元宇宙技术考( 二 ) 文丨锦缎2020年11月

时间来到今天， VR整体市场随着OculusQuest2的发布开始重新回暖。加之被誉为迄今为止最好的VR游戏《半条命Alyx》发售，和如今铺天盖地的关于元宇宙的宣传，这使得VR设备再次被推到风口浪尖。这一波浪潮看似符合被称为VR元年的2016年Ganther给出的科技成熟度曲线的预测， VR开始由低谷期走向成熟期。但其实VR设备的缺陷和要补的功课还有很多。

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在显示领域，随着市场需求日渐清晰，业界对VR显示领域表现出更高的期待，但目前的产品表现仍然受限于核心光学器件与显示方案的发展。在当前，主流代表性VR采用的是快速响应液晶的解决方案，如Quest2采用一块改良后的Fast-LCD替换了上代产品中的两块AMOLED 。这块屏幕的特性主要表现为超高清（分辨率接近4K）、轻薄，同时兼顾了成本。
纵然有4K的分辨率，这块屏幕在显示效果上，还远称不上“科学” 。这是由于头戴式设备屏幕距离眼睛非常近，研究表明合适的VR显示器理想像素密度需要在2000ppi以上。但这已经远超目前LCD和OLED显示器可以达到的水平。
在显示领域， Micro-LED将成为继LCD和OLED后的下一代显示技术。广阔市场前景致使诸多行业巨头加速战略布局，苹果（LuxVue）、Meta（InfiniLED）、谷歌（Glo）、英特尔（Aledia）等纷纷投资或收购该领域初创公司。国内主要面板厂商（京东方、华星光电、三安光电）目前也都在有紧跟布局。
Micro-LED具备低功耗、高亮度、高对比、反应速度快、厚度薄等应用于虚拟现实显示的优势。但现阶段由于LED外延片成本高，产品良率尚未达到可量产的水平，综合当前Micro-LED厂商量产计划来看，可能要在2022年才能实现规模化。
在显示方案上， VR头显作为以人眼为中心的光学结构件。视觉质量、体积重量、视场角、成本等之间的权衡是VR产品生产的重点指标。这其中，头显的重量可以说是用户体验最直观的感受。
目前的主流产品OculusQuest2的重量为503g ，而HTCVIVEFocus3的重量高达785g 。头戴一斤的显示器先不说舒适度，头部重心前倾对颈椎的压迫也不得不关注。目前关于VR头显主流方案是菲涅尔透镜，这种解决方案要求透镜与显示面板之间必须保持一定距离。
通过这个方案能在一定程度上协调可视角度、画质、成本，但在显示模组的大小和重量上就显得“压不住“了。（图片来源GOROman拆解的OculusQuest2）

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为了解决这个问题，利用超薄VR（Pancake）的半透半反偏振膜的双透镜系统折叠光学路径，可以将头显重量降至200g以内，体积缩减至传统终端的三分之一。在解决重量与便携性的难题之余，还可保证较好的显示效果及更大的视场角。但该方案的缺点也是由于需要处理透镜界面的多次反射等原因造成的“鬼影“现象，在这一过程会产生一定的亮度损耗。
这意味着， Pancake方案若想实现与菲涅尔透镜方案头显相同的亮度，则需要采用更高亮度的显示面板。而这部分缺陷在未来或将随着Micro-LED的量产进而强强联合，形成最终解决方案。（图片：Pancake显示方案原理图）

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在2021年的今天， VR头显技术和产能上开始逐渐成熟，价格也逐渐降至一般玩家比较容易接受的区间。根据调查显示，在2021年的双十一期间，各大国内电商合计销售VR头显设备超过90000台。这代表了消费者目前对于产品质量的认可，但未来的细节上的修补，还有很多可以进步。