如何打开XR的三个“枷锁”

如果有一个科技产品，让科技从业者们又爱又恨的话，XR（虚拟现实VR、增强现实AR和混合现实MR）可以当之无愧地排在第一。

 

 

 

爱的是，XR直击人类的信息需求。人类获取的信息中85%是通过视觉，改变视觉交互的产品，往往都能成功，比如杂志、电视、电影、短视频等等。而且无论虚拟现实还是增强现实，都可以满足人们希望突破空间的诉求。

 

 

 

因此，XR既是新的信息呈现方式、也拥有全新的交互方式，一直被誉为继智能手机后、下个时代的入口，所谓得XR者至少值千亿美金。

 

 

 

恨的是，巨头大公司、创业小团队，一波波轮流下场，可谓是“八仙过海各显神通”，但依旧面临着困局：惊艳的技术，夸张的成本；炸天的demo、哭晕的销量，仍然没有迎来iPhone时刻。

 

 

 

比如微软的HoloLens第一代惊艳世人，但3000美元的价格令消费者望而却步，微软只好开发B端客户，甚至转向军方市场。

 

 

 

Meta Quest 2虽然销量大增、热卖千万套，但由于缺少能够持续吸引消费者应用，疫情结束后大概率墙角吃灰。

 

 

 

苹果的VisionPro无论在设计、技术、还是显示效果上，都吊打同行，但初代机也落了个“惊艳，直到用了之后”这样的评价。

 

 

 

以至于，不少人认为，XR的需求过于领先，谁做都是在竹篮打水、井中捞月。

 

 

 

但真的如此吗？回顾XR发展历史，显然并不是如此。与此相反的是，困扰XR的“产品、技术、制造”三个“枷锁”，正相继被打开。

 

 

 

 

01 产品定位的枷锁

 

 

 

关于产品和技术，有一则有趣的小故事。

 

乔布斯回归苹果后，打算停止OpenDoc（开发文档编辑器）的开发，不料在他参加一次活动时，遭到了一位OpenDoc支持者的质疑、不满，甚至还嘲讽了乔布斯不懂编程、不了解OpenDoc技术的厉害。

 

 

 

对于这个质疑，乔布斯先是恭维了下对方，随后便说出了经典论断：OpenDoc确实有过人之处，有一些其他技术实现不了的功能。但是，最难的是如何将那些功能塞到更大的愿景里面，例如每年一个产品可以卖八十、一百亿美元。

 

 

 

“你得从用户体验出发，倒推用什么技术；而不能从技术出发，然后去想如何把技术卖出去。”

 

 

 

乔布斯所描述的，正是XR遭遇困境的一个原因：技术思维大于用户思维。而第二个原因则是：终极思维大于迭代思维，总希望能做出革命性产品，用多种功能，一次性解决用户的多个需求，却忽略了迭代的重要性。

 

 

 

在这两个思维的影响下，XR就会“染上三高一短的病症”：成本高、功耗高、重量高、续航短。最终结果就是实用性低，产品只能固定场景使用、无法让用户能够自如地使用、尤其能在户外正常使用，而且由于重量和续航问题，也无法较长时间佩戴。

 

 

 

任何无法高频使用的产品，自然也无法称为爆款、无法普及。

 

 

 

庆幸的是，经过一批批企业的一次次试错，产业界也开始重新定位产品：站在用户视角，放弃终极思维、从容易落地的场景开始，培养使用习惯、持续迭代技术。

 

 

 

于是，AR眼镜，成为解决“三高一短”的先锋。

 

 

 

首先，AR眼镜放弃了全场景的追求，而是聚焦可以结合AI功能的领域，比如翻译、导航、商务会议等场景，需求更清晰、实用性更强；其次，因为功能精简，AR眼镜的功耗也降低了，续航时长也可以满足日常使用。

 

 

 

同时，AR眼镜形态和普通眼镜类似，重量也和普通眼镜差不多，再配上良好的设计，可以做到实用和时尚的结合。

 

不仅用户乐意长期佩戴，而且受众人群也从极客们扩大到了普通用户。

 

 

 

AR眼镜，逐渐成为各家厂商的选择。雷鸟、创维、华为等公司相继发布新品。即使海外巨头Meta，也发布了首款AR全息眼镜，代号为“猎户座”(Orion)。Meta相关负责人表示，这款产品的原型机就像当年Oculus Rift原型机一样震撼。

 

 

 

AR眼镜也许不是XR的最终形态，但放弃终极思维后，市场也开始给予良好反馈。2023年，AR眼镜国内销售增速达到了150%。可以说，XR的产品定位枷锁，正被AR眼镜打开。

 

 

 

 

02 技术路线的枷锁

 

 

 

技术也是XR产品的一个枷锁，约束的原因在于：多个部件时常会有多条技术路线齐头并进，各厂商发力点不同、供应链也比较分散。这就导致，一方面，规模效应的爆发被延缓，降本速度减缓；另一方面，这也为用户选择产品设立了较高门槛，不利于产品普及。

 

 

 

比如，以AR的光学显示为例，光学显示模组是成本大户，占总成本的40%左右；也是影响产品表现力的最重要组件。但光学显示却围绕着成本和呈现效果的取舍，衍生了多条路线。

 

 

 

首先，在显示整体形态上，可以分为视频透视VST（video see through）和光学透视OST（optic see through）。

 

 

 

VST利用摄像头等传感器，捕捉真实世界的影响，然后投射在屏幕上。可以简单理解为“头盔模式”，代表产品就是苹果的Vision Pro 和 Meta的QuestPro。OST是通过光学镜片，将虚拟图像投影到用户真实的视野中。可以简单理解为“眼镜模式”。

 

 

 

对比来看，VST是在虚拟上加现实，OST是在现实上加虚拟。前者的优势是深度沉浸，缺点是计算量大、部件多、也会很重。OST的劣势是沉浸感弱，但优势是具备“小巧”的潜力。

 

 

 

微软第一代HoloLens是最早采用OST方案的产品，但是当时技术有限，没有发挥出OST的优势，产品体积巨大、用户反馈并不好。

 

 

 

十余年过去后，OST经过不断发展，实现了良好的“轻量化”效果，非常适合眼镜形态。因此，目前国内AR公司几乎都采用了OST模式。

 

 

 

OST能得到产业越来越多认可，则源于其零部件，尤其是微显示屏（把虚拟图像转化为光）和光学元件（通过设计光的反射，让图像进入用户眼中）技术路线的发展。

 

 

 

这两个领域的技术也可谓是“五花八门”。光学元件有棱镜、自由曲面、Birdbath、光波导等方案。微显示屏有LCoS、 Micro OLED、MicroLED、DLP等技术。而且这两个部件，还可以形成多种组合。比如谷歌Glass曾采用“棱镜+LCoS”、Rokid Glass曾采用 “BirdBath+Micro OLED”、HoloLens曾采用“光波导+LCoS”。

 

 

 

颇有一种“拧麻花”的感觉。但庆幸的是，麻花逐渐被解开。

 

 

 

在光学元件领域，“光波导”的认可度越来越高。

 

 

 

所谓光波导，简单理解就是让光线能够完整地在玻璃上下表面以“全反射”的形式前进，而不会透出去。难点在于镜面的设计。而优势在于透光度好、体积小、以及设计灵巧，可以将显示器件放置于镜框上，不至于在眼前遮挡，更符合日常眼镜的形态。

 

 

 

光波导因着轻量化的优势，已经成为主流。目前，光波导主要以阵列光波导（几何光波导）和衍射光波导两种为主。

 

 

 

几种光学元件的优劣对比

 

接下来的难题则在于光引擎部分，也就是将图像显示出来，转化为光、可以传输到镜片上。以下图为例，左上红框即为成熟产品中光引擎部分；左下为显示屏；右上右下为多色或单色的光引擎（显示屏再配上一系列镜头）。

 

 

 

 

 

光引擎示意图
 

 

对于光引擎，用户诉求包括：亮度够、体积小、功耗低。尤其当选择了光波导方案后，由于光波导的光效很低（光的强度会减弱），因此，对亮度的要求更高。

 

 

 

此前主要是LCoS方案，也就是LiquidCrystal on Silicon，简单理解就是下层CMOS基板、中间液晶、上层ITO玻璃基板。这个方案里，CMOS、液晶、ITO都是成熟技术，因此成本低、量产容易；缺点是功耗高、体积大、对低温适应性差。因此，做成眼镜时还不够轻便，冬天使用时效果也不佳。

 

 

 

Micro OLED方案发挥了OLED自发光的特点，体积小、功耗低，但缺点是生命周期短、亮度低。尤其是亮度方面是典型的“遇强则弱”。由于AR眼镜是现实+虚拟叠加，当外部光线过亮时，OLED的亮度就会相对不足，以至于看不清虚拟图像，失去原本的功能。使用中，基本是室内良好、室外较差。

 

 

 

Micro LED 也称为μLED，简单理解就是把LED进行微缩化，像素点距从毫米级缩小到微米级。LED也是采用了自发光的化合物，包括GaP ( 磷化镓 )、InGaN( 氮化铟镓) 等，功耗较低，而且由于像素密度高，就形成了超高亮度、高对比度的特点。

 

 

 

几种微显示方案优劣对比
 

 

因此，从需求的第一性出发，Micro LED是AR近眼显示的首选方案、也正逐渐成为主流。

 

 

 

根据海外著名机构YOLE的统计，全球2022年推出的近十款轻量级AR眼镜，绝大多数都采用了MicroLED微显示技术方案。而且这些方案也基本来自同一家公司：JBD上海显耀显示。据业内人士称，Meta刚发布的代号Orion的AR眼镜，也采用了JBD的MicroLED方案。

 

 

 

 

 

AR眼镜微显示方案统计

 

由此可见，光学元件、显示方案等技术路线方面，虽然仍有一些分歧，但在用户需求的驱动下，也已经有了“力往一处使”的趋势，技术枷锁逐渐被打开。不过，要取得更好的效果，还需要打开第三个枷锁：制造能力。

 

 

 

 

03 制造能力的枷锁

 

 

 

关于苹果多么重视中国供应链，有一则小故事。有一天，库克听了关于中国供应链的汇报后，指出“这个问题非常糟糕，应该有人到中国去解决”。

 

 

 

三十分钟后，库克抬头看见了苹果的运营经理 Sabih Khan，便立刻问道：“你为什么还在这？”随后，Khan 立刻开车到机场，乘坐最近的一班飞机前往中国。

 

 

 

中国供应链对苹果的重要性，毋庸置疑。但某种意义上而言，也是苹果带着中国供应链往前跑。

 

 

 

到了新能源车时代，就有了“齐头并进”的意味了。特斯拉能够突破“产能地狱”，离不开上海超级工厂的建设。也借着中国供应链，有了国产新能源的纷纷崛起。

 

 

 

而在消费级AR领域，中国供应链则展现了出了良好的引领性。

 

 

 

品牌端，雷鸟、魅族等品牌，率先采用AI技术、开拓场景，成为AR眼镜进入消费市场的先锋；零部件端，鲲游光电突破光波导专利限制，提供更高性价比的光波导技术。

 

而被誉为显示领域“神来之笔”的MicroLED方案，也是由中国公司，例如JBD在引领，解决了一个个制造难题。

 

 

 

首先，在2015年公司成立之初，得益于高管在半导体领域的丰富工作经验，JBD为产业带来了一个新的思路：把LED和半导体制造跨界结合，并提出了混合集成半导体技术，也就是在晶圆级集成硅基驱动电路和LED化合物。而且公司也在合肥建立了自己的工厂。

 

 

 

晶圆级混合集成的思路，可以发挥半导体的成熟制造工艺，也可以享受到类似“摩尔定律”的红利。但也会遇到新问题：LED的衬底和硅基衬底不兼容，中间需要完成转移。这也就是JBD的技术壁垒：可以将薄如蝉翼的发光层完整地转移到硅基IC之上，而且具有很高的良率、稳定的出货能力。

 

 

 

通过晶圆级混合技术，封装、测试也可以实现晶圆级。而且晶圆的集成度也非常高，在一个平方厘米之内可以集成高达2亿的CMOS电路和2千万个MicroLED。由此，MicroLED的生产效率大幅提高，成本也不断下降。

 

 

 

更为关键的成绩，在于“轻量化”的推动。2021年，JBD在全球首次推出了0.13寸MicroLED微显示屏，并首次将彩色光引擎的尺寸压缩至1.5CC。在2023年，公司第三代产品则将体积缩小到了0.4CC，缩小比例达到73%。体积仅有黄豆大小，可以方便地置入眼镜框架中。而近期，JBD量产的单色光引擎体积更进一步缩小为0.15cc。

 

 

体积小了，但效果更好了。JBD蜂鸟Ⅰ彩色光学模组，可以实现大于6000尼特的入眼亮度，打破了以往彩色光波导只有1500nits的亮度水平，从而可以让用户即使在户外，依然可以享受高质量的视觉体验。

 

 

经过近十年的发展，JBD已经形成了从微显示面板向光引擎、光模组辐射的产品矩阵。也被YOLE列为，在AR领域和苹果、Meta并列的关键玩家（电视领域，TCL、京东方则是显示的核心玩家）。

 

MicroLED应用路线图

 

 

 

这无疑是对中国供应链的认可，也让大家看到了在垂直领域、做深做强的重要性。

 

04 结语

 

 

 

XR是一个有趣的话题，在打开“三个枷锁”的发展过程中，不仅可以看到中国消费电子品牌公司的探索，也可以看到数个像JBD这样在制造领域，名声低调、技术高调的隐形冠军。

 

 

 

只有当品牌高点和制造高点都落在国内时，我们才不会担心被“卡脖子”，我们的制造业才会获得更多的价值分配，才不用担心“外迁”。

 

这条路，才刚刚开始。需要的是一个又一个“名声低调、技术高调”的十年。

 

 

 

-全文完

实习生刘宇辰（北大汇丰在读生）对本文亦有贡献。

 

理工/金融  复合背景，

百亿私募/头部自媒体  双重经历

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