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高通談下一代 AR 眼鏡設計:芯片平臺、光學方案、傳輸、延遲
搭載驍龍 XR2 平臺,輕質小巧、自由曲面光學方案,支持雙目 2K 屏幕顯示
高通在上周五(5 月 20 日)的「驍龍之夜」主題活動上,更新了其 XR 領域最新進展,發布了搭載驍龍 XR2 平臺的無線 AR 智能眼鏡參考設計。

在 XR 領域,高通分別通過 XR 專用芯片組、軟件算法、生態系統、項目支持的方式,實現技術和應用的突破。
具體而言,目前高通已經發布了 XR1、XR2 兩款針對不同層級設備的芯片平臺,并且提供 6DoF、物體識別和追蹤、手勢追蹤、3D 重建等軟件算法。跨終端的 AR 生態系統 Snapdragon Spaces,還能讓 OEM 廠商將開發的內容直接支持他們的終端。

回顧過去半年高通在 XR 業務上的進展:
2021 年 11 月,宣布推出直接面向開發者全新的 Snapdragon Spaces XR 平臺。
今年 CES 2022 上,宣布同微軟合作,強化雙方在 AR 芯片和 AR 軟件領域的協作。
今年 GDC 2022 上,宣布設立 1 億美元的驍龍元宇宙基金;攜手日本游戲開發公司史克威爾艾尼克斯在 XR 游戲開發領域展開合作。
在上周高通 XR 業務的媒體溝通會上,高通技術公司副總裁兼 XR 業務總經理司宏國(Hugo Swart)分享了高通 XR 業務進展,以及下一代 AR 產品的發展路徑。
談 VR/AR 未來:一體機 + AR 眼鏡
VR/AR 終端將會沿著兩條并行路徑共同演進。
第一條發展路徑是 VR/AR 一體機,也就是 VR/AR 頭顯,這類終端將不斷演進,未來它們的體積會更小,功能會更加強大。
第二條發展路徑是 AR 眼鏡。AR 眼鏡是一種更小、更緊湊的眼鏡形態產品,可以與 PC、智能手機等運算單元進行連接。

目前,AR 眼鏡更多是通過有線方式與計算單元實現連接,未來將實現無線連接。
從更長遠的角度看,上述兩條終端形態發展路徑將最終融合。
談 AR 眼鏡設計:輕質小巧、自由曲面光學方案,支持雙目 2K 屏幕顯示
在無線 AR 眼鏡參考設計之前,高通曾推出過基于 XR 平臺的「簡易 AR 眼鏡」和「有線 AR 眼鏡」參考設計。
前者本身不具備處理能力,需要和智能手機或專用的處理單元連接才能進行處理。而后者能夠在智能眼鏡和處理單元之間對負載進行分配,從而實現分離式處理。

△ 左:簡易 AR 眼鏡,右:有線 AR 眼鏡
新發布的無線 AR 眼鏡參考設計與歌爾合作開發,它基于 XR2 平臺開發,有著更輕質、更舒適佩戴等屬性,產品外觀設計相比于有線 AR 眼鏡整體縮小了約 40%。

無線 AR 眼鏡支持雙 Micro-OLED 顯示屏,支持 90Hz 刷新率、1920x1080 的顯示分辨率。采用的是自由曲面光學方案,并與視涯技術共同開發了顯示和光學模組。
此外,它還配有兩個用于計算機視覺和 AI 處理的單色攝像頭,以及一個用于圖像拍攝的 RGB 攝像頭。

眼鏡自帶 650mAh 電池,同時支持使用外接電池,確保在使用時能有更長續航。
技術端,無線 AR 眼鏡能實現六自由度、手柄、眼球/手勢追蹤等功能,并能夠把相應的數據以無線方式傳輸到智能手機上。
而在手機上運行的 XR 應用可以利用眼鏡端傳輸的信息進行圖形渲染,將編碼數據再以無線方式回傳到眼鏡端。AR 智能眼鏡會將數據流解碼,在眼鏡端進行數據處理和顯示,從而為用戶提供豐富的體驗。

另外,通過在智能手機和 AR 智能眼鏡端同時提供高通 FastConnect 移動連接系統,即使通過無線的方式也能帶來超快的連接速度。

除了 FastConnect 移動連接系統提供的 Wi-Fi 6/6E 連接外,這款參考設計也支持進行定制優化的高通 FastConnect XR 軟件套件。
考慮到 XR 終端上的負載和智能手機上的數據負載不同,及對時延和抖動控制的高要求。FastConnect XR 軟件套件可以支持超過 40 種不同的特性或 API,支持客戶優先處理時延關鍵型負載,實現減少抖動或者消除附近用戶所帶來的干擾。

OEM 客戶也可以根據自己的想法調整其 XR 設備的工業設計、顯示屏、電池容量等,滿足市場多樣化需求。
談媒體關心的問題:Birdbath、有線 & 無線、分離式渲染、低延遲、全天佩戴
問:現在國內非常多公司推出了 Air 系列的 Birdbath 方案的 AR 眼鏡,并且價格降低到了 3000 元以下,這些眼鏡主打觀影場景,您認為這個場景真的具備打開消費市場的能力嗎?
司宏國:我們相信在觀影體驗之外,還有非常多的使用場景蘊含機遇,比如游戲娛樂、企業、學習和教育等應用。觀影可以作為一個突破口來打開市場的接受度,但未來還將有更豐富的使用場景和機遇。現在我們也有很多客戶在關注全息遠程呈現以及遠程協作等應用,比如讓身在異地的同事以虛擬化身的形式在同一空間進行協作。

關于光學方案,我們的客戶也可以使用光波導(Waveguide)方案,我們也在與一些光波導公司合作,我們的參考設計也可以進行支持。
問:如何看待 Birdbath 方案的生命周期,因為它的光學物理限制,很難將它的體積進一步降低,做到像衍射光波導 + Micro-LED 所實現的輕薄形態那樣。高通為何要在這個時間點推出 Birdbath 方案的參考設計,而不是衍射光波導的光學設計?
司宏國:我們和不同合作伙伴在同時推進 Birdbath 和自由曲面,以及光波導兩種光學解決方案,這兩種解決方案我們都能夠支持。目前考慮到成本因素,我們更加推薦客戶使用 Birdbath 解決方案。但我們也預計明年開始,會有越來越多的客戶選擇使用光波導解決方案。
問:這次提出的是一個無線傳輸的參考方案,有線其實能夠提供穩定的圖像和電力供給,現在這樣一個無線方案可能需要在哪些領域做出犧牲?在高通來看它會更適合哪些場景的實際應用?
司宏國:首先回答關于用戶使用場景的問題,現在很多用戶玩游戲時,或者是制造型企業或物流企業使用企業端應用時,會發現有線 AR 眼鏡的連接線還是有諸多不便。

很多客戶向我們反饋,希望讓產品實現無線連接。所以從產品使用的便捷性來講,無線設計的好處顯而易見。另外我們此次所推出的無線 AR 智能眼鏡參考設計,同樣支持用戶使用有線連接作為備選方案。我們的愿景是智能眼鏡最終可以支持 5G 連接,現在我們在眼鏡端和手機端進行的分離式處理,未來將在眼鏡端和云端進行。
關于從有線變成無線會不會在有些方面做出犧牲,我認為并不需要做出妥協,我們要做的就是增加無線連接的能力,以及在系統設計方面進行更合理的考量,包括電池續航和尺寸等,從而滿足不同用例以及不同市場的需求。
問:剛才您提到從眼鏡到手機之間的交互,到未來眼鏡與云之間的交互,您覺得這個過渡的時間可能會有多長?
司宏國:我們難以預測這一過渡所需的具體時間,但是我們認為在不遠的將來,我們或將看到支持 5G 連接的智能眼鏡推出。不過,即便智能眼鏡能夠支持 5G 連接,我們預計通過 Wi-Fi 進行本地連接的方式并不會因此淘汰。如果智能眼鏡想要連接附近的智能手機或者 PC,Wi-Fi 依然可以是首選,在沒有 Wi-Fi 網絡支持的情況下就可以使用 5G 連接。
但我們認為在近期,通過 Wi-Fi 實現近距離無線通信有著巨大的潛力,在此之后才是 5G 連接的發展時期。因為實現 5G 連接不是只在智能眼鏡上增加 5G 特性就足夠了,還需要在基礎設施層面實現云端的分離式處理。
問:此次所發布的無線 AR 智能眼鏡參考設計對所支持的智能手機的機型和 SoC 有哪些具體的要求,它能否支持平板和 PC 產品?該參考設計的分離式渲染所支持的最大傳輸分辨率和刷新率是多少?
司宏國:該參考設計目前支持搭載驍龍 8 系移動平臺的智能手機,比如剛才介紹的搭載全新一代驍龍 8 移動平臺的 Motorola Edge 30 Pro。未來我們有計劃擴展支持更多的智能手機 SoC 和 PC 端設備,尤其是驍龍本設備,讓越來越多的主機設備可以與我們的參考設計進行連接。
目前該參考設計顯示屏支持的渲染分辨率達到每只眼睛 1920x1080,刷新率達 90Hz。而在 VR 端,使用游戲 PC 進行相同類型的渲染并將數據流傳輸到 VR 頭顯能夠實現更高的分辨率,單眼可達 2Kx2K 甚至更高,我們也有相應的 VR 解決方案能夠實現這一點。
問:在高通看來分體式 AR 眼鏡從有線形態進入到無線形態,將拓展出哪些新的應用場景?無線形態的出現對于AR眼鏡和終端設備的續航有著怎樣的影響?這是否標志著我們向著打造全天佩戴 AR 眼鏡又邁進了一大步?
司宏國:高通正在致力于推動從基于 2D 屏幕的計算方式向 3D 空間計算的轉變,這也是從移動互聯網向元宇宙發展演進的重要一環。無線 AR 智能眼鏡將賦能無限的應用場景,從社交到協作、導航、探索和游戲,有些應用場景是我們目前所期待的,但也將會有許多等待我們探索發現的未知應用場景。因此推動 AR 眼鏡的無線化是向元宇宙愿景邁進的重要一步。





而實現 AR 眼鏡無線化并不是最終目標。通過推出無線 AR 智能眼鏡參考設計,我們已經距離打造支持全天佩戴的 AR 智能眼鏡更近了一步,但就像過去智能手機的發展進程一樣,實現這一目標需要多年的不斷積累,AR 眼鏡還需要在顯示、連接、處理能力和內容等方面不斷優化提升。
問:對于無線 AR 眼鏡來說,數據傳輸是一個很重要的問題,我們看到現有的參考設計能將兩個設備之間的時延降低到 3 毫秒以內的范圍,這是如何做到的?現有的參考設計能夠在數據的穩定性和抗干擾能力上達到什么樣的程度?
司宏國:我先解釋一下低于 3 毫秒的時延指的是主機設備和 AR 智能眼鏡間無線傳輸的通信時延。針對端到端的動作-顯示時延,包括智能手機端和眼鏡端的處理、無線傳輸時間等,我們可以控制在 20 毫秒之內。
針對如何控制干擾和應對網絡擁堵狀況的問題,新推出的 FastConnect XR 軟件套件可以針對 XR 負載實現優先信道接入和干擾抑制。
主筆:達達 / 深圳灣
編輯:陳述 / 深圳灣