中兴也要发布AR眼镜了,BirdBath观影眼镜似乎越来越热闹。但是真心希望两家大厂道高于术,能多用点心。
01BirdBath方案已毫无门槛
如果在狭小空间和移动场景进行「虚拟巨幕」观影,或者连接手机和PSP沉浸「大屏」游戏,BirdBath原理的AR眼镜一定是目前最佳方案。在一档路人随机采访中,BirdBath眼镜的投屏显示效果几乎让所有尝鲜者印象深刻。
年到年,国内从Rokid、雷鸟创新、Nreal入局开始,再到华为、中兴,BirdBath方案AR眼镜已经被证明初步撬开了消费级AR市场,虽然仅仅是分体机,没有设备本地算力和存储,也没有SLAM和虚实融合,不算真正的AR,但相比又闷又重的VR头显,BirdBath眼镜只有60-克的太阳镜形态,它真正能随身携带甚至出街,在星巴克咖啡坐着看文档也不会遭遇异样目光。
而如果你要买一个AR观影眼镜尝鲜,以消费者最真实体验,BirdBath(简称BB)方案AR眼镜最重要的指标,依次排序应该是MTF、EyeBox、FOV、等效投屏尺寸。
这有点反常识。BB观影眼镜难道不看分辨率、色域、亮度、对比度、索尼屏幕?
因为这些都属于供应链成熟后提供的「标准套餐」。
BirdBath眼镜原理其实很容易理解:眼镜上方一个很小的屏幕(微显屏),向下照射,BirdBath意味一个像鸟盆一样的凹面(光学镜片)把光线汇聚,让眼睛在很近的距离容易对焦,光线再平行折射进入眼球。
BB眼镜上方那个小屏称为微显屏,因为尺寸很小,它更像「芯片」而非传统认知的屏幕。索尼MicroOLED微显屏能以一枚芯片大小的面积实现PPI以上超高的像素密度。
如此高的PPI,远超高端智能手机,这是某种黑科技吗?其实硅基MicroOLED微显屏早就出现了,之前主要用在单反相机不起眼的电子取景器。
基于硅晶圆基板的微显屏,像素密度很高,但是面积做不大,这涉及到晶圆尺寸工艺和成本问题,天然限制。制造MicroOLED微显屏的硅芯片(基板),制程还处在微米级,而非消费电子现在的纳米级,工艺很早就成熟了。
近些年由于VR/AR近眼显示开始兴盛,索尼认为硅基MicroOLED市场潜力巨大,终于投入大量研发资源布局产线和深耕,把硅基MicroOLED微显屏分辨率从VGA提高到P、2K甚至4K,亮度也提升了接近一个数量级。原来BirdBath模组要浪费掉80%左右的光,只有20%的光效,得益于索尼MicroOLED微显屏像素密度翻倍再翻倍,亮度也提升了接近10倍,BirdBath显示效果有了根本上的改观。
除了索尼,国内还有视涯也早早布局MicroOLED微显屏,并且也很早实现了规模量产,而且这家公司老板大有来头,不可小觑。
视涯董事长筹建过中国第一条4.5代TFT-LCD生产线、国内第一条OLED中试线、国内第一条5.5代LTPS生产线和第一条OLED量产线。硅基MicroOLED微显屏,近眼显示要求超高分辨率和PPI,一定的入眼亮度和功耗控制,视涯屏幕的亮度、色彩、对比度更好,它真实的显示效果优于索尼的屏幕,短板在于功耗和OLED寿命对比索尼差一些。这意味着用视涯屏的眼镜,发热更大,在使用了半年或者一年后亮度会下降,色彩显示变昏暗。
索尼和视涯两家,将高分辨率、高亮度、高色彩饱和度的硅基MicroOLED微显屏量产,是如今AR观影眼镜能够出现,并且有一定C端出货量的最根本原因。
02AR观影眼镜是如何拉开差距的
当前BirdBath眼镜分辨率几乎都是P,都是差不多的对比度和色彩饱和度,原因在于厂商采购视涯或索尼的微显屏,可选规格还比较有限。用视涯意味着发热更大,OLED长期使用亮度下降更快,用索尼意味着你的显示效果比视涯要差一些。
华为VisionGlass、RokidAir都用了视涯的屏,而且可能都是视涯比较低端的货(0.49OLEDoS)。
雷鸟Air1S和NrealAir都是用索尼的(0.70type)。
微显屏都是供应商二选一拿货,无非谁更舍得用更好的、成本更贵的。但光机模组就拉开差距了。
通过公开资料和个人调研了解到,华为VisionGlass使用了视涯的光机模组,Rokid则是惠牛,雷鸟和Nreal好像是自家深度自研和定制。而光机模组技术含量相当高,需要光学设计和制造经验,积累“know-how”,华为和Rokid两家在这方面的渊源不够,可能才做不了关键组件的自研。华为更有可能没有投入相应的研发资源,纯粹用供应商的方案贴个自己的牌子就拿出来卖了,真心令人失望。
另外插一句,Rokid这家公司号称专注于「人机交互」,老板祝铭明(Misa)做AI语音识别出身,但AR眼镜核心技术难道不是光学显示、微机电、手势识别、SLAM软硬件、虚实融合算法和多种传感器整合?我一直想不明白,Rokid在各种场合总是强调人机交互(语音识别和对话),而近眼显示的专业光学团队,实力似乎不够强。Rokid产品亮点居然集中在AI语音识别和工业设计。
如前文所言,BB眼镜对真实体验影响最大的是MTF、FOV、EyeBox、等效投屏尺寸四个指标。MTF有多重要,以Rokid举例,他们大概率做不好MTF才用了惠牛的方案。
BB眼镜投屏画面,边缘和中心,画面畸变和色差都是不一样,一般用MTF这个值来定义。MTF也是单反相机镜头的核心指标。BirdBath模组要消除内部或外部的炫光、杂散光、漏光,才能做好色差控制,要尽可能修正画面不同位置的畸变,考验光学镜片的设计、制造、组合应用以及画面输出软件算法。
Nreal和雷鸟在这方面做的功课明显就更好一些。以Nreal举例:
Nreal公开的专利显示,从光引擎到光学镜片上,采取了多种光学设计和光学镀膜来过滤眩光和杂散光,减少正面漏光。雷鸟创新不是很清楚,这家公司研发团队来自TCL创新实验室(主要是光学),它们公开的专利不多,团队几年前海外做的VR眼镜出货量排在很前面,口碑还行。
如果MTF做不好,意味着投屏画面边缘高亮眩光或过暗,畸变明显,出现重影。AR眼镜戴在眼睛上如果是这个效果,视疲劳加重,显示画面效果差,你根本无法长期使用。
屏幕不同位置的画面显示差异除了MTF,EyeBox也很重要,这个概念类似于望远镜上的出瞳直径。简单理解就是BirdBath模组最终投射入眼的光斑直径(面积)。
EyeBox面积越大,入射光在眼球上光斑的横截面积越大,这意味着你无论怎么戴眼镜,光路都正常呈现。反之,如果EyeBox面积越小,甚至瞳孔面积都覆盖不全,戴眼镜稍微歪一点,光路就完全糊了,你看到的画面就呈现高度近视的观感。
右边即为佩戴RokidAir超出eyebox范围后的观感FOV就不多说了,视场角越大沉浸感越强。投屏尺寸也是,越大体验越震撼。
BirdBath真正的困难在于,要把MTF、EyeBox、FOV、投屏尺寸同时做好,非常要求整机光学模组设计和制造,画面输出软件算法的能力。这是BB眼镜真正拉开差距的关键。
如图所示,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+2rtan(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。
03BirdBath观影眼镜各家真实产品力如何
我们来看一组数据:
除了确定的MTF值找不到(这项指标Nreal和雷鸟应该更好些),其他三个关键指标,雷鸟Air/Air1S的EyeBox面积最大,Rokid小的很,华为未知,VisionGlass用了视涯的模组应该也做不大。
投屏尺寸雷鸟Air英寸,雷鸟Air1S、NrealAir英寸,RokidAir和华为VisionGlass英寸。特别是华为VisionGlass,等效英寸屏幕、41°视场角、0-度屈光调节,相比年发布的RokidAir,FOV居然还更小,各项指标都是全面落后。
来自视涯