來源：雷科技AI硬件組 |編輯：TSknight
近日，美國(guó)專利局公布了一項(xiàng)英偉達(dá)提交的新型專利，這項(xiàng)名為"無背光增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)字全息技術(shù)"的專利描述了一種新的AR顯示技術(shù)，旨在降低AR眼鏡重量的同時(shí)提供更好的顯示效果。
消息一出，很快就成為AR市場(chǎng)的討論熱點(diǎn)，如果這個(gè)專利是由Meta、谷歌等科技巨頭提交的，估計(jì)大家都不會(huì)感到太驚訝。但是英偉達(dá)作為一個(gè)半導(dǎo)體廠商，此前幾乎沒有在AR領(lǐng)域發(fā)布過產(chǎn)品，突然拋出一個(gè)全球領(lǐng)先的技術(shù)，讓整件事都變得耐人尋味起來。
作為AI熱潮中獲益最多的半導(dǎo)體廠商，終于打算將自己的手伸向個(gè)人智能終端市場(chǎng)了？英偉達(dá)到底想做什么？恐怕是許多AR廠商心中的最大疑問。
讓AR設(shè)備功耗更低、更輕薄、更亮
什么是無背光增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)字全息技術(shù)？在英偉達(dá)提交的專利說明里，這是一種采用數(shù)字全息技術(shù)和環(huán)境光干涉技術(shù)設(shè)計(jì)的顯示系統(tǒng)，并且結(jié)合了采用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練和開發(fā)出來的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)雙視點(diǎn)的立體顯示效果。
這項(xiàng)技術(shù)可以在低功耗、小體積的情況下提供更高的顯示亮度和更具沉浸感的AR顯示效果，能夠顯著提升用戶的AR眼鏡使用體驗(yàn)，并且讓AR眼鏡適用于更多場(chǎng)景。簡(jiǎn)而言之，你可以認(rèn)為這是英偉達(dá)為下一代AI眼鏡所準(zhǔn)備的技術(shù)，如果描述屬實(shí)，其使用體驗(yàn)會(huì)顯著優(yōu)于現(xiàn)有的AR眼鏡。
現(xiàn)有的AR眼鏡主要分為兩種，一種是將顯示源設(shè)置在鏡框頂部，利用分光鏡和凹面鏡將畫面反射至眼鏡，實(shí)現(xiàn)AR顯示的效果，一般被稱為Birdbath方案；另一種則是將顯示模組放在鏡腿等位置，通過特殊的波導(dǎo)模塊將畫面反射至鏡片中并最終成像，也被稱為光波導(dǎo)方案。
其中，Birdbath方案的畫面清晰度和亮度更高且成本更低，能夠滿足觀影、游戲等對(duì)畫面要求高的使用需求，缺點(diǎn)則是功耗高且模組厚重，無法實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。光波導(dǎo)方案則相反，成品可以做到如普通眼鏡一般大小，但是入眼亮度和沉浸感都遠(yuǎn)不如Birdbath方案，更適合導(dǎo)航、文字閱讀等應(yīng)用。
雖然優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，但是兩套方案的核心都是一個(gè)獨(dú)立的顯示模塊，一般采用具有自發(fā)光特性的Micro-OLED、Micro-LED等顯示面板制作，通過特殊的光路設(shè)計(jì)將光線反饋到人眼的視野范圍中。
而英偉達(dá)的無背光增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)字全息技術(shù)則不同，雖然同樣設(shè)計(jì)有全息顯示模塊，但是卻采用了"無背光"設(shè)計(jì)，也就是其本身不具有發(fā)光功能，而是通過環(huán)境光干涉原理來激活顯示模塊。
簡(jiǎn)單來說，英偉達(dá)在鏡框上設(shè)計(jì)了允許環(huán)境光通過的窗口，并可能用微型鏡片實(shí)現(xiàn)聚光效果，將增強(qiáng)后的環(huán)境光反射到環(huán)境光干涉結(jié)構(gòu)中，結(jié)合全息顯示模塊投射出畫面，最終實(shí)現(xiàn)文字等信息的顯示。
因?yàn)槿コ吮彻庠催@個(gè)耗電大戶，所以無背光設(shè)計(jì)的運(yùn)行功耗遠(yuǎn)低于常規(guī)顯示技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)超長(zhǎng)的離電續(xù)航。而且在聚光結(jié)構(gòu)的協(xié)助下，顯示內(nèi)容的亮度可以恒定高于環(huán)境光的亮度，即使在戶外的烈日下仍然可以使用，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境光亮度高于背光亮度導(dǎo)致畫面難以看清。
但是，在實(shí)際使用中這套系統(tǒng)也有明顯的局限性，比如當(dāng)你在房間里使用時(shí)，如果顯示區(qū)域的范圍內(nèi)有高于環(huán)境光亮度的其他光源（如顯示器、電視等），那么畫面的清晰度將無法得到保障。
為了解決這個(gè)問題，英偉達(dá)還開發(fā)了一項(xiàng)名為"智能陰影"的技術(shù)，利用位于眼鏡前方的攝像頭收集鏡片面區(qū)域的環(huán)境光亮度和發(fā)光區(qū)域，讓對(duì)應(yīng)區(qū)域變暗，凸顯AR內(nèi)容。
雖然英偉達(dá)沒有詳細(xì)說明是如何實(shí)現(xiàn)的，不過我猜測(cè)是通過將鏡片分割為多個(gè)區(qū)域，然后利用電致變色技術(shù)來實(shí)現(xiàn)單個(gè)或多個(gè)區(qū)域的透光度調(diào)整，類似的技術(shù)XREAL One也使用過，在不摘除外層遮光罩的情況下就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境的遮蔽或透視。
不過，這套方案仍然有一個(gè)致命缺陷，那就是在低光照環(huán)境下使用欠佳，如果是無光或光源位置不對(duì)的場(chǎng)景下，可能會(huì)無法激活全息顯示模塊。比如說夜晚在戶外環(huán)境下，可能只有走到路燈下才能使用，這也是環(huán)境光干涉技術(shù)的缺陷。
在我看來，如果英偉達(dá)真的打算設(shè)計(jì)一款基于該技術(shù)的AR眼鏡，應(yīng)該不會(huì)真的采用無背光設(shè)計(jì)，而是在取光窗口處設(shè)置一顆小型光源，在暗光環(huán)境下自動(dòng)開啟，用來激活環(huán)境光干涉模塊。因?yàn)榘倒猸h(huán)境下對(duì)AR畫面的亮度要求本就不高，獨(dú)立光源的功耗和體積都可以做得很小，并不會(huì)對(duì)眼鏡的續(xù)航和體積造成太多影響。
雖然英偉達(dá)目前只是公布了一個(gè)專利，但是無背光增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)字全息技術(shù)顯然有著不錯(cuò)的前景，唯一的問題是：英偉達(dá)真的要進(jìn)入個(gè)人終端市場(chǎng)與其他廠商肉搏嗎？
入局AR，英偉達(dá)醉翁之意不在酒？
作為一家半導(dǎo)體企業(yè)，英偉達(dá)從成立之初到現(xiàn)在為止，主要的產(chǎn)品都是各類芯片，少有面對(duì)消費(fèi)者的整合式消費(fèi)電子產(chǎn)品。
在過去的幾十年里，英偉達(dá)也就在2013-2015年間發(fā)布過NVIDIA SHIELD系列，該系列共有三款產(chǎn)品，分別是SHIELD Portable（便攜安卓游戲掌機(jī)）、SHIELD Tablet（安卓平板電腦）和SHIELD Android TV（安卓機(jī)頂盒，支持游戲串流功能）。因?yàn)楫a(chǎn)品體驗(yàn)并不佳且市場(chǎng)反饋一般，以上產(chǎn)品均一代而終，以至于很多人都以為英偉達(dá)只會(huì)做GPU。
實(shí)際上，英偉達(dá)曾經(jīng)幾次想涉足智能終端市場(chǎng)，最終都折戟沉沙，在吞下虧損的結(jié)果后老老實(shí)實(shí)繼續(xù)經(jīng)營(yíng)GPU市場(chǎng)。不過，有著類似境遇的并不只有英偉達(dá)，英特爾、AMD等半導(dǎo)體廠商都多多少少涉足過智能終端市場(chǎng)，結(jié)果都是或放棄或出售，幾乎沒有例外。
AR眼鏡會(huì)是英偉達(dá)的第一步棋嗎？從市場(chǎng)角度來看，AI+AR眼鏡雖然已經(jīng)有了數(shù)十款已發(fā)布或待發(fā)布的產(chǎn)品，但是整個(gè)市場(chǎng)仍然處于早期階段，多數(shù)廠商都在摸索著前進(jìn)，也是最適合新玩家入場(chǎng)的時(shí)候。
而且，英偉達(dá)作為AI熱潮的引領(lǐng)者，在AI領(lǐng)域也有足夠的發(fā)言權(quán)和眾多合作伙伴，可以輕松拉來OpenAI等企業(yè)的站場(chǎng)與合作，基于英偉達(dá)自身的數(shù)據(jù)中心，還能為AI+AR眼鏡提供更廉價(jià)的算力，在這個(gè)層面上天然有著成本優(yōu)勢(shì)。
至于產(chǎn)品的具體硬件設(shè)計(jì)和制造，全球范圍有不少?gòu)S商都可以滿足英偉達(dá)的需求，比如為蘋果代工vision Pro的立訊精密，以及為多個(gè)AR品牌代工產(chǎn)品的歌爾光學(xué)，都可以滿足英偉達(dá)的需求。
此外，谷歌前段時(shí)間曝光的新一代操作系統(tǒng)Android XR，目前來看也會(huì)采用類似于Android的授權(quán)方式，幫助其他企業(yè)更快的進(jìn)入XR市場(chǎng)，并以此為助力拓展谷歌在XR市場(chǎng)的影響力。
系統(tǒng)、硬件都有了，英偉達(dá)如果真的想進(jìn)入AR市場(chǎng)其實(shí)并不難，問題是有必要嗎？作為一家半導(dǎo)體企業(yè)，英偉達(dá)或許有強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，但是也缺乏與消費(fèi)者打交道的經(jīng)驗(yàn)，舉個(gè)例子，英偉達(dá)的PC顯卡驅(qū)動(dòng)，直到去年才算得上是勉強(qiáng)能用，在此之前已經(jīng)被無數(shù)玩家吐槽為過時(shí)設(shè)計(jì)。
沒有豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在消費(fèi)電子市場(chǎng)是很難立足的，而且英偉達(dá)還要面對(duì)的Meta、雷鳥、rokid等一眾企業(yè)里，不少都是浸淫消費(fèi)電子市場(chǎng)多年的公司。更別提后續(xù)還會(huì)有小米、三星、蘋果等企業(yè)入局，在如此激烈的競(jìng)爭(zhēng)里，英偉達(dá)依靠硬件和系統(tǒng)外包的方案很難脫穎而出。
那么英偉達(dá)為什么要趟這攤渾水呢？個(gè)人的看法是英偉達(dá)并非有意于AR眼鏡產(chǎn)品市場(chǎng)，而是想將其作為一款技術(shù)展示產(chǎn)品，兜售自己的解決方案。這套方案里除了無背光增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)數(shù)字全息技術(shù)外，很有可能還包括英偉達(dá)的AR顯示芯片，或是專為AR系統(tǒng)設(shè)計(jì)的GPU芯片。
目前的AR芯片市場(chǎng)基本上被高通壟斷，考慮到AR眼鏡的未來市場(chǎng)規(guī)模，背后的芯片市場(chǎng)規(guī)?；蛟S不會(huì)小于手機(jī)芯片市場(chǎng)，這是一個(gè)足以讓所有半導(dǎo)體廠商都心動(dòng)的"蛋糕"。
雖然英偉達(dá)目前還沒有XR芯片的相關(guān)信息曝光，但是此前曾有媒體披露英偉達(dá)有多個(gè)ARM架構(gòu)的芯片研發(fā)計(jì)劃正在推進(jìn)，其中很可能就有為XR類設(shè)備設(shè)計(jì)的低功耗移動(dòng)端芯片。
如果一切進(jìn)展順利，我們或許會(huì)在年中或年底看到更多的信息披露，不管是英偉達(dá)設(shè)計(jì)的AR眼鏡，還是英偉達(dá)的XR芯片曝光，都必然會(huì)改變整個(gè)市場(chǎng)的格局。在多數(shù)廠商都盯著AR眼鏡市場(chǎng)的時(shí)候，英偉達(dá)更想成為整個(gè)市場(chǎng)的"地基"。
End
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