近日，美國專利局公布了一項英偉達(dá)提交的新型專利，這項名為“無背光增強現(xiàn)實數(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眼鏡重量的同時提供更好的顯示效果。
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消息一出，很快就成為AR市場的討論熱點，如果這個專利是由Meta、谷歌等科技巨頭提交的，估計大家都不會感到太驚訝。但是英偉達(dá)作為一個半導(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人智能終端市場了？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、更薄、更亮
什么是無背光增強現(xiàn)實數(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)，最終實現(xiàn)雙視點的立體顯示效果。
這項技術(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，并且讓AR眼鏡適用于更多場景。簡而言之，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，其使用體驗會顯著優(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。
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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、游戲等對畫面要求高的使用需求，缺點則是功耗高且模組厚重，無法實現(xiàn)輕量化設(shè)計。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)缺點各有不同，但是兩套方案的核心都是一個獨立的顯示模塊，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)的無背光增強現(xiàn)實數(shù)字全息技術(shù)則不同，雖然同樣設(shè)計有全息顯示模塊，但是卻采用了“無背光”設(shè)計，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。
簡單來說，英偉達(dá)在鏡框上設(shè)計了允許環(huán)境光通過的窗口，并可能用微型鏡片實現(xiàn)聚光效果，將增強后的環(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，最終實現(xiàn)文字等信息的顯示。
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因為去除了背光源這個耗電大戶，所以無背光設(shè)計的運行功耗遠(yuǎn)低于常規(guī)顯示技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)超長的離電續(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，不會因為環(huán)境光亮度高于背光亮度導(dǎo)致畫面難以看清。
但是，在實際使用中這套系統(tǒng)也有明顯的局限性，比如當(dāng)你在房間里使用時，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。
為了解決這個問題，英偉達(dá)還開發(fā)了一項名為“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，讓對應(yīng)區(qū)域變暗，凸顯AR內(nèi)容。
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雖然英偉達(dá)沒有詳細(xì)說明是如何實現(xiàn)的，不過我猜測是通過將鏡片分割為多個區(qū)域，然后利用電致變色技術(shù)來實現(xiàn)單個或多個區(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現(xiàn)對外部環(huán)境的遮蔽或透視。
不過，這套方案仍然有一個致命缺陷，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的場景下，可能會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)計一款基于該技術(shù)的AR眼鏡，應(yīng)該不會真的采用無背光設(shè)計，而是在取光窗口處設(shè)置一顆小型光源，在暗光環(huán)境下自動開啟，用來激活環(huán)境光干涉模塊。因為暗光環(huán)境下對AR畫面的亮度要求本就不高，獨立光源的功耗和體積都可以做得很小，并不會對眼鏡的續(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專利，但是無背光增強現(xiàn)實數(shù)字全息技術(shù)顯然有著不錯的前景，唯一的問題是：英偉達(dá)真的要進(jìn)入個人終端市場與其他廠商肉搏嗎？/strong>
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，少有面對消費者的整合式消費電子產(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）、SHIELD Tablet（安卓平板電腦）和SHIELD Android TV（安卓機頂盒，支持游戲串流功能）。因為產(chǎn)品體驗并不佳且市場反饋一般，以上產(chǎn)品均一代而終，以至于很多人都以為英偉達(dá)只會做GPU。
圖源：英偉達(dá)
實際上，英偉達(dá)曾經(jīng)幾次想涉足智能終端市場，最終都折戟沉沙，在吞下虧損的結(jié)果后老老實實繼續(xù)經(jīng)營GPU市場。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，結(jié)果都是或放棄或出售，幾乎沒有例外。
AR眼鏡會是英偉達(dá)的第一步棋嗎？從市場角度來看，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，但是整個市場仍然處于早期階段，多數(shù)廠商都在摸索著前進(jìn)，也是最適合新玩家入場的時候。
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眼鏡提供更廉價的算力，在這個層面上天然有著成本優(yōu)勢。
至于產(chǎn)品的具體硬件設(shè)計和制造，全球范圍有不少廠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，谷歌前段時間曝光的新一代操作系統(tǒng)Android XR，目前來看也會采用類似于Android的授權(quán)方式，幫助其他企業(yè)更快的進(jìn)入XR市場，并以此為助力拓展谷歌在XR市場的影響力。
圖源：谷歌
系統(tǒng)、硬件都有了，英偉達(dá)如果真的想進(jìn)入AR市場其實并不難，問題是有必要嗎？作為一家半導(dǎo)體企業(yè)，英偉達(dá)或許有強大的研發(fā)實力，但是也缺乏與消費者打交道的經(jīng)驗，舉個例子，英偉達(dá)的PC顯卡驅(qū)動，直到去年才算得上是勉強能用，在此之前已經(jīng)被無數(shù)玩家吐槽為過時設(shè)計。
沒有豐富的產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗，在消費電子市場是很難立足的，而且英偉達(dá)還要面對的Meta、雷鳥、rokid等一眾企業(yè)里，不少都是浸淫消費電子市場多年的公司。更別提后續(xù)還會有小米、三星、蘋果等企業(yè)入局，在如此激烈的競爭里，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？個人的看法是英偉達(dá)并非有意于AR眼鏡產(chǎn)品市場，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現(xiàn)實數(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)計的GPU芯片。
目前的AR芯片市場基本上被高通壟斷，考慮到AR眼鏡的未來市場規(guī)模，背后的芯片市場規(guī)�；蛟S不會小于手機芯片市場，這是一個足以讓所有半導(dǎo)體廠商都心動的“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ARM架構(gòu)的芯片研發(fā)計劃正在推進(jìn)，其中很可能就有為XR類設(shè)備設(shè)計的低功耗移動端芯片。
如果一切進(jìn)展順利，我們或許會在年中或年底看到更多的信息披露，不管是英偉達(dá)設(shè)計的AR眼鏡，還是英偉達(dá)的XR芯片曝光，都必然會改變整個市場的格局。在多數(shù)廠商都盯著AR眼鏡市場的時候，英偉達(dá)更想成為整個市場的“地基”。
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