真实世界的元宇宙硬件关键技术

多模态表现技术。增强现实是在真实世界上叠加虚拟的信息，说得直白点，不就是真实世界的虚拟表现嘛。那问题就来了，到底怎么表现？有哪些表现形式？对应的要用到哪些表现技术？这些表现技术怎么实现？也就是说这些表现技术怎么表现？这是增强现实绕不开的技术。老王一一道来。


(资料图片仅供参考)

（1）视觉表现。要实现增强现实的视觉表现，首先得了解清楚，视觉怎么表现。首先用什么光源？用什么显示技术？与上一篇的第1点关键技术是啥关系？

对于AR也好，VR也好，什么R也好，都是近眼显示技术。这个很好理解，就是显示的光源距离人的眼睛非常近。VR头盔的显示屏距离眼睛最远的也就是第一代VR眼镜，最多也就7厘米。现在随着新的光学PANCAKE的出现，这个距离又被压缩到了4厘米了。

对于AR来说，与VR不一样的地方是AR眼镜看到的图像是虚像（初中物理里面说的，人眼看到的物体分为实像和虚像。实像就是用手挡的时候，你的手上有图像，虚像呢，就是没头像，其实也就是你可以看到，别人看不到）。

近眼显示，AR目前的显示技术可以分为：LCOS、LCD、Micro-OLED、Micro-LED、DLP等等。

可能不做AR设计的朋友体会不到。对于像老王这种做AR设计的人来说，真的为这个技术的突破伤透了心。因为各种原因，AR显示技术明明已经很尖端了。可是还是不能满足老王们的需求。老王们是希望在0.1吋的面积上能显示4K或者8K。也和全球顶级的AR微显示厂家京东方探讨过。他们告诉我0.39吋做到1080P都是顶尖的啦。再要求他们提高分辨率，他们直接说“臣妾做不到啊”。也是啊，0.39吋显示1920*1080，都是5400多ppi了。0.1吋的话，就是20000ppi了，如果要他们显示4K或者8K，早就突破物理极限了。

LCOS，这是早期AR使用的微显示屏，又叫硅基液晶。需要有背光。单位英寸的显示点数很难突破，所以目前使用的越来越少。

LCD，这个最普遍了。液晶显示，其实和LCOS同源。不说了。

Micro-OLED 硅基OLED，自发光，反应速度快，没有拖影。目前国内可以生产了，前面说的京东方，还有南京、苏州、上海好几个厂家也都可以了。

Micro-LED，大家都知道电视机和电脑显示器很多是LED的，工艺上再精密点，就是Micro啦。这是目前比较新的显示技术。

DLP这是漂亮国TI公司的专利产品。由于体积偏大，在AR上应用一直没有大的发展。

上述这么多的显示技术，个人觉得从色彩还原来说，显示效果比较好的可以普及的还是Micro-OLED和Micro-LED。

这么多形式的光源，最后要让人的眼镜看到的视频或者图像是几十吋甚至上百吋，那就离不开上篇写的第1点——光学。需要将光源发出的实像变为虚像，否则要将实像放大几百倍（微显示最大智能0.71吋，放大100倍也才71吋，是不是不过瘾？）这个光学可不是一般咯。所以AR光学是很关键的技术。

既然说了是多模态，除了微显示技术这种视觉表现形式，下面再说几种表现形式。

（2）听觉表现。很多朋友会说，听觉表现嘛，简单。就是在AR眼镜上设计个喇叭。也没错啊。关键是在AR的场景下，不仅仅是叽里呱啦的喇叭而已。而是要具备三维位置感知的声音，这才是听觉表现增强。

为什么要特别定义三维位置感知？比如你戴个AR眼镜做航空发动机的故障维修，如果你的AR眼镜没有三维定位感知功能，那你能知道那个异常的声音是从哪里发出来的吗？要是不能提供这个功能，那我要你这个AR何用？还不如我拿个螺丝刀直接杵在发动机表面听呢。

（3）触觉表现。很多朋友可能还没听过，直接就问，AR干嘛还要触觉增强？触觉增强是个神马玩意？

老王打个比方，有美女医生一枚，佩戴AR眼镜给某帅哥做穿刺手术，AR眼镜引导美女医生一步一步进行，如果没有触觉传感器，万一这个美女医生练过几手功夫，会不会在关键的时候用力过猛？所以AR的应用，触觉表现是一定要的。

（4）嗅觉和味觉表现。可能朋友会觉得，嗅觉和味觉与AR没关吧。这你就错啦。很多的场合就需要用到嗅觉增强。如果美女领导安排你去某化学场景，如果没有嗅觉增强，由于个人嗅觉感应的差异，会导致散发出来的气体或者某种气味存在很多的偏差，而导致各种缺陷。

视觉增强。我们都知道，一个理想的AR系统应该是重建逼真的三维增强，完美的填充真实的物理空间。那么究竟如何增强呢？

（1）光学透视式（OST）就是通过一个半反半透的镜片实现虚实结合。什么意思？就是将一块镜片镀上银，这样从微显示屏发出来的虚拟的图像经过反射后到达人眼。同时真实的物理空间的光线还可以透过来。和我们小时候使用的镜子不一样。小时候的镜子镀的银很厚，根本不透光。

（2）视频透视式（VST）就是通过摄像机把物理世界的图像拍回来和计算机生成的虚拟图像进行融合。

当然除了AR眼镜，还有桌面AR，那么增强的方法还有下面这样的。如果不需要显示器，而是直接把虚拟的图像直接投射到真实的物体上，形成“体三维显示”。

怎么感觉一个AR都这么多的关键技术要写啊。越写越多，越多就越难写。既然开了个头，就一定要搞完。慢慢来啊，各位看官，不要急啊。

王友初：商慧星空元宇宙事业部高级顾问

华中科技大学电机电气毕业，北京邮电大学通信工程硕士，长期从事人工智能系统研究，具有丰富的实践经验。曾任国家数控中心高级工程师，西门子机器人技术总监，普天深圳研发中心CTO。拥有丰富的人工智能和机器学习，自然语言处理，神经网络和深度学习，复杂电子系统和软件系统设计经验，精通大型软件架构、算法与管理，智能硬件产品需求、设计、中试、生产全过程。

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编辑丨陈倚华

校审丨林亦方

关键词： 老王说元宇宙（四）没有这两项技术 元宇宙概念就是空中