AR产业的“芯启”与“新起”

    文／VR陀螺 Pancake?
    从“芯”开始，AR 智能硬件产业正在迎来属于它的奔腾年代。
    在 VR 市场热情高涨的同时，AR 产业在年底也迎来了一份惊喜。11 月 17 日，高通在 2022 骁龙峰会期间正式推出第一代专为 AR 智能眼镜打造的第一代骁龙AR2（以下简称AR2）平台。
    就 VR陀螺看来，骁龙AR2平台的推出，意义重大。一方面表现在，该芯片平台的出现，有利于解决当前 AR 智能眼镜在性能、续航、体积与显示上的不平衡问题，促使产业正向发展，C 端放量；另一方面，伴随着专注于 AR 产业的骁龙 AR2 平台的推出，高通也进一步完善了其 XR 板块的芯片布局，作为全球第一款真正意义上专注于 AR 智能眼镜的芯片平台，高通也得以继续保持了其在 XR 产业的核“芯”领导地位。
    值得注意的是，在骁龙 AR2 之前，高通已经推出过面向 VR／AR／MR 智能硬件的骁龙 XR1、XR2、XR2＋三款芯片平台。高通骁龙 AR2 究竟意欲何为，重复布局，还是新一代的上位替代品？
    本文将围绕以上问题，以产业视角，从当前 AR 行业面临的挑战，对比骁龙 XR2 产品定位，尝试解析高通骁龙 AR2 的出发点，以及未来对于 AR 智能终端形态和市场的影响。
    
    图源：高通
    AR眼镜四大产品难题： 性能、轻薄、续航、显示
    首先，回顾目前 AR 产业所面临的产品问题。
    目前全球商业化 AR 眼镜产品存在诸多种产品形态，无论是采用分体式 BB 方案的主打观影类眼镜产品，又或是采用一体式的光波导、自由曲面 AR 眼镜皆存在不同程度上的弊病，它们都很难在性能运算、功耗续航、体积重量与显示效果四个最核心的层面拿出一份令人满意的综合成绩。
    （一）分体式 AR，未来受“线”
    譬如采用 Micro OLED＋Birdbath 的分体式投屏 AR 产品，这类产品优点是可以将产品做到非常轻薄，在墨镜挡片的加持下，提升画面显示对比度和亮度，能够实现40－60度视场角，画面清晰，且重量普遍低于 80g，工艺成熟、成本较低，成为了目前 C 端市场的主流产品形态。
    不过缺点也非常明显，由于本身不含计算、存储与电源单元，所以在使用时必须外接主机盒子、手机或 PC 才能点亮画面。一根连接线连接了终端，点亮了 AR 眼镜，也成为了其场景进一步拓展的枷锁。
    也许分体式投屏 AR 眼镜会在未来很长一段时间存在，但基于它有限的使用场景，非刚需的使用需求，注定了其有限的未来市场。不过，目前很多 AR 厂商之所以推出分体式投屏 AR 眼镜，其中很大原因却在于一体式 AR 眼镜很难兼顾佩戴舒适度和轻薄的体积。
    
    图源：网络
    （二）一体式AR，前期探索中
    目前市面上已有不少基于光波导的一体式 AR 眼镜出现，它们虽然做到了轻薄的类眼镜形态，但是往往会在显示效果、续航和性能上进行折中。
    这类产品通常使用可穿戴设备的移动平台，虽然可满足一些轻度 APP 的运行使用，不过性能非常受限，显示效果方面，也因为成本和重量考虑，某些产品仅做单目显示，为保证一体式 AR 眼镜的美观设计与穿戴舒适性，电量容量的设定也会非常低，一般仅为数百毫安。
    当然，也有一些不愿意妥协的一体式 AR 眼镜，它们主打 B 端场景，所以在产品设计方面，几乎不考虑户外穿戴的轻薄设计，致力于增强性能、显示与续航，如采用LBS＋衍射光波导＋高通骁龙 850 的微软 HoloLens 2，重量达到了 566g。
    
    图源：网络
    而现在高通骁龙 AR2 的出现，就可以更好地平衡一体式 AR 智能眼镜在性能运算、功耗续航、体积重量之间的关系，同时保证更好的显示效果，提供更多的 AR 拓展能力。相对于高通此前推出的一体式 Soc 骁龙XR1和XR2系列 来说，骁龙 AR2 更加专注于当前 AR 眼镜所面临的这些挑战。
    骁龙AR2：
     分布式芯片架构，边缘化处理
    骁龙 AR2 平台采用多芯片架构，主要由 AR 处理器、AR 协处理器和连接平台三部分构成。
    从高通展示的解决方案来看，三个芯片模块分别位于眼镜左右镜脚与双镜片中心，该设计的主要目的在于平衡 AR 眼镜的左右两边的重量，并且让产品整体的体积设计更加均匀一致，不会让眼镜在某一块过于集中和突兀。
    
    图源：高通
    其中，位于眼镜左镜腿的 AR 处理器，主要承载信息感知和显示输出的重要功能。它采用了 4nm 工艺制程，相对于骁龙 XR2 的 7nm 工艺制程，集成电路的精细度更高且功耗更低，内部集成了 9 个模块。
    包括核心处理器 CPU 模块；Memory 模块，数据存储以及计算任务运行；Spectra ISP单元，用于环境传感与追踪，照片和视频拍摄；视觉分析引擎，拥有更低的内存占用，更快的延迟运算；Hexagon 处理器，主要用于手势追踪和更高质量的图像处理；以及 Adreno 视频处理单元、重投影引擎、Adreno 显示处理单元、骁龙处理器安全单元。
    
    图源：高通
    中心部位的 AR 协处理器，作用在于传感器聚合，AI 和计算机视觉的处理；该处理器采用单芯片解决方案，内部集成了CPU、计算机视觉引擎、嵌入式 AI 加速器等 6 个模块，能够处理眼球追踪、虹膜验证等功能，而眼球追踪、虹膜被视作未来 XR 终端中用来交互、注视点渲染、身份识别、隐私安全设置、支付设置的核心技术解决方案。
    从该协处理器的解决方案出发，可以看出该芯片设计更偏向于“让眼镜具备感知功能”的一系列传感处理。虽然目前在 AR 智能眼镜上类似的传感器应用仍然极为少数，但向 VR 产业看齐，眼动追踪面部识别等先进人机交互传感，应用仅仅只是时间问题。
    
    图源：高通
    右镜腿的连接模块，搭载了 FastConnect 7800 移动连接系统，主要用于智能眼镜与手机之间进行网络连接，当 AR 眼镜内有较大型的运算任务需要处理时，如运行一款 AR 游戏，为保证产品功耗以及最终呈现效果，终端设备就会将该任务传输到搭载骁龙平台的手机、PC等终端，让它们变成 AR 眼镜的边缘“云主机”，在移动终端处理完之后，再将画面等数据传输到眼镜端进行显示。
    据悉，该网络模块支持 WiFi 7 无线网络，时间延迟可稳定保持在两毫秒以内，峰值速率可达 5．8Gbps，功耗与前代平台相比也降低了 40％，这将使 AR 眼镜和主机设备（包括智能手机）之间可以进行稳定且更长时间的数据传输。
    
    图源：高通
    据介绍，高通骁龙 AR2 的主处理器的尺寸为 12mm＊10mm，协处理器的尺寸为 6．65mm＊4．2mm，相比于上一代基于 XR2 的 AR 智能眼镜无线参考设计，PCB 尺寸缩小了40％，信号线数量较少了 45％。在三个模块化处理的共同支持下，相对于骁龙 XR2，骁龙 AR2 的整体功耗降低了 50％，小于 1W。
    
    图源：高通
    另外，骁龙 AR2 在图像分类、图像识别和手势追踪上的 AI 性能相比于骁龙 XR2 也有了不同程度的提升，整体 AI 性能相比前一代提升了2．5倍。
    
    图源：高通
    这是高通分布式架构布局的成果，亦是半导体产业进步的必然结果。
    骁龙 AR2 的分布式芯片架构设计，分布式网络渲染处理，从产品设计架构，到渲染处理上完全区别于一体式集成的骁龙XR1和骁龙XR2。它能够动态地将时延敏感型感知数据处理直接分配给眼镜终端，把更复杂的数据处理需求分流到搭载骁龙平台的智能手机、PC 或其他兼容的主机终端上。
    从XR2到AR2
     不是芯片迭代，而是产品补充
    骁龙 XR2 是高通在 2020 年第一季度推出的针对 VR／AR／MR 的一体式 Soc，它采用 7nm 制程工艺，拥有 8 核心 8 线程，最大主频可达 2．5Ghz，集成 Adreno 650，拥有强大的独立运算能力，以及对于计算机视觉、定位追踪、高分辨率视频等技术的支持以及各种功能的拓展。
    这也造成了它需要较大的 PCB 去配合使用，以及 8W 的功耗 TDP，对于硬件的体积占用以及电池续航都有更高的要求。
    现阶段AR与VR是两条不同的产品路径，所针对的场景也全然不同。VR需要强沉浸、强交互，目前VR设备4K－5K的画面、空间定位、眼动追踪等标配下，对于处理平台的性能要求越来越高，即便是 XR2 ，从PC平台移植的过程中也需要大幅减面，以减轻画面的渲染压力。
    而相对来说，AR目前主要用于观影、信息提示、导航、翻译以及一些轻交互体验场景，画面视场角相对较小，所需要处理的画面信息较少，所以对处理性能的需求相对不高。所以更小尺寸，更低功耗的 AR2 平台也成为了现阶段更好的选择。
    不过 VR陀螺认为，骁龙 AR2 平台的推出，并不意味着 AR 硬件市场会完全抛弃骁龙 XR2和骁龙XR2＋，在某些不考虑美观设计，而考虑实用性，对网络需求较低，对本地运算要求较高的 B 端应用场景时，骁龙 XR2和XR2＋ 的优势就会突显。
    总体看来，骁龙 AR2 平台并非 XR2 或 XR2＋的迭代或替代品，它更像是高通对于 AR 板块的一项补充，是根据现阶段 AR 底层技术发展所提供的一种符合当下的解决方案。
    现阶段需要怎样的 AR 智能眼镜，高通的 XR 芯片产品布局或许已经给出了答案——“芯”多元化，产业、产品才能更加多样化。
    
    图源：网络
    AR产业资本活跃  高通能否再领行业走向黄金时代？
    从 2012 年谷歌发布 Google Glass 以来，AR 硬件产业浮浮沉沉数年，产品少、市场小、热度低。而近两年伴随着元宇宙概念的兴起，新消费体验需求的增加，光学显示技术的逐步成熟，AR 产业热度明显提升，更是迎来了一轮又一轮的“明星”创业热潮、投资热潮。
    2021 年，TCL 旗下专注于 AR 产品的公司雷鸟创新正式成立、前天猫精灵的产品总经理、小米电视合伙人茹忆成立李未可；2022 年，罗永浩叕创业，宣布 AR 新公司细红线并于近期获得5000 万美元融资；XR 行业老将王洁再创业，成立 AR 公司天趣星空．．．．．．
    据 VR 陀螺不完全统计，截止目前，国内涉及 AR 智能眼镜的硬件企业已达 30 余家，投资机构从产业基金到美元基金更是不胜枚举。资本市场的活跃，也让上游供应链有了十足信心，从底层材料到核心光学，上游供应链厂商积极布局。
    
    图源：网络
    而这一次半导体巨头的高通迈出的 AR “芯”一步，更是为整个行业打了一针强心剂。回望智能手机产业发展的十余年时间里，高通已经证明了它的硬实力，每一次芯片系列产品的推出，移动平台的迭代，制程工艺的升级，都会为消费体验带来巨大的飞跃，从而带动品牌硬件市场、游戏软件市场，拉动整个产业可持续健康发展。
    作为 XR 产业的一员，我们深切希望 AR 智能眼镜产业也可以“从＇芯＇起，重新起，到兴起”。