芯耀
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CINNO Research 產(chǎn)業(yè)資訊，在過去，ARM 公司就談?wù)撨^增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的巨大潛力以及這項(xiàng)新技術(shù)給未來帶來的“無限可能性”。2020 年 2 月，我們?cè)l(fā)布一篇博客，闡述過 AR 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的眾多用例和體驗(yàn)，具體從導(dǎo)航和翻譯到視覺與音頻性能的體驗(yàn)增強(qiáng)。不過目前，無論是對(duì)消費(fèi)者還是這個(gè)行業(yè)而言，這些應(yīng)用雖然令人興奮，但我們還是缺乏適合的技術(shù)來將它們實(shí)現(xiàn)。
根據(jù) VividQ 官網(wǎng)顯示，許多人都分析過目前消費(fèi)型 AR 應(yīng)用尚未開始的原因，例如缺乏內(nèi)容，設(shè)備款式或舒適性，電池壽命甚至主要品牌設(shè)備的缺乏。顯然這些都是重要因素，不過理論上還有一個(gè)重要的因素，那就是顯示技術(shù)本身。我覺得，除非我們解決了目前顯示技術(shù)方面的眾多挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)現(xiàn)實(shí)深度感知的需求，否則上述 AR 眾多應(yīng)用都將無法實(shí)現(xiàn)。說到這里，計(jì)算機(jī)生成的全息圖（CGH）將成為一種潛在方案。
現(xiàn)實(shí)深度（Realistic Depth）的挑戰(zhàn)
深度感知對(duì)于人類視覺系統(tǒng)解釋我們?cè)谑澜缟峡吹降臇|西至關(guān)重要。實(shí)際上，大約有 18 種深度線索（Depth Cues）可幫助我們確定對(duì)象之間的距離以及對(duì)象與我們之間以及彼此之間的關(guān)系。我們的大腦會(huì)了解現(xiàn)實(shí)世界中的這些深度線索，以了解周圍環(huán)境。如果這些深度線索提供了相互矛盾的信息，那就可能會(huì)讓我們感到混亂甚至惡心。
如今，大多數(shù)可用的 AR 可穿戴設(shè)備，例如智能眼鏡或頭戴式顯示器（HMD），都會(huì)在一個(gè)或最多兩個(gè)深度平面上顯示數(shù)字圖像。這意味著 AR 投影的虛擬世界與真實(shí)的三維世界通常都不匹配。我們可以從下面的例子中感受一二，如下圖所示，左圖顯示的是用戶使用當(dāng)前 AR 可穿戴設(shè)備后獲得的體驗(yàn)。這里的一盆蘋果放在了背景中的沙發(fā)上，理論上當(dāng)觀看者（在這種情況下是照相機(jī)）聚焦觀看近處的蘋果時(shí)，更遠(yuǎn)處的那一盆蘋果會(huì)因?yàn)殡x焦而變得模糊，但事實(shí)并非如此。同樣，我們?cè)诰劢褂^看較遠(yuǎn)處的那一盆蘋果時(shí)，近處的這個(gè)蘋果同樣不會(huì)模糊。為了正確渲染此虛擬場(chǎng)景，我們需要一種能夠投影多個(gè)深度平面的顯示技術(shù)。就像右圖所示，顯示畫面會(huì)隨我們目光的聚焦位置隨時(shí)變換，任意時(shí)刻只有相應(yīng)位置的聚焦畫面向用戶顯示，這樣才可以很好地適應(yīng)我們的視覺系統(tǒng)。
全息顯示技術(shù)和計(jì)算機(jī)生成全息圖
全息顯示技術(shù)可以幫助解決此問題。實(shí)際上，ARM 公司正在與英國(guó)初創(chuàng)技術(shù)公司 VividQ 合作，他們希望讓未來的 AR 可穿戴設(shè)備（例如智能眼鏡）實(shí)現(xiàn)內(nèi)容豐富，穿戴舒服且畫面更為真實(shí)的 AR 體驗(yàn)。
全息顯示是一種投影具有自然景深三維虛擬場(chǎng)景的光學(xué)工程（如上右圖所示）。這意味著高度逼真的 AR 內(nèi)容可以與現(xiàn)實(shí)世界無縫集成，同時(shí)消除用戶的不適感。全息顯示還比其他 AR 顯示解決方案更明亮，更節(jié)能，這使其不僅適用于下一代 AR 可穿戴設(shè)備，而且還適用于汽車平視顯示器等應(yīng)用。
CGH 是一種基于數(shù)字方式利用各種 3D 數(shù)據(jù)源創(chuàng)建全息圖的方法，這些數(shù)據(jù)源來自游戲引擎到深度感應(yīng)相機(jī)等各種不同設(shè)備和階段。每個(gè)全息圖均帶有向觀看者顯示深度三維場(chǎng)景所需的所有必要信息。之前，采用 CGH 的挑戰(zhàn)是高計(jì)算能力的要求，所以這種全息顯示技術(shù)對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品而言并不適用。不過現(xiàn)在，初創(chuàng)技術(shù)公司 VividQ 的全息顯示軟件克服了傳統(tǒng)上與 CGH 相關(guān)的計(jì)算難題，進(jìn)而讓商用 GPU 實(shí)時(shí)生成 AR 用全息圖成為可能。
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ARM 與 VividQ 的合作伙伴關(guān)系
ARM 公司與 VividQ 公司的合作目標(biāo)是讓 VividQ 的軟件與 ARM 的 Mali GPU 兼容，進(jìn)而在移動(dòng)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)全息顯示。他們的合作將推動(dòng)全息顯示集成到未來的 AR 可穿戴設(shè)備中。根據(jù) ABI Research 的報(bào)告，到 2024 年，智能眼鏡的出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到 2000 萬(wàn)部。因?yàn)?ARM 的 IP 遍及智能手機(jī)到 DTV 的大眾消費(fèi)電子市場(chǎng)，所以此次合作對(duì)全息顯示技術(shù)的市場(chǎng)化至關(guān)重要，他們的伙伴關(guān)系將幫助為全球數(shù)百萬(wàn)消費(fèi)者帶來更好的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。
VividQ 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席開發(fā)官 Tom Durrant 說：“導(dǎo)航輔助，消息傳遞和娛樂等功能日漸融入我們的生活，成為我們不可或缺的一部分。AR 可穿戴設(shè)備和下一代消費(fèi)類電子產(chǎn)品可以將這些功能變得更加自然真實(shí)。VividQ 可以利用 CGH 技術(shù)實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用潛力。我們很高興與 ARM 公司合作，進(jìn)而加速實(shí)現(xiàn)將 CGH 集成到移動(dòng)設(shè)備中這一宏偉目標(biāo)。通過將 VividQ 的軟件專業(yè)知識(shí)與 ARM 的高性能集成計(jì)算解決方案相結(jié)合，推動(dòng)全息顯示型 AR 走向大眾消費(fèi)市場(chǎng)成為可能。”
ARM 公司的 AR 技術(shù)布局
我們?cè)谠擃I(lǐng)域的 IP 已經(jīng)為當(dāng)今前沿 AR 設(shè)備和體驗(yàn)提供了很多技術(shù)支持。通過與 VividQ 等公司的合作，我們將可以更加自信地面對(duì)當(dāng)前的 AR 挑戰(zhàn)，尤其是在顯示方面，我們可以幫助推動(dòng)下一代 AR 設(shè)備的商業(yè)化。VividQ 公司在全息顯示和 CGH 方面的技術(shù)創(chuàng)新正在幫助提升 AR 體驗(yàn)，這些對(duì)最終的 AR 應(yīng)用非常有幫助。借助我們的 IP 資源，ARM 公司希望將這些 AR 技術(shù)更好地應(yīng)用于日常生活。
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