vr|元宇宙技术考( 四 )_

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在VR软件交互需要结合感知交互，凸显稳态、实时等特性。虚拟现实OS不论用户主动操作与否，从姿态到渲染需保持实时稳定运行。此外多方位呈现效果要配合用户的来回切换观看，现实延时同样也是其中的核心技术挑战，不然会直接导致眩晕。在图形渲染方面，由于复杂合成系统将带来高渲染延迟，虚拟现实OS不能照搬移动端的2D图层叠加的渲染方式，虚拟现实OS必须找到自己的优化方式。
在画面呈现与传感器的交互上，虚拟现实OS同样要找到比移动端的手指滑动和打开菜单更便捷的操作方式。除了呈现效果之外，解决用户无意识操作失误等误判问题，也是接下来要不断优化的方向。例如手抖，或同时打开太多界面切换观看所导致的眩晕等。
如今，3D 开发工具在2D面板上的应用早已成熟，开始逐步走向简单化、轻量化、可视化。目前市场上是以虚幻、寒霜、起源引擎等为3D图形开发引擎为代表，主要应用于游戏、影视等内容生产。
虚拟空间的图形交互和开发要比在2D面板上有得天独厚的优势，但虚拟现实OS目前的易用性还不足以支持开发者身临其境的创造。创造在元宇宙，借用这些图形引擎已经极为便利。但在元宇宙中的创造，或许还要再等等。
AR硬件，光学显示，多重路径艰难大乱斗。2012年的google glass让众多科幻爱好者直呼未来已至；2016年《Pokemon Go》的火爆也让大众第一次直观感受到AR的魅力。目前比较成熟的增强现实技术中的光学显示方案主要分为棱镜方案（Google Glass）、birdbath方案（联想Mirage AR）、自由曲面方案、离轴全息透镜方案和光波导方案。
其中棱镜方案、birdbath方案、自由曲面方案这三种方案中都存在视觉效果和设备体积的矛盾，即视场角越大，光学镜片就越厚，体积响应的就大。这种矛盾导致这三种方案在智能穿戴上受限。
离轴全息透镜方案虽然能够减小装置体积，但是需要定制且视域小和分辨率低，也称不上实用。在微软（HoloLens）、Google、Megic Leap、DigiLens等厂家的推进下，光波导技术逐渐成为AR硬件显示的主流方案。虽然光波导的方案虽然相对其他较好，但是仍然有极其鲜明的优缺点。
光波导方案目前主流采用的是几何光波导中的偏振阵列光波导方案和衍射光波导中的表面浮雕光栅波导方案和体全息光栅波导方案。光波导方案的基础原理是通过在显示区域材料中放入夹层的方式，把光源发出的光通过夹层的控制，把光源直接反射到人眼，从而实现可视化。

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光波导能够通过一维和二维技术增大动眼眶，从而适应更多人群，进而推动消费级产品实现。但由于光在材料内部反射和输出的过程中会导致能量损失，使得该方案的光学效率较低。对于几何波导来说，冗繁的制造工艺导致当下产品良率低。而衍射波导容易使得输入光源产生色散，设计门槛较高。
短期来看，AR显示设备在工艺和路线上还有很多可以完善进步。但同时，高壁垒和潜在广阔的市场空间也带给这个赛道大把的机遇。目前已有产品的光波导AR头显企业有亮亮视野、理光、Rokid、Vuzix等。
光学元件在AR终端成本中占据约一半的成本。暂且不论其他部分，显示作为用户接触设备的第一步，还有很长的路要走。

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图片来源：中信建投
AR软件，SLAM开始普及，各大厂纷纷布局。SLAM (simultaneous localization and mapping，同步定位与建图)，该系统可以向陌生地方的用户回答你在哪、周围有什么、接下来该怎么走。通过整合的地图绘制、场景建模、路径规划，SLAM同样也在自动驾驶领域大放异彩（特斯拉的FSD就是纯视觉的SLAM）。