雷鸟智能眼镜先锋版之前,我们先来了解一下 AR 眼镜一般性成像原理。
目前,AR 眼镜光机主要包含微投影器件和显示光学器件两部分。微投影器件包括微显示器及相应的照明、投影成像系统,显示光学器件则代指各种光学方案,如棱镜、自由曲面、光波导等,负责将图像投射到视野中。
图源:雷鸟创新
其中微显示器作为输出图像的最初发射端口,它直接决定了图像投射前最初的显示效果,在整个 AR 呈像光学系统上起着总领全文的核心作用,但由于各家 AR 眼镜采用的微显示器尺寸、类型、发光原理的不同,其最终效果也存在较大差异。
图源:《超还原硅基有机发光微显示器研究》
根据季渊博士《超还原硅基有机发光微显示器研究》的研究论文以及目前行业公认的信息显示,Micro LED 作为微显示器类型的杰出代表,它在亮度、对比度、相应时间、器件寿命方面拥有非常优秀的性能。
另外,正如图表所示,Micro LED 所需要的驱动电压仅仅为 2-5V,在电流不变的情况下,对比其他微型显示器,能耗更低。
据了解,虽然 Micro OLED 在很多方面性能上与 Micro LED 旗鼓相当,但由于 Micro OLED 采用的是有机材料, Micro LED 是无机材料。而无机材料拥有非常强的稳定性和极高的效率,还有它耐受的电流和耐受的功率都远远超过有机材料。基于材料特性的不同,所以目前 Micro LED 的亮度水平也是 Micro OLED 的 1000 倍。
对于需要同时兼顾户内与户外等多种使用环境且需要较低功耗长续航的AR眼镜来说,Micro LED 无疑就是目前最好的微型显示器选择方案。
除此之外,由于 Micro LED RGB 三色一般不能在同一基板上生长,所以 Micro LED 也分为单色、双色与全彩三种显示器类型。诸如去年小米发布的 AR 智能眼镜探索版、OPPO 发布的 OPPO Air Glass,它们都采用单绿色引擎,主打信息显示功能。
据 VR 陀螺了解,想要实现 Micro LED 全彩,则需要 RGB 三色引擎的同时嵌入,以三倍体积扩大光机,或将 RGB 三色同时注入一个光学多面体,通过光学合成的特殊方案形成全彩。得益于雷鸟研发团队多年沉淀的研发经验,雷鸟智能眼镜先锋版正是应用了第二套光学合成的复杂的 Micro LED 全彩显示方案以此构建光机。
另外, 值得一提的是,由于雷鸟智能眼镜先锋版是“双目全彩”,这意味着它将在一个小小的眼镜中融入两套这样的Micro LED显示器和光学方案。在兼顾亮度、功耗与全彩显示的同时,还必须将 AR 眼镜的体积降到最低值,毫无疑问,这是一个艰巨的系统化工程。
对比市面上主流的单目、单绿色的光机,Micro LED 双目全彩的困难性不言而喻,更何况还需要以更高的效率,最低体积应用在一副眼镜之下,正如它的命名一样,雷鸟智能眼镜先锋版正在 AR 行业的探索道路上打头阵,探索更多的场景应用。
(二)40 度 FOV、高折射率,最优架构单层光波导
正如上文图示,AR 光学呈像的第一层由微显示器决定,而中间图像传输部分则需要通过各类光学器件配合进行最终投射。
据称, 雷鸟智能眼镜先锋版采用了单层超薄全息光波导架构,配合自研的光波耦合分析和优化算法,使用高折射率玻璃晶圆大幅减小全反射临界角,让大角度光线也能进行波导传输,让图像以更高效率的显示效果传输于显示镜片之上。
雷鸟智能眼镜先锋版智能眼镜的 水平 FOV 为 40 度,与 HoloLens 2 、Magic Leap One 等 AR 头显视场角相差无几。
目前,掣肘 AR 智能眼镜视场角大小的不仅包括光学器件、出瞳距离,还有更为重要的还有图像渲染大小与算力续航的平衡。如果一款 AR 智能眼镜想要做到超高分辨率、视场角,那么它必定会牺牲其续航,增加算力与显示器成本。
(三)可穿戴处理平台,降低消费者门槛
2021 年初见雷鸟智能眼镜先锋版时,处理器并未对外公开。而在 CES 的亮相上,我们也看到了它将搭载针对可穿戴设备研发的低功耗处理器——高通骁龙 4100 处理器。
配置上,高通骁龙 4100 采用 28nm 工艺制程,拥有四个最高主频为 1.73Ghz 的 A53 核心,GPU 为 Adreno 504,主频可达 750 MHz。
这样的性能配置在 AR 智能眼镜早期探索消费级道路上,在价格上拥有更突出的优势,可以进一步降低成本,助推消费级 AR。
事实上,基于目前的稀缺的 AR 内容生态和有限的使用场景来看,它也不需要媲美例如苹果 A15、骁龙 8 Gen 1 这样的超高性能芯片。
正如雷鸟智能眼镜先锋版透露的它将开放的信息提示、拍照分享、拍照翻译、智联控制、多屏呈现、实景翻译、车镜联动等功能来说,高性能的处理器反而会成为增加功耗与成本的负担。
除了雷鸟智能眼镜先锋版以外,另外,值得一提的是,由雷鸟团队研发的 NXTWAER AIR 还获得了由 IDG 颁发的“最具创新产品奖”。这款产品采用双 1080P Micro OLED 面板和成熟的偏振 BirdBath 光学方案。
眼镜可以连接支持 DP 的智能手机、平板、电脑等设备,支持 2D、3D 全高清观影,可提供相当于 4 米外观看 140 英寸观影体验。
图源:雷鸟创新
NXTWAER AIR 标准版带前挡镜片仅重 75g,为相同形态业内最轻级别,产品将于今年第一季度上市。
10 年 AR 路程
消费级究竟如何破局?
事实上,雷鸟智能眼镜先锋版的轻薄设计与一体式功能集成,已经初步实现了科幻电影中的酷炫形态,让我们看到了一个更接近的未来。
回望过去,距离 2012 年 Google Glass上市,让大众第一次接触 AR 产品形态已经过去了 10 年。对比早期的 Google Glass,这 10 年是 AR 底层技术快速发展的 10 年,也是消费端 AR 探索的重要 10 年。
对比 10 年前,“消费级 AR 产品”究竟有多大的进化,在陀螺君看来,主要体现在以下几大方面:
(一)光学、生产工艺、底层供应链进化
首先最显著的光学部分,包含光学方案以及光机的重要组成部分屏幕。
光学方案方面,AR 智能眼镜已经经历了棱镜到自由曲面、Birdbath 到主流的光波导方案。每一次迭代的过程中,光学算法都要经过无数次实验验证,从而向着大视场角、高亮度、低功耗和轻薄化的转变。
如棱镜代表产品 Google Glass,内置 OMAP 双核处理器,视场角仅 12°,屏幕分辨率为 640×360px,光学部分尺寸 4.8mm×2.7mm,几乎接近正方体,出瞳距离为 20mm,电池 1000mAh,售价 1500 美元,系统 Android 4.0,内置陀螺仪、加速器,支持 WiFi 连接,镜腿部分设有一摄像头实现眼球追踪;
Google Glass(图源:网络)
自由曲面(离轴反射)代表产品如 Meta AR(第二代),体积较大,不过能够实现的视场角也比较大。Meta AR 第二代没有独立计算单元,需要连接 PC 使用,分辨率达到双眼 2560*1440px,90 度视场角,售价 949 美元。
Meta AR第二代(图源:网络)
Birdbath 方案代表产品如 Nreal Light,它在眼镜上配置了 2 个 SLAM 摄像头、一个 RGB摄像头以及一个空间传感器和一个距离传感器,仅重 88g。Nreal Light 的显示屏拥有 52 度视场角,1080P 的 3D 画面分辨率,结合立体音效、语音交互和支持触控操作的手柄,可让使用自由度达到 3DoF,售价 599 美元。
Nreal Light(图源:网络)
衍射光波导方案代表产品如 HoloLens 第一代和第二代,均采用了一体化设计。如第二代搭载了高通骁龙 850 计算平台,拥有加速度传感器、陀螺仪、磁强计,支持眼动追踪与手动追踪,6DoF 空间追踪交互,分辨率达到了 2K,重量为 566g,售价为 3500 美元。
HoloLens 2(图源:网络)
除了阵列光波导、衍射光波导,还有下一代众望所归的全息光波导,甚至还衍生出了一些新的光学方案,比如视网膜投影、基于小孔成像和离焦模糊,最新的技术已经能够实现 AR 隐形眼镜。参考阅读:《造价 1 亿美元,Mojo lensAR 隐形眼镜如何将 200 寸显示器“嵌入”人眼?》
Mojo Vision(图源:网络)
在底层生产工艺上,棱镜、BB、自由曲面已较为成熟,而阵列光波导、衍射光波导的生产工艺和供应链也初步完善,据称目前阵列光波导的良率最高可达到 70%,衍射光波导的良率则相对较低。
(二)从分体到一体的形态进化
伴随着产业链技术的迭代 ,消费级 AR 需求的增长,AR 眼镜在产品形态方面也正在朝着更加集成化一体化的形态进化。这一点,在从棱镜到自由曲面、Birdbath 到主流的光波导方案的应用上也表现得尤为明显。
据陀螺研究院不完全统计,2020 年一体式 AR 眼镜仅有三款,包括:Vuzix M400、酷派 Xview、酷派 Xview 2。
但到 2021 年一体式 AR 眼镜却呈现爆发式增长,达到 8 款,包括雷鸟智能眼镜先锋版、Snap Spectacles AR、Design v1、影目 INMO X、小米智能眼镜探索版、亮风台 HiAR H100、光粒 Holoswim、OPPO Air Glass。
陀螺研究首席分析师何万城表示:从近几年的 AR 产品逐渐往独立交互,独立算力和独立内容体系方向发展和进化,一体化 AR 眼镜是 AR 走向消费级的必要条件,只有当AR眼镜发展成独立的终端设备,才可以称得上是真正意义上的下一代计算平台。
对于下一代计算平台而言,一体化的 AR 眼镜不仅需要做到全模块集成,多功能场景应用,更重要的是还需要兼顾轻薄的体积,就像目前雷鸟智能眼镜先锋版向大家展示的那样,只有这样或者更先进的产品才能进一步助推 AR 眼镜走向规模化应用。
(三)“做减法”的场景思路进化
在消费级场景的探索上,整个产业也经历了从“重视参数”的堆功能向“重视场景”的做减法的转变。
Google Glass 最早推出的时期受限于技术,所以其功能主要为信息提示、拍照,视场角极其受限,单绿色屏幕可用场景少,并且外观看起来与普通眼镜相差甚远。
之后的一轮消费级探索,如 Magic Leap 以 AR 游戏为切入点试图打开消费市场,然而硬件终端的高昂售价以及 AR 原生内容生态的匮乏,直接导致 Magic Leap 的 C 端 AR 尝试最终以失败告终。
虽然在场景上,现在仍没有显着的突破,但包括雷鸟智能眼镜先锋版在内的多款产品已经实现了在轻薄的前提下,兼具一定的功能体验,包括更大的视场角和全彩色显示效果。
并且,企业对于 AR 的发展路径也愈发清晰,硬件减少功能使其更轻薄化的同时拉低成本;内容方面使其兼容手机内容生态的同时,加速原生 AR 应用的推进,去年多家终端企业举办了 AR 开发者大赛;场景设定以“现有产品形态下能最大化产品价值”的角度出发,以“让用户的部分习惯转移到眼镜端”为目标,如信息提示、导航、翻译等,先让一部分用户在某些场景下习惯戴眼镜。
结语
消费级 AR 眼镜的探索才刚刚开始,现在的光学、形态,未必是最终的产品形态,但轻量级设计+光波导是产品进化过程中的必经之路。无论对错,每一次探索都是进步,抱着敬畏之心做产品也是每一位产品人应有的态度。
正如雷鸟创新 CEO 李宏伟所说:“打造用户‘梦想’产品是一个艰难的旅程,在无人区的探索充满许多不确定性和风险,但正是这些不确定性和风险,才让旅程变得更美。”
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