微軟HoloLens眼鏡硬件技術(shù)拆解 AR產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀解讀

　　其中，目前跟蹤定位技術(shù)的主流研究方向是SLAM(即時(shí)定位與地圖構(gòu)建，simultaneous localization and mapping)，根據(jù)攝像頭、傳感器的信息，一邊計(jì)算自身位置，一邊構(gòu)建環(huán)境地圖，SLAM能夠隨時(shí)擴(kuò)展使用場景，并且可以保證局部的定位精度，在機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等都是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　AR系統(tǒng)采用基于視覺的SLAM算法，通過兩幀或多幀圖像估計(jì)位姿變化，NVIDIA、Intel、微軟等公司都在該領(lǐng)域苦心經(jīng)營，目前底層算法還不完善，多傳感器融合、優(yōu)化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、提升魯棒性和重定位精度等方面都需要提升，而且頭戴式設(shè)備電池、處理器、傳感器等硬件性能比較低，改善算法的需求更加迫切。

　拆解HoloLens扒出AR底牌

　　基本原理

　　Hololens基本原理使用的是上面提到的Stereoscopic(立體)近眼3D技術(shù)，配備兩片光導(dǎo)透明全息透鏡(See-through holographic lenses，waveguides)，虛擬內(nèi)容采用LCos(硅基液晶)投影技術(shù), 從前方的微型投影儀投射到光導(dǎo)透鏡后進(jìn)入人眼，同時(shí)也讓現(xiàn)實(shí)世界的光透進(jìn)來。

　　技術(shù)指標(biāo)

　　作為頭戴式設(shè)備，顯示環(huán)節(jié)至關(guān)重要， 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用場景對顯示的視野、分辨率、刷新率、延時(shí)、眩暈、定位跟蹤精度等都提出了較高要求。目前刷新率、延時(shí)兩塊已經(jīng)基本達(dá)標(biāo);視野、分辨率需要光學(xué)組件的制造工藝再提升50%，對應(yīng)屏幕發(fā)展歷史速度，我們認(rèn)為需要4-5年;而眩暈感和定位跟蹤精度在光學(xué)組件性能提升之外，還需要改進(jìn)光學(xué)原理以及底層算法。

　　組件性能

　　硬件的性能對體驗(yàn)效果至關(guān)重要，運(yùn)算指標(biāo)、存儲和電池是首要提升點(diǎn)，我們認(rèn)為當(dāng)前運(yùn)算、顯示、存儲性能的提升較快，預(yù)期未來3-5年可以達(dá)到基礎(chǔ)規(guī)格要求。電池技術(shù)的突破一直是行業(yè)難點(diǎn)，在尋求電池更好的解決方案同時(shí)，需要改進(jìn)算法來降低電池模塊壓力。

　　成本分析

　　對 Hololens 進(jìn)行拆解，其主要硬件是：全息處理模塊( Custom-built Microsoft Holographic Processing Unit)、2個(gè)光導(dǎo)透明全息透鏡(See-through holographic lenses，waveguides)、2個(gè)LCos微型投影(Micro display)、6個(gè)攝像頭(camera)等。

　　基于高盛以及各國開發(fā)者的預(yù)計(jì)，將Hololens開發(fā)者版成本分為800美金、1000美金和1500美金三檔拆解，對比硬件性能和iphone、Xbox-One等相關(guān)組件成本，得到各塊相應(yīng)成本如下表所示。以1000美金為例，顯示環(huán)節(jié)占比最大，Lcos投影設(shè)備180美金和透明全息透鏡290美金，總占比47%，全息處理單元(CPU、GPU、HPU)成本約250美金，占比25%，6個(gè)攝像頭和傳感器成本100美金，占比10%，存儲設(shè)備150美金，占比15%，電池部分30美金，占比3%。

　　根據(jù)Digi-Capital的報(bào)告，量產(chǎn)消費(fèi)級產(chǎn)品合理價(jià)格約為700美金，參考iphone250美金的成本，700美金的售價(jià)，我們?nèi)?00美金作為消費(fèi)級AR產(chǎn)品的總成本。相比當(dāng)前估計(jì)，成本需要下降60%-80%。當(dāng)前三種預(yù)估模式下，顯示部分成本占比分別為50%、47%和51.3%，可見未來消費(fèi)級產(chǎn)品能否量產(chǎn)，生產(chǎn)全息透鏡的工藝成為關(guān)鍵，顯示部分成本的下降決定了AR產(chǎn)品爆發(fā)的速度。

　　微軟2015年推出的Hololens已經(jīng)搭載了目前現(xiàn)有技術(shù)的最高水平，從體驗(yàn)來評價(jià)來看，體驗(yàn)者大多表示分辨率、識別準(zhǔn)確度、Holographic系統(tǒng)完成度等方面都達(dá)到既定預(yù)期，但也存在視場較窄、切換場景延遲、凝視功能需要轉(zhuǎn)動(dòng)頭部舒適度差、存在重啟現(xiàn)象、電池續(xù)航端等缺陷，與Demo仍存在差距，但市場普遍對AR眼鏡期待仍比較高。