MR混合現(xiàn)實領(lǐng)域或?qū)⑾磁?，GodView已大量量產(chǎn)樹脂陣列光波導產(chǎn)品

虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實，是公認的下一代計算平臺的顯示載體。但就像iPod之于數(shù)字音樂，kindle之于數(shù)字圖書，MR/AR要普及，在技術(shù)上的門檻外，還得解決量產(chǎn)和成本的問題。

而近日，一家低調(diào)的國內(nèi)公司宣布，已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)樹脂陣列光波導鏡片，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)第一款獨有自主知識產(chǎn)權(quán)并實現(xiàn)量產(chǎn)的樹脂陣列光波導鏡片。幾年后回看，這可能會成為如iPhone誕生般重要的標志性事件，特別是在中美貿(mào)易摩擦，喚醒國人核心技術(shù)意識的大時代背景下。

這家全球首發(fā)量產(chǎn)樹脂陣列光波導鏡片的公司，是間名為美譽鏡界GodView的智能眼鏡光學核心部件提供商，其核心業(yè)務(wù)是光學顯示技術(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)光學制造、便攜式穿戴設(shè)備、全息圖像算法等多項國際發(fā)明專利，并有大批量產(chǎn)業(yè)化樹脂陣列光波導鏡片和光學模組的能力。

新技術(shù)高速落地的背后，是個堪稱豪華的研發(fā)和顧問團隊。GodView的董事長李科先生，有多年的全息算法及前沿光電子研究經(jīng)驗，并在國外長期從事前沿陣列光波導、全息光場和微顯示技術(shù)相關(guān)的研發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)驗，熟絡(luò)相關(guān)國際產(chǎn)業(yè)的配套產(chǎn)業(yè)鏈。多年的行業(yè)積累及沉淀，使他堅信，MR眼鏡將會成為繼個人計算機、智能手機之后，極具顛覆性的第三代智能終端，屆時人們將會突破屏幕的限制，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的交互及融合。而國內(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行有效的產(chǎn)業(yè)化落地提供了豐富的沃土。

同時，李科認為，“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)品落腳點和應(yīng)用場景迎合真實的用戶需求來進行普世，中國普通老百姓也應(yīng)該提早享受科技進步帶來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)團隊回國創(chuàng)業(yè)。

但豪華的技術(shù)團隊量產(chǎn)的樹脂陣列光波導技術(shù)，意味著什么呢?普通用戶可能會一臉疑惑，所以我們這次就來談一下關(guān)于AR增強現(xiàn)實和MR混合現(xiàn)實，權(quán)當為這個注定要革命未來的技術(shù)做一次科普。

MR混合現(xiàn)實的技術(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調(diào)都不為過，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20億美元的天價收購Oculus，在Google Glass、微軟的HoloLens之后，蘋果在iOS 12中引入了AR Kit2，安卓陣營在Android N中加入了ARCore，甚至桌面平臺，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。無論是哪個陣營、哪個平臺，發(fā)布會花費了大量的篇幅向世人和開發(fā)者表示對MR的重視。

而6月20日發(fā)布的《2018年中國移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報告》提及，根據(jù)Digi-Capital的預測，未來5年，隨著5G技術(shù)的落地應(yīng)用，AR和MR用戶的數(shù)量會超過VR(虛擬現(xiàn)實)60倍，而收入則會超過后者7到8倍。比起需要進行大量內(nèi)容建設(shè)，對設(shè)備運算力要求極高的VR，AR和MR更可能會搶先爆發(fā)。

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

而光學透視，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面，就可以避免視頻透視固有的畸變和降維損失，而且實景疊加的運算量、交互感和真實感都有明顯的優(yōu)勢，所以這種光學透視方案才會直接變成了MR的默認形式。甚至之前大熱的 Pokemon Go 和掃 AR 紅包，都是光學透視方案。

而橫亙在AR和MR技術(shù)之上的首要難題，并不是大家第一印象的計算能力瓶頸。VR早就開始比拼和積攢內(nèi)容了，而AR還在努力解決視場角和便攜性這兩座大山。前者影響代入感，后者決定這項技術(shù)能否像手機一樣普及。為了克服這個難題，人類已經(jīng)在這條路上走了幾十年了。

光波導技術(shù)：MR混合顯示的核心門檻

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

Google Glass這種第一代AR眼鏡，用的是簡單暴力的PBS棱鏡偏振分光，把眼鏡腿上的投影儀畫面通過棱鏡偏振分光然后反射到人眼。但這個技術(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，畫面一般只會做到1*1cm，F(xiàn)OV視場角只有可憐的二十幾度。這樣的視場角，連及格線都過不了，視覺體驗就更無從談起了，直接影響了初代AR產(chǎn)品的用戶體驗。這也就不難理解，為什么Google Glass功能如此單一，只能進行簡單顯示了。

再往后就是以愛普生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，盡量利用每個位置的分光效果，擴大顯示范圍。形狀上的優(yōu)化，讓其可以達到30度以上的視場角，但成品還是比較厚重。

而視場角再往上的極端，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，但卻是通過離軸光學這種古董技術(shù)，把簡單的水平尺和高度等飛行信息投射到頭盔護目鏡上。

最新也是公認未來的光波導陣列技術(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。在介質(zhì)中，光的折射角度超過某個限度后，就不會折射并轉(zhuǎn)化為“全反射”的狀態(tài)。波導鏡片本質(zhì)就是讓光橫向傳播的技術(shù)，通過鏡片中間的格柵陣列，針對每束光進行不同處理，以達到接近常見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)，理論視場角范圍在40-80度。

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

突破性的樹脂陣列光波導鏡片

說到這里，終于到這次大新聞的主角“量產(chǎn)樹脂陣列光波導鏡片”出場了。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技術(shù)，而樹脂陣列光波導就已經(jīng)算是第二代的光波導產(chǎn)品了，但暫時全球只有GodView率先進入千萬量級的大規(guī)模量產(chǎn)階段。

原來的光波導技術(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題。單單加工部分，就得涉及玻璃冷加工、納米級鍍膜控制和設(shè)計、層疊斜面棱鏡的貼合等一堆對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，所以成本注定會是MR設(shè)備繞不開的突破口。

但Lumus把AR眼鏡成本降到1000美元以下的目標還未達成，就被GodView截胡了。GodView的創(chuàng)造性突破，來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脂材料，而且透光率和視場角，居然還超過了使用玻璃材質(zhì)的同類產(chǎn)品。GodView的產(chǎn)品在2017年的時候就已經(jīng)做到了40度以上視場角，不但超過了不惜工本的HoloLens和Lumus，而且重量、厚度和成本上都擁有絕對優(yōu)勢。

樹脂材料是現(xiàn)在民用最廣泛的光學材料，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)勢之外，GodView的樹脂陣列光波導技術(shù)，鏡片實際厚度在1.3-2.0mm，超薄和樹脂材質(zhì)上，還解決了溫度差異導致的霧化問題，還“意外”地帶來了更好的防摔性能和安全性，維護成本也更低。有望讓MR設(shè)備脫離“金貴脆弱”這兩個固有印象而加速普及。

但樹脂也不是萬能的，它的韌性高，更難定型，熱穩(wěn)定性、耐久性等氧化老化問題，都是生產(chǎn)和使用中必然會面對的問題，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，但他們的目標遠在這個之上。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)有的移動和PC平臺。通過蘋果的lightning和Type C等接口直接作為蘋果ARKit、安卓ARCore和微軟MR的顯示設(shè)備。

在樹脂陣列光波導技術(shù)的技術(shù)門檻之外，GodView的量產(chǎn)速度上也是一道隱形的護城河。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)模的第二代光波導產(chǎn)品大量量產(chǎn)，將會在7月份完成，千萬量級的規(guī)模生產(chǎn)則會在9月份。面向商業(yè)用戶，可能會有一大波廠商因為用上新的樹脂陣列光波導元件，而進入產(chǎn)品爆發(fā)和價格大幅變動的市場階段。

在新產(chǎn)品試樣和量產(chǎn)和同時，GodView已經(jīng)開始下一代的全息光場和可調(diào)變焦光顯技術(shù)了。前者可以看做是HoloLens的升級版，大幅減輕和減薄了所需的光學結(jié)構(gòu)。全息光場技術(shù)的核心是要把光場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)，通過連續(xù)控制焦距的變化對眼睛進行訓練，進而達到調(diào)節(jié)近視的目的。該技術(shù)的另外一個優(yōu)勢是自動適應(yīng)能力，同一副鏡片就能適應(yīng)從0到800度的近視，無需像傳統(tǒng)方案那樣更換，可謂是科技界的又一項革命性突破，打破了人類幾千年以來的傳統(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

整個計算機體系可以籠統(tǒng)概括為輸入和輸出端，輸入端是運算力的暴漲，而輸出端是負責和人進行交互的顯示技術(shù)。從CRT到液晶，再到現(xiàn)在追求的各種巨幕，它們終究會被MR/AR這種眼前的屏幕所代替，但卻能做到更加徹底的萬物皆屏幕并進行互連。這恰好契合GodView“視鏈萬物”的景愿。

而被GodView稱為神級操作體驗的MR交互，在這種完全超過現(xiàn)有認知的多維數(shù)碼世界，有多個不同維度和級別的展現(xiàn)形式。首層是實際的使用提升，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。而MR式的現(xiàn)場指導，是極佳的直觀引導和教導工具，能極大地提升教育和培訓領(lǐng)域的效率。

甚至最簡單的，MR/AR會帶來顯示面積的無限提升，除了把移動端的交互從那塊小屏幕中釋放之外，傳統(tǒng)的辦公平臺也會受益于MR式的多屏展示?，F(xiàn)在同樣受限于屏幕的MR/AR應(yīng)用，都會得到解放。更加真實，更加直接，更加與現(xiàn)實互動式的PokémonGo、身臨其境的導航、虛擬購物、宜家家居的效果模擬、乃至MR視頻實景翻譯，隨便抓一樣都是可以獨當一面的全新變革。

而第二層是“視鏈萬物”。通過計算機視覺的加成，讓計算機和人一起感知事物。除了遠程控制物體外，通過地點、時間、視覺物體、標記等情景觸發(fā)并成為“視覺鏈接”的一部分。例如拿起手指就能讓游戲自動啟動，打開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物體，都作為交互素材和“鏈接”的一部分，是MR時代的拓展意義上的“超鏈接”。

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

專家預測，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這種進度最快的廠商，或許很快會就會拉開MR普及的序幕了。

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