应用覆盖多领域,出货量迎高速增长
AR基于真实世界叠加虚拟场景赋予用户绝佳体验,应用场景丰富。AR是一种基于计算机实时计算和多传感器融合,将现实和虚拟世界结合的技术。其包括三项基本要素:(1)用户周围可进行AR体验的物理空间;(2)叠加在现实世界环境以创造AR体验的数字元素,如3D模型、文本、图像等;(3)可显示AR内容的硬件设备,如AR眼镜。AR产品可将虚拟信息叠加至真实信息上,赋予用户超越真实世界的感受体验。根据statista,2022年AR产品下游应用覆盖电子行业、服务行业、制造业、电子商务、游戏、机器人等领域,其中电子行业、服务行业、制造业应用占比分别为32%、12.9%、10.3%。
AR产品主要包括智能眼镜、平视显示器以及手持AR设备。智能眼镜:将虚拟信息投射到透明屏幕,并通过头部追踪技术实现虚拟信息的动态更新;手持设备:通过在智能手机或平板电脑中内置摄像头和图像传感器可拍摄真实场景并通过AR技术将虚拟信息叠加在拍摄画面中;平视显示器:将信息投射到透明显示屏,使驾驶员和飞行员无需分散注意力即可访问数据,主要用于汽车和航空领域。目前智能眼镜凭借轻量便携以及AI加持受到用户喜爱,根据VR陀螺,Meta发布的Ray-Ban眼镜预计销量将超过100万台。全球AR硬件出货量高速增长,市场规模稳步提升。根据Statista,受益于光学显示技术突破与AI赋能,2023年AR设备出货量同比大幅增长67.9%至47万件。伴随光学显示技术成本进一步降低以及基于AI加持的AR生态持续丰富,预计2024-2027年全球AR硬件出货量将由86万件增长至641万件,CAGR达95.3%。并且Statista预测2024-2029年AR硬件市场规模将由63亿美元增长至118亿美元,CAGR达13.4%。
Meta龙头地位稳固,国内消费级AR龙头发展可期。根据counterpoint,2023年Meta在全球XR市场中占比始终超过50%,2024Q1占比达到64%,龙头地位稳固。国内AR市场由XREAL、Rayneo等消费级AR龙头主导,根据IDC,2023年XREAL、Rayneo、Rokid与Inmo在国内AR市场占比分别为31.6%、23.1%、18.4%与11.7%。并且2023年以来国内AR厂商迎来多轮融资,根据36氪,2024年XREAL与Rokid分别融资6000万美元/5亿元。根据IDC,预计2021-2026年中国AR/VR市场支出CAGR达42.2%,2026年中国AR/VR总投资规模将超过120亿美元,占全球24.4%。国内AR行业投入增长将加速关键技术突破,驱动国内AR龙头全球市场份额提升。
AI赋能AR终端,光学、计算、感知全面升级
AI+AR,轻便与智能的完美结合。与手机、PC等终端相比,AR眼镜更加易用直观。其通过摄像头和麦克风为AI大模型提供第一视角信息输入,并且基于镜片或扬声器直接向用户呈现AI大模型输出结果。根据Geeksforgeeks,基于AI大模型的AR终端可有效提升用户使用体验:(1)增强对象识别与追踪:基于AI大模型的AR终端可准确识别与跟踪对象,在真实世界中无缝叠加虚拟元素。并且AI大模型的图像识别与深度感知功能可助力AR终端理解周围环境;(2)个性化用户体验:基于AI大模型的AR终端可通过处理与用户交互中获取的大量信息,学习分析用户行为模式,满足不同用户的个性化需求;(3)实时空间映射与互动:AI大模型使AR设备可映射并理解周围物理控件,确保虚拟对象与真实世界的准确互动,增强用户沉浸体验;(4)优化性能及效率:基于AI算法可高效管理系统资源并简化处理流程,提高AR体验流畅度。光学显示、计算与感知单元是AR眼镜升级核心。根据艾瑞咨询,AR设备中光学显示、计算与感知单元的BOM占比分别为43%、31%、9%。目前光学方案主要包括BirdBath和自由曲面方案,光波导具备轻薄、高透过率、大Fov等优势,未来渗透率有望提高。显示方案包括LCoS、DLP、Micro OLED和MicroLED,LCoS与DLP均实现规模化量产,Micro LED在功耗、亮度及对比度等方面具备显著优势,有望成为下一代AR显示技术;计算:AR眼镜的狭小形态对芯片能效提出较高要求,目前高通布局领先,AR2 Gen1适用于6Dof SLAM和交互功能较丰富的AR,AR1 Gen1适用于具备拍摄/3Dof//AI/显示的超轻量化AR。国内恒玄科技、紫光展锐、晶晨股份、炬芯科技等企业积极跟进,目前产品应用至部分对芯片计算性能较低的AR产品中;感知交互:主要包括SLAM空间识别、手势识别、眼动追踪等,其中SLAM可使虚拟信息准确叠加至真实世界中,手势识别和眼动追踪可显著提升交互自由度和便携度。其核心硬件是摄像头等传感器,未来传感器共用、提升单一传感器性能、增强软硬系统结合将是AR感知交互硬件发展趋势。
AI+AR应用场景丰富,覆盖医疗、导航、游戏等多领域。培训教育:AI增强的AR终端赋予用户沉浸式学习体验,如医科学生可通过使用AR终端模拟手术过程;零售及市场营销:顾客可使用基于AI的AR终端直观“试用”,改善购物体验;医疗保健:AR在手术期间可将医学图像叠加到患者身体,同时AI提供诊断和治疗方案;实时导航和地图:AR导航可以根据用户的位置和环境,提供最佳路线和交通信息。并且AI大模型可以分析用户的搜索历史和偏好,提供更加个性化的推荐;游戏娱乐:AR终端将虚拟角色和物体融入现实世界。AI大模型可学习分析玩家行为偏好,赋予个性化游玩体验。
Meta:Ray-Ban Meta开辟AI眼镜新纪元,积极推进AI+AR眼镜落地。2024年4月Ray-Ban Meta更新Meta AI,其内置Llama 2大模型,主要功能包括:(1)针对用户看到的内容进行分析并可进行语音交互;(2)可翻译视觉范围内的外语内容;(3)支持WhatsApp及Messenger视频通话功能;(4)调度设备内原生功能,如播报天气、播放歌曲、听歌识曲、开启相机拍摄/录制等。目前Ray-Ban Meta尚未支持AR功能,根据Meta CTO Andrew Bosworth,Meta首款AR眼镜有望于9月举行的Meta Connect 2024大会上正式亮相,预计该产品可为用户提供色彩丰富的全息图像。
Google:AR眼镜再启程,搭载Project Astra赋予全新AI体验。2012年谷歌发布第一代智能眼镜Google glass,其具备照片拍摄、发送消息、天气查询等功能,但由于定价过高(1500美元)、散热性能不足、语音识别不准确等问题停产。2022年在Google I/O中展示第二款AR眼镜,主打双向实时翻译,并强化导航功能,但最终未能投产。2024年Google I/O大会中,谷歌展示了搭载Project Astra多模态AI助理的分布式AR眼镜。该款基于AI的AR眼镜可准确理解用户所处环境,并可进行语音交互同时将播报信息投射至屏幕中,目前眼镜原型仍在开发中。
Solos:首次集成GPT-4o,具备丰富AI功能。2024年6月Solos发布AirGo Vision,其是全球首款集成GPT-4o的智能眼镜,并且支持Google Gemini和Anthropic Claude等AI模型。基于GPT-4o,AirGo Vision具备多种AI功能:(1)识别摄像头所看到的物体,并回答有关该物体的问题;(2)进行实时搜索,用户只需长按眼镜框右侧镜腿上的虚拟按钮或在Solos App上输入文字,即可连接ChatGPT等第三方服务,快速获取天气、新闻、股票信息等实时资讯;(3)集成上下文记忆功能,方便用户深入查询;(4)预计将支持超过50种语言,能够实现面对面的无障碍交流。预计Solos AirGo Vision将于2024H2正式发售。国内厂商:加速部署AI功能,积极推进AR生态建设。雷鸟X2 Lite加入大模型语音助手Rayneo AI,支持AI辅助翻译、3D空间导航、第一人称视角影像创作等功能。并且雷鸟创新推出针对AR眼镜的AI开发平台“RayNeo AI Studio”,该平台具有强大的创作扩展性,不仅能完成多模态识别、知识库索引、实时在线联网数据源、文生图等任务,还可兼容ChatGPT Action配置。目前ARKnovv A1、INMO Go、MYVU等AR眼镜也已具备语音交互、场景视图、图生图等功能。
AR光学方案:自由曲面与BirdBath普及度高,光波导将是新一代光学方案。棱镜方案:技术简单且重量轻,但其视场角通常小于20°,并且亮度不足,出瞳范围小。2012年谷歌推出的Google Glass采用棱镜方案,视场角仅13°,并且画面易产生畸变,消费者体验较差;离轴反射:技术难度低且视场角较大,但其体积较大且重量较高。2016年发布的Meta 2采用该方案,重量达503g;自由曲面:技术成熟且光损较小,但模组仍然较厚;BirdBath:目前成熟度较高的量产方案,在C端AR产品中普及度较高,但其厚度较大且透光率较低;光波导:该方案清晰度高、可视角度较大且重量更轻,未来有望成为AR眼镜光学方案主流。根据耦合器件可分为几何光波导和衍射光波导,其中几何光波导以阵列光波导为主导,衍射光波导可细分为基于光刻技术制造的表面浮雕光栅波导和基于全息干涉技术制造的体全息光栅波导。几何光波导:采用传统几何光学设计理念,未涉及纳米级结构,成像效果较表面浮雕光栅衍射光波导更优,漏光率低于5%且光损较低,但需要完成多片光学玻璃切割铣磨、胶合、抛光,量产难度大,生产良率低;衍射光波导:光栅设计和生产灵活性更高,量产能力及良率较几何光波导更优。
自由曲面:技术成熟,高模组厚度限制轻量化能力。基于具备一定反射/投射值的自由曲面反射镜,将显示屏投射的图像反射进入人眼,外部环境的景象通过半透半反曲面镜进入人眼,实现虚拟信息与真实世界叠加。相位补偿器用于矫正自由曲面棱镜引起的视图畸变。基于该技术的Meta2系列AR眼镜可实现90°视场角,但其厚度超过50mm。伴随自由曲面技术迭代,模组厚度逐渐降低。基于最新耐德佳自由曲面钻石Pro方案的高通骁龙XR2 AR智能眼镜将模组厚度降低至10.4mm,透光率提升至60%。2023年发布的小米无线AR眼镜探索版、联想晨星G2 light、联想Legion Glasses均采用自由全面方案。
BirdBath:短期消费级AR主流光学方案,性价比领先。显示屏将图像投射至偏振分束器,然后投射至具备反射和投射值(R/T)的半透半反曲面镜,光线以R的百分比反射至人眼,其余部分以T值传输。同时环境光经半透半反曲面镜进入人眼中,使用户可同时看到显示屏输出的虚拟数字信息和现实世界的真实信息。该方案视场角较大且重量轻,可较好地平衡成本与显示效果,但光损较大且透过率低。目前XREAL、雷鸟创新、Rokid等国内AR龙头均推出多款使用BirdBath方案的AR眼镜,预计短期内BridBath仍将是消费级AR主流光学方案。
几何阵列光波导:二维扩瞳实现高FOV+小光机体积,量产技术仍待突破。一维扩瞳:耦合光经多次全反射后进入半透半反镜面阵列,每次镜面反射均会反射波导至人眼,出射光较为均匀且光束分批多次出射可实现扩瞳技术并增大动眼眶范围。一维扩瞳阵列光波导可将EyeBox从4mm扩大到10mm+,并且光线调制均匀,成像质量与对比度水平高,但其光机体积与FOV呈正相关,难以同时实现高FOV与轻量化;二维扩瞳:通过在X、Y轴方向对光线进行多次扩展,能同时实现垂直和水平双向出瞳扩展。该方案可有效增加出瞳距离和eyebox大小,并显著减少耦入部分投影光机的体积,同时实现显示色彩的高还原、高饱和呈现。根据艾瑞咨询,阵列光波导制备涉及镜面镀膜、贴合、切割等流程,阵列镜面膜层可达数十层,膜层贴合时平行度要求极高,难以实现高良率。并且采用二维扩瞳将进一步提升量产难度,理论量产成本较一维扩瞳高4-5倍。目前珑璟光电、理湃光晶等厂商积极发展分子键合技术,通过分子间范德华力使镜片紧密平整地贴合,提升贴合面平整度进而提高贴合良率。
几何阵列光波导:龙头厂商积极推动技术迭代,目前已应用至少量AR眼镜。Lumus:2021年首次推出采用二维阵列光波导技术的Lumus Maximus产品。在CES 2023中,推出第二代二维扩瞳光波导技术Lumus Z-Lens,其可实现分辨率2Kx2K,亮度3000尼特/瓦、50°FOV并支持体积更小的光学引擎(约缩小50%)。基于Z-Lens开发的AR眼镜外观与普通眼镜基本接近,用户在白天强光下也可正常使用;水晶光电:2016年参与Lumus B轮融资,与Lumus、肖特共同推动二维阵列光波导量产落地;珑璟光电:2021年完成二维扩瞳产品研发,成功将模组体积和重量缩小近3倍。2022年多个二维阵列光波导实现量产,对FOV 40°、60°的光波导产品进行迭代优化。并且实现分光斜面全光胶贴合;耐德佳:40°FOV小型化光机可达到1.3cc,二维阵列光波导3.0实现全彩显示,色差和畸变控制较好,入眼亮度可达1000nits以上;理湃光晶:2022年9月二维扩瞳阵列光波导实现量产,并建成几何光波导模组生产基地,一期规划年产能达10万套。自主开发针对光学玻璃的分子键合工艺;灵犀微光:首创基于阵列光波导的二维扩瞳技术AR光学模组,普遍透光度可以达到82%以上,实现60°视场角。并在江苏无锡、浙江杭州建立生产制造中心,阵列光波导模组已突破85%良率,具备年产10万片量产产能。2023年发布的INMO Air 2、QIDI ONE与谷东科技C2000已采用阵列光波导光学方案。伴随制备技术持续迭代,几何阵列光波导有望突破量产瓶颈,带动市场渗透率提升。
表面浮雕衍射光波导:基于转折光栅与二维光栅实现二维扩瞳。表面浮雕衍射光波导采用表面浮雕光栅(SRG)替代传统折反射光学元件,作为光波导模组中的耦合器对光束进行调节。根据表面浮雕光栅凹槽的轮廓、形状等可分为一维光栅与二维光栅。在一维转折光栅中,光线经入射光栅进入转折光栅,在实现水平扩瞳同时将光束反射至出射光栅,并完成垂直扩瞳与耦出。该技术主要由微软和Vuzix持有。与一维光栅相比,二维光栅可进一步提升衍射效率并扩大出瞳范围。以WaveOptics设计的二维光栅为例,光束经入射光栅进入波导片后,通过二维光栅进行多方向扩束以及光束耦出。
表面浮雕衍射光波导:紫外纳米压印光刻是主要量产工艺,未来持续优化。该工艺主要包括纳米压印模具制备阶段和批量生产阶段。纳米压印模具制备阶段:首先通过母版加工、旋涂转印胶、压印、紫外曝光等步骤完成模板制备。然后将结构转移到相应的玻璃基底上,通过旋涂光刻胶、压印、曝光等完成模具制备。批量生产阶段:使用多图案模具生产表面浮雕光栅波导,然后使用功能性涂层覆盖波导,并用激光切割技术进行分离,最后将不同结构的波导堆叠完成光学模组制备。未来将针对纳米压印过程进行优化:(1)残胶控制:压印过程中通常会残留部分残胶,影响最终光学性能。2023年Digilens发布SRG+工艺实现无残胶层的SRG结构;(2)纳米压印设备:提升对准精度与压印效率。
表面浮雕衍射光波导:多层光波导弱化彩虹效应,全彩单层光波导是未来发展方向。衍射过程中对于角度和波长的选择性导致FOV和动眼框内的颜色并不均匀,因此产生彩虹效应。目前主流方案是将红绿蓝三色分别耦合到三层波导,每一层衍射光栅只针对一个颜色进行优化,进而改善出瞳位置的颜色均匀性。单色显示的SRG单层波导方案由于技术与量产难度较低,目前应用较多。全彩显示更多采用两层波导方案,基于单层波导的全彩显示仍是未来光学厂商技术布局方向。
体全息光栅波导:理论衍射效率达100%,成像质量高。其采用体全息光栅作为衍射光波导中的耦入耦出元件。通过双光束全息曝光技术在介质中形成干涉条纹,获得折射率周期性变化的光栅结构。根据《增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展》,在理论满足布拉格条件的情况下,体全息光栅的衍射效率可以达到100%。并且由于体全息本身的角度选择性和波长选择性,不存在漏光问题,可通过光机和光栅设计优化大幅减弱彩虹效应。
体全息光栅波导:工艺与材料要求高,国内厂商通过合作或自研积极布局。索尼卷对卷工艺:首先通过双束干涉曝光法在附着于卷胶上的光敏聚合物膜内形成体全息图案,然后通过注射成型法形成高质量的环烯烃聚合物塑料波导,最后通过全息光学元件转移和塑料全息波导切割、配色、封装固定完成制备。其对波导的翘曲和厚度变化要求严格;DigiLens体全息光栅波导印刷工艺:主要包括母版制作与波导印刷,以光聚合物和液晶为主要成分的超高折射率全息光聚合物是该工艺核心。目前Digilens在体全息光栅波导领域占据优势,并于2023年率先推出全息全彩AR眼镜ARGO。Akonia拥有丰富的体全息系统和材料专利,其在2018年被苹果收购。水晶光电作为Digilens在国内的独家授权生产商,2024年5月宣布完成波导产线升级。谷东科技拥有单绿色/全彩二维扩瞳体全息波导产品,并自研高折树脂、光敏聚合物等材料。
显示方案:多方案共存,看好Micro LED未来发展。AR显示方案主要包括LCOS、DLP、Micro OLED和MicroLED。LCOS:利用电压诱导的液晶重定向来调制入射光的偏振状态。其技术成熟、性价比高,但模组体积大且功耗较高;DLP:核心器件是DMD芯片,光线经透镜和色轮到达DMD芯片,通过控制DMD上每个微镜片的开和关产生彩色图像。其量产技术成熟,对比度较LCOS高,但体积较大且像素密度难以提升;Micro OLED;原理与OLED相近,以单晶硅基板代替玻璃基板。其像素密度高、功耗低、体积小、但由于亮度低,难以搭配光效较低(15%以下)的光波导技术,因此多与BirdBath进行搭配,主要产品包括Xreal Air 2,Rokid Max等产品;Micro LED:基于LED的微型显示技术,每个元素均可自主发光。其亮度达100000nit以上,可与光波导技术完美适配;并且其响应速度为纳米级别,使用寿命长达100000小时以上,更适用于消费级AR。根据Yole,2022-2030年AR行业中Micro LED产值将由200万美元增长至11亿美元,CAGR达120%,Micro LED未来有望成为AR眼镜主流显示技术。
MicroLED+衍射光波导率先搭载至一体式AR,单绿色MicroLED下沉至千元市场,全彩MicroLED逐步商用。基于MicroLED+衍射光波导方案的AR眼镜可实现更轻薄、高透光率、更大的Eyebox、更高的入眼亮度以及更小的光机体积。一体式AR对重量及集成度要求更苛刻,因此率先采用MicroLED+衍射光波导显示方案。2023年发布的星纪魅族MYVU、李未可Meta Lens S3、INMO Go及Nubia Neo Air均是基于单绿色MicroLED+衍射光波导的一体式AR,最低重量为43g,接近普通眼镜重量,并且最低价格为1999元,大幅降低消费门槛。全彩MicroLED也逐步进入商业应用,代表产品包括雷鸟X2和MYVU Discovery,但目前重量及价格仍然较高,未来光学显示技术迭代有望推动全彩MicroLED+衍射光波导方案渗透率提升。
MicroLED:侧壁效应降低光电效率,外延技术迭代改善低红光效率。侧壁效应:由于MicroLED尺寸缩小,芯片周长面积比增大,导致侧壁表面复合增多,非辐射复合速率提高,进而导致光电效率降低。以蓝色LED为例,若将LED尺寸缩减至5-10微米,其外量子效率(EQE)将由80%降至20%以下。并且由于侧壁缺陷效应影响,目前MicroLED实际功耗甚至低于OLED/LCD;低红光效率:目前蓝光、绿光LED是在蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)或硅(Si)衬底上生长InGaN等三元材料,红光LED多是在GaAs衬底上生长AlGaInP四元材料。与蓝色和绿色LED不同,四元材料的AlGaInP红光Micro LED尺寸减小将导致更严重的侧壁效应,并且易受驱动电流增大影响而发生效率及波长变化。因此现有AlGaInP的红光LED亮度较低且难以实现颜色精准控制。2023年10月JBD宣布其0.13英寸MicroLED芯片亮度突破100万nits,其新一代AlGaInP外延技术可减弱MicroLED表面非辐射复合影响,延缓红光MicroLED在<5um尺寸下光效快速衰减,结合芯片钝化技术,有效改善红光效率不足的问题。
MicroLED:光学合色实现全彩MicroLED量产,单片堆叠或为未来解决方案。合色技术:目前市面量产的全彩MicroLED主要是采用X-Cube棱镜合色技术,通过将蓝红绿三个单色面板固定在X-Cube的三面,三色通过XCube合色后经第四面发出,再由一组微透镜准直和投射。JBD提出光波导合色技术,通过使用R、G、B三个独立单色光机并搭配多层光波导或多个波导耦入口完成合色;单片堆叠:单片全彩MicroLED是AR显示发展方向,部分企业采用量子点技术进行色彩转换实现彩色MicroLED,但由于量子点寿命伴随激发光通量密度和MicroLED结温增加而显著降低,因此最大亮度和器件寿命有限。JBD基于多层互连技术,使叠层总厚度小于5微米,可最大限度地减少腔体内吸收损耗,叠加原生外延材料高通量密度光源,成功开发单片全彩MicroLED,并在2023年发布单片全彩垂直堆叠MicroLED微显示屏Phoenix(凤凰)系列原型,预计2025年投入量产。
轻量、低功耗与发热量是AR芯片核心诉求
AR芯片:更轻、更低功耗、更少发热,并集成一定算力性能。重量轻:AR眼镜需满足用户全天候佩戴,对重量要求严格,理想状态下应与普通墨镜趋同,因此也限制AR芯片重量;功耗低:AR眼镜对重量的严格要求也限制了电池容量,为满足较长续航要求,必须要将功耗保持在较低水平;发热量小:AR眼镜直接佩戴在头部,并且由于尺寸较小,散热能力较差,因此需控制发热量以改善用户佩戴体验;一定算力性能:AR眼镜具备拍摄、屏幕显示等基本功能,并可通过语音交互和调用AI模型理解用户所处环境,对AR芯片提出一定算力要求。高通:骁龙AR2领跑AR芯片处理器。2022年高通推出AR2 Gen1系列芯片组,其包含一款主芯片(AR Processor)、一款辅助芯片(AR CoProcessor)以及一款无线连接芯片。其中AR Processor采用4nm工艺,负责运行SoC以及CPU、GPU等功能模块;AR CoProcessor负责眼动追踪和相关的显示优化;无线互联芯片负责和手机之间的高速互联,支持WiFi7。与骁龙XR2相比,AR2功耗降低50%,达到1w。并且在图像分类、识别和手势追踪方面的AI性能提升2.5倍。在尺寸方面,与上代基于XR2的AR眼镜相比,基于AR2的AR眼镜PCB尺寸缩小40%。目前Meta、Xreal、OPPO、Pico、Rokid、Vuzix和小米均已发布或正开发基于骁龙AR2芯片的AR眼镜。
联发科:携手Meta打造定制AR芯片。联发科高管Vince Hu在2023年芯片峰会中宣布与Meta建立排他性合作关系,双方共同研发用于AR眼镜的定制芯片。2024年Meta在IEEE大会中展示一款采用3D设计的AR芯片原型。其包括上下两部分,每部分尺寸为4.1x3.7mm,下部包含4个机器学习计算内核与1MB本地内存,上部包含3MB内存。该芯片采用台积电SoIC高级封装技术,将上下两个芯片进行面对面混合键合。根据Meta,3D芯片方案较2D芯片降低40%能耗,并且运行速度提高40%。目前联发科开发的AloT芯片Genio 700(MT8390)采用6nm工艺,集成8核CPU、MaliG57 GPU与多核AI处理器,未来或可通过硬件定制及软件优化应用至AR眼镜中。
国内厂商:由AloT芯片逐步切入AR市场,竞争力持续增强。2020年海思发布XR芯片平台,集成GPU、NPU并应用至Rokid Vision中。根据量子位,2022年Rokid与安谋科技合作开发AR专用芯片,将采用高集成度、小封装、低功耗、低延迟、高性能的异构设计方案。2022年瑞芯微RK3588 AloT芯片应用至诠视科技SeerLes One AR眼镜中。恒玄科技长期为AIoT产品提供低功耗边缘智能主控平台芯片,目前支持AI功能的可穿戴主控芯片已经应用于MYVU AR眼镜。伴随AR行业持续投入以及工艺制程迭代,国产芯片技术竞争力有望进一步增强,带动市场渗透率加速提升。
感知交互:传感器优化破除轻量化限制
语音、触控、眼动、手势交互率先应用,传感器是核心组件。感知交互是基于摄像头等传感器捕捉周围环境图像并利用计算机视觉技术对图像进行处理,进而识别物体、空间结构和动作信息。目前AR眼镜中应用的交互技术主要包括:(1)语音交互,通过简单的自然语言指令调用拍摄、导航等功能,其主要依赖麦克风与AI算法结合;(2)触控交互:通过电容感应或压力感应检测手指的位置和动作,完成光标移动、点击、拖动、旋转等交互操作。如Google glass通过设置在眼镜腿的触控板支持用户操作;(3)眼动追踪:人眼看向不同方向时会产生细微变化,计算机可通过图像捕捉或扫描提取相应信息,实时追踪眼睛变化,预测用户状态和需求并给予响应。目前主流的眼动追踪设备是采用一圈红外灯与1-2枚红外相机组成的红外相机阵列;(4)手势交互:通过视觉和AI算法检测摄像机采集到的用户手势并进行判断,其分析主要基于对手部21个关键点进行检测。目前手势交互采用的检测设备主要包括纯红外摄像机、灰度摄像机、RGB摄像机及深度摄像机。
轻量化限制传感器数量,传感器共用、提升单一传感器性能、增强软硬系统结合是AR感知交互硬件发展趋势。消费级AR眼镜严格控制重量,难以搭载较多数量的传感器。为实现较好使用体验,需要在控制硬件质量的前提下尽可能保持高精度和灵活性,目前解决方案主要包括:(1)共用传感器:易现EZXR手势识别SDK可共用SLAM摄像头,无需为手势识别增加额外硬件;(2)提高单个传感器性能:苹果ARKit、谷歌ARCore推出单目空间定位SDK,力图通过提升传感器水平,基于1-2个摄像头实现VR头显数个摄像头相同定位精度;(3)增强软硬系统结合:通过融入AI模型,优化SLAM等算法,在较低传感器精度下实现高空间感知与优质交互。目前联创电子、丘钛科技等国内公司积极开发AR配套摄像头模组,科大讯飞致力开发用于感知交互的语音交互方案,未来有望推动AR眼镜感知交互体验升级。
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