把握着即将到来的技术浪潮与行业革新契机，未来产业特别是元宇宙领域，成为我们抓住第四次工业革命和科技变迁机遇的关键工具。自2021年起，元宇宙作为互联网时代的新兴增长点，凭借内容创新、场景重构、虚实融合与认证体系的驱动，在全球范围内迅速崛起，并持续演变。
中国电子报专门策划了一系列关于元宇宙技术趋势的研究报道，旨在深入访谈业界权威专家及领军企业，通过解析关键技术创新如何引发元宇宙发展的质变。我们诚邀您一同关注这些前瞻性的探索和洞见。
虚拟现实技术构建了一种沉浸式三维空间体验，其卓越的可交互性使其成为探索元宇宙世界的桥梁和入口。业界普遍瞩目的苹果公司即将于6月6日举办的WWDC 2023大会上发布的首款扩展现实头戴设备，有望极大地提升公众对虚拟现实相关产品的认知深度，并在硬件、软件以及内容开发等关键技术领域激发创新灵感。这一举措将为虚拟现实技术底座的稳固与优化注入强大动力。“光学系统+微显示+感知交互技术”的综合运用，被视为实现沉浸式体验的关键所在，是构建未来XR生态的核心驱动力。
"从光学效能的维度审视，XR头戴式终端的核心技术要求体现在其具备广阔的视场角，同时在体积和重量上实现最小化；力求降低图像畸变程度，提升画面的真实感；并致力于营造出强烈且深刻的三维沉浸体验。"俄罗斯工程院的外籍院士王立军如是向媒体阐述。
菲涅尔透镜和Pancake折叠光路策略是当前虚拟现实终端领域核心的光学技术体系，其中Pancake方案已稳居主流地位，并在2022年成为VR终端技术创新的主要趋势之一。
早在2019年，华为便率先引入了首个Pancake折叠光路设计并成功实现商业化落地。至2022年，半数以上的新型VR产品均采用了这一先进解决方案。
Pancake光学方案相较于传统的菲涅尔透镜在体积和重量上拥有显著优势，能够有效减少图像边缘的畸变问题。当前，中国境内的知名光学企业如舜宇光学、欧菲光、诚瑞光学、耐德佳以及水晶光电等均已掌握成熟的Pancake光学模组技术，为中国乃至全球的VR行业提供了轻薄化、高效率的技术赋能。Meta、PICO和创维等国际一线品牌的最新款VR一体机，纷纷选择采用Pancake光学解决方案，以满足市场对更高级别体验的需求。
创维VR的国内市场领导者，卜德法先生，在阐述2022年度发展时指出，Pancake方案成功主导了业界趋势，显著优势在于其在减轻产品重量方面的卓越成就，进而极大地提升了佩戴体验的舒适性，并从根本上解决了眩晕等困扰用户的关键问题。
在访谈过程中，记者揭示了Pancake方案在光学路径规划方面的局限性，其中包括折反射损失较高、相较于菲涅尔透镜视野范围受限以及成本相对偏高的问题。
至2022年，增强现实眼镜的技术及应用实现了显著的双轨进展，一方面深入专业领域如工业与教育，另一方面则在消费者市场找到了新的增长点并加速扩张。
以Birdbath技术与阵列光波导光学方案为代表的消费级产品，成功地降低了用户体验的壁垒，不仅提升了消费者的接受度，而且推动了观影、骑行等消费场景的不断丰富和创新，使得增强现实技术更加贴近大众生活。
以Birdbath为核心的技术在分体式增强现实眼镜领域已经达到了精妙的工艺水平，并且具备了相对较低的成本效益，成为当前消费级市场中的主流设计形式。据业内资讯显示，Birdbath技术以其50度广角视野、紧凑小巧的体积、丰富饱和的颜色范围以及高对比度为显著特征。其镜片薄而轻巧，呈现与日常眼镜相似的外观形态，这种光学解决方案得到了广泛的应用和采纳，是目前最为普及的选择。
衍射光波导技术在成像品质与成本效益方面展现出卓越优势，已然成为推动增强现实眼镜领域发展的关键技术路径之一。近来，此技术已成功应用于多款代表性的AR眼镜产品中，如微软的HoloLens 1及2代、OPPO Air Glass和其后续版本、Magic Leap系列以及李未可品牌的Meta Lens等创新设备。
据我所知，与自由曲面和BirdBath技术相比较，光波导方案在透光效率方面表现出色，然而其在工艺实现及成本控制方面的限制，导致其未能广泛普及应用；不过值得一提的是，这一情况较之于2021年已经有了显著改善。据陀螺研究院的统计数据表明，在2022年度，共有16款先进的AR眼镜采用了光波导技术方案，相较于前一年度的数据，呈现出惊人的增长趋势——新增了10款产品采纳此技术。
王立军阐述了对于虚拟现实终端的发展方向，折叠光路方案展现出明显的进步趋势。采用超短焦技术的VR头显在设计上达到了前所未有的紧凑性，华为与PICO等业界领导者均采用了这一创新性的折叠光路技术，引领着体积小型化的潮流，并有望吸引越来越多的制造商跟进和效仿。在消费级增强现实眼镜领域中，光波导与Micro LED的组合被视作理想解决方案，预示着未来光学技术演进的方向将可能聚焦于衍射光栅结合集成光波导等先进技术的应用。
作为连接实体空间与数字世界的纽带，确保用户体验的高度清晰度、广泛覆盖以及舒适感成为关键要素。制造商不遗余力地探索并采用多元化的显示技术，旨在以更为经济实惠的途径，塑造出既逼真又沉浸式的虚拟现实视效体验，从而极大地提升了用户的感官享受和参与度。
王立军先生强调了XR显示技术的关键指标，这些指标包括极高分辨率，以及卓越的对比度和色彩饱和度，加之均匀分布的显示效果与高速刷新率，共同确保了画面流畅而细腻。此外，该技术特别关注于低能耗设计，以提升用户体验与设备续航能力。
Fast-LCD屏幕因其产量稳定及价格优势，在消费级VR头显市场中占据主导地位。而硅基OLED则以其超快的刷新速度和高分辨率特性，展现出巨大的潜力，并被视作推动未来增强现实技术发展的重要方案之一。
记者调查得知，Oculus、Pico、HTC、创维等业内领先企业，在其各自推出的虚拟现实设备中广泛采用了Fast-LCD技术，其中包括广受好评的Oculus Quest 2、HTC Vive系列以及Pico Neo3和创维PANCAKE1等型号。Fast-LCD显示屏当前在4K头戴显示领域展现出其技术和成本上的优势，相较于Micro-OLED屏幕方案，其成本优势更为显著，能为消费者节省大约一半的成本开支。
以创维PANCAKE1为实例，它采用了TCL华星所制造的2.1英寸分辨率高达1512PPI的LCD显示面板，该面板的像素密度已达到当前全球可量产技术中的顶尖水平。此外，通过Fast-LCD技术的应用，不仅实现了快速响应与无延迟操作，更为用户呈现出卓越的画面体验和流畅的互动感受。
随着终端用户对沉浸式视觉体验的持续追求，Mini LED背光技术与Fast-LCD的融合被视为推动行业进步的关键方向。采访揭示，在这一创新组合中，不仅能够有效解决漏光问题，还极大地提升了Fast-LCD在对比度、刷新率和亮度等性能指标上的表现。通过集成HDR功能，这一技术方案将更精准地满足虚拟现实产品对近眼显示超高清、细腻画质的需求。
据业内的广泛预测，在虚拟现实行业的未来发展蓝图中，Fast-LCD屏凭借着MiniLED背光技术的强大助力，预计将主导市场的绝大部分应用场景，其市场份额极有可能攀升至八十五％乃至更高。这一预期反映出了该技术在提升显示效果和用户体验方面的显著优势，预示着其在未来VR领域的广泛应用与广泛接受度。
与LCD技术相比较，硅基OLED显示屏在对比度、像素密度以及亮度表现方面展现出卓越优势，尤其以索尼和视涯为代表的领先品牌引领着这一领域的创新前沿。国内的主要面板生产商如京东方等亦投入研发资源，致力于推动此类技术的本土化进程。
然而，由于成本控制与生产工艺上的挑战限制了硅基OLED的大规模应用。在2022年的科技浪潮中，市场上发布的42款增强现实眼镜中有超过半数——即23款产品——选择了硅基OLED作为其屏幕方案的核心技术，其中包括华为Vision Glass、米家眼镜相机、雷Air系列、INMOAir2TOSKYT1等备受瞩目的产品。这一现象反映了在特定应用场景下，尽管面临成本和生产挑战，但硅基OLED因其独特优势仍广受青睐的趋势。
据最新消息透露，在业界备受期待的苹果MR设备，预计将会采用先进且性能卓越的硅基OLED面板技术。此一决策由Omdia的高级研究专家林麟肯定并指出，随着这一技术的应用，硅基OLED显示面板的出货量将在2023年及2024年间显著增长，增幅在接下来的一年后将逐渐放缓。然而，要确保这一增长态势得以持续，关键在于大幅削减硅基OLED面板的成本和价格至一个对主流品牌而言更加亲民、易于接受的水平，特别是高分辨率的硅基OLED面板产品。
伴随衍射光波导AR眼镜的问世并投入市场流通，Micro LED显示屏的应用率实现了显著攀升。在二零二二年度，多家知名品牌如OPPO、李未可以及OPPO相继推出了一系列名为Air Glass、Meta Lens和Air Gass 2的AR眼镜产品，其中均采用了Micro LED作为核心屏幕技术。值得一提的是，这三款AR眼镜所搭载的单色绿色Micro LED屏幕均源自国内领先的Micro LED厂商——JBD，这一技术创新极大地推动了该领域的快速发展与市场渗透。
依据行业专家的精辟分析，Micro LED凭借其显著优势，被认为将是增强现实眼镜微显示屏领域的明日之星。这款技术集高分辨率、卓越亮度、超长寿命、紧凑体积与低能耗于一身，展现出无可比拟的性能潜力。
王立军先生明确指出了元宇宙XR终端的发展方向——“Micro LED结合光波导”的创新组合。这一前瞻性的策略旨在为构建未来的元宇宙空间贡献轻便而功能强大的头戴式设备，通过融合这两种先进技术，有望引领XR领域的革新潮流。
林麟指出，在当前技术框架下，硅基OLED显示屏作为主导性面板解决方案，然而在满足户外环境下AR眼镜的应用需求方面存在局限，尤其在亮度方面难以达到理想标准，这为Micro LED技术的崭露头角创造了机遇。据Omdia分析预测，这一先进显示技术将在三至五年的周期内逐步完善成熟，并最终演变为AR应用市场的主导性选择。
步入四月，PICO隆重揭晓了其创新力作——PICO 4 Pro，这款产品被誉为中国市场上的首例集眼动追踪与面部追踪技术于一体的虚拟现实设备。内置游戏《梦之境》独树一帜地引入了视线交互的全新体验，玩家可通过眼部动作与环境进行互动；在另一款名为《轻世界》的游戏场景中，则利用面部追踪功能实现与他人的表情交流，显著提升了VR平台的社交特质。
与此同时，在2月22日这一里程碑之日，索尼PSVR2在全球范围内震撼上市。Meta公司的首席技术官Andrew Bosworth进一步指出，2023年被视为虚拟现实领域的“2.0时代”，手势追踪、眼球追踪以及面部追踪等感知交互手段仿佛成为推动VR设备进化的关键要素与衡量标准。
通过运用精细且高效的算法，眼动追踪技术已能在虚拟现实头戴设备中实现迅速而精确的视线定位与分析，这一创新工具极大地提升了元宇宙内虚拟角色的表现力与沉浸感，从前曾被视为科技远见的概念，现已成为驱动数字体验革新的核心元素。
自2022年度以来，一系列高级扩展现实设备如PS VR 2、Quest Pro、Vive Pro Eye以及PICO 4 Pro开始搭载眼球追踪技术。这项创新不仅显著提升了虚拟现实内容的画面表现，还精妙地优化了设备在运算处理方面的能效利用。
通过深入采访得知，当前市场上的核心VR设备普遍采用六自由度操作手柄以实现交互体验，这些系统依赖于头部显示装备配备的四枚相机进行跟踪定位。在2022年的最新产品发布中，Quest Pro携同其Touch Pro手柄一同亮相，这款手柄内置了先进传感器，并搭载了高性能的骁龙662芯片，实现了基于自身而非外部设备摄像头的自我追踪功能，从而突破传统FOV限制，提供更为自由、不受约束的交互体验。
王立军阐述道，若干款增强现实眼镜已集成计算视觉组件，当前方案主要基于惯性测量单元与单双目融合技术，实现即时定位和地图构建、环境认知、图像辨识等功能，而配备计算机视觉模组的增强现实眼镜，正崭新添附了动作捕捉及手势识别等能力。
在先进的头手6DoF追踪交互、综合眼动与面部捕捉、高效语音互动、体感追踪技术、个性化数字化身定制捏脸和自由DIY装扮风格等高精尖软硬件系统的支撑下，业内普遍认为当前VR硬件设备已能实现高达90%的有效沟通，在数字空间中进一步释放出真正意义上的丰富、实用且极具个性化的社交体验。
展望未来，我们憧憬着能够实现XR装备的极致轻盈与佩戴舒适性，同时在性能与能耗之间寻得完美平衡，并兼容前沿的感知及互动模式。高通公司全球副总裁侯明娟对此充满期待，指出为应对此类挑战，高通依托其卓越的骁龙XR平台，提供了丰富且先进的空间认知能力与交互手段，包括但不限于眼球追踪和环境感知技术，旨在赋能终端制造商开发出极具创新性的XR设备。
中国科学院的丁文华院士阐述了扩展现实入口技术的发展趋势，该技术正逐步演进至多感官体验、全面要素整合以及智能化互动阶段。当前阶段，沉浸式音场构建、气味模拟、触觉反馈增强与手势追踪等核心功能已经较为成熟。
展望未来，要使XR技术实现更高级别的情感和语义交互，关键路径包括表情识别跟踪、肌电信号传感及脑机接口技术的深入应用。这些前瞻性领域将为用户带来更加沉浸式、个性化的体验，推动XR技术步入全新纪元。
