硅谷都在押注的pancake光学技术，第一个在全球多国批量出货的居然是中国玩家
作者｜叶静
编辑｜桑明强
元宇宙让沉寂多年的VR赛道又热闹了起来。
自去年元宇宙概念爆发，结合IDC数据，同年全球VR硬件出货量突破千万拐点，并预计今年将达到2000万台。硬件决定人机交互的逻辑，就像PC之于互联网、智能手机之于移动互联网时代，虚拟场景也需要一个入口，显然，VR赛道正驶入一个加速预热的阶段。
以国内老玩家创维VR为例，作为最早采用Pancake光学方案且实现全球多个国家量产销售的企业，从2015年入局专注打造B端产品，到2020年量产Pancake光学VR分体式眼镜S6、S6 Pro，截至去年10月，旗下VR产品全球累计出货量已经超过10万台，客户遍布北美、欧洲、日韩、中东等地区。
“这几年，我们已经建立了完整的底层技术架构，包括六自由度跟踪算法、数据融合算法以及光学轻薄化设计的相关技术。”创维VR总经理李文权指出。
B端的成熟经验，为创维VR进入C端积累势能，从7月创维VR先于Meta、苹果、Pico发布三款采用Pancake折叠光学的短焦方案的机型：PANCAKE 1C、PANCAKE 1、PANCAKE 1Pro；到8月26日，PANCAKE 1C和PANCAKE 1也将开启预售，创维VR正式进军C端VR硬件市场。
VR硬件市场的高增长潜力和C端产品的低渗透率，让整个赛道处于C端产品由量到质变化的时间节点上，以创维VR为代表的玩家进行战略变革，是基于自身战略定力、市场作用和技术实现下的共同结果，但VR硬件是否真的能够走入百姓的生活，还需要技术和产品来说话。
丁程（化名）是个VR发烧友，去年入手了Oculus quest 2，但体验下来发现，“其实在内容生态和各项参数上，q2已经是行业里的标杆产品，但整个佩戴对近视眼不太友好，刚戴上还是会有画面眩光。”他说，“超过一斤重的头显难免又沉又闷，过段时间Meta有新品推出，但价格已经超过一千刀了。”q2串流到PC Steam玩了十多分钟的半条命Alyx后，丁程感到产品压迫脸颊和眼眶很容易疲惫。
为了解决硬件佩戴笨重不舒适和改善用户视觉体验，据了解，Meta即将推出的Cambria将会采用Pancake光学方案，苹果、Pico、谷歌也在跟进研发这项技术的产品，可以说，Pancake超短焦折叠光学已被默认为VR光学发展的下一阶段趋势。
依靠偏振光和偏振分光膜的原理实现折叠光路，Pancake 方案配备了具备半反半透光学性能的镜片组，让光线可以在两片或多片镜片之间反复传导，最终从反射式偏振片射出。同时镜片组无需和显示面板保持过大距离，压缩透镜组的厚度且降低 VR 头显的厚度。
在VR设备中，用于显示的硬件分为屏幕显示器（发光源）和光机（传播介质）两部分，光机的作用是放大渲染画面，达到沉浸式的视觉效果，一般受限于重量，屏幕不能做得太大，所以怎样设计光机成了降低眼镜厚度、改善视觉体验的关键一步。
此前大部分VR眼镜采用的菲涅尔光学方案，例如q2、Pico neo3、奇遇 3、Vive Focus3 等设备，通过将一块凸透镜多余的部分“挖掉”制作出多螺纹透镜，虽然能看到更清晰的图像，但光线无法聚焦在一点上，曲率也总不正确，并且镜片焦距无法被进一步压缩，（使用螺纹较少的菲涅尔透镜可以改善光束集中和提高对比度，但图像的清晰度就会受损）即使最轻的q2 也超过了500g，性能更强的Vive Focus 3则接近 800g，不仅影响舒适感，还导致边缘画质模糊。
如果采用Pancake短焦折叠光学方案，可以将传统方案的的镜片到显示屏幕距离从35-45mm，缩减到16-20mm左右。以新品PANCAKE 1为例，光学模组厚度17mm，相对传统菲涅尔透镜光学模组厚度39mm，缩小了50%以上，主机仅189g，相比传统方案,体积缩小了3/4以上，整机仅仅400余克。
菲涅尔与Pancake方案光学模组厚度对比
过去七年，创维VR已经推出过多款产品，PANCAKE 1是其继2020年推出的短焦VR分体式眼镜后的第2代短焦产品，事实上，此前已有国内厂商先后推出过Pancake光学VR一体机，不是因为没有量产和内容生态，就是因为整机重量高达630g以上，对比之下，PANCAKE 1，体积相对传统光学VR眼镜缩小了3/4以上，主机仅189g，整机仅仅400余克，创维VR是真正第一家将Pancake光学落地实现产品轻量化的VR公司。
但不容忽视的是，菲涅尔、非球面透镜大部分采用一片垂直式的生产方式，树脂作为原料，通过模具制造，实际成本仅10 -20 元钱搞定一个镜片，基本上良率达到90% 以上。而Pancake是多片式的，工艺要求更高，生产和组装良率也相对低，做到 70% 以上已是难得，更不用说高昂的生产和贴膜费用。
也就是说，成本和良率是限制VR产品量产的关键因素，相较于目前市面上的同类产品5000左右定价，能做出低于市场价格并实现量产的PANCAKE 1系列，某种程度上说，基于过去积累的技术厚度和行业深度，创维VR打响了真正实现在C端pancake光学VR一体机的第一枪。
据产品介绍，PANCAKE 1 的Pancake光机生产良率可达到60%~70%。经过多年技术迭代，除了优化中心边缘画质的高清晰度，在色差上做到2个像素以内，Pancake的光学解析能力比菲涅尔提升了50%，且克服后者边缘眩光、鬼影、畸变和色散等问题。
创维VRPANCAKE 1各版本参数
在产品清晰度上，创维VR新品PANCAKE 1屏幕采用的VR专用高刷新率低延迟定制的双2.1寸Fast-LCD屏，双眼5K级4560x2280分辨率、1512的PPI已经达到了全球Fast-LCD显示工业的最高水平，远高于目前业内主流产品1200左右的PPI，“看VR画面已经接近手机屏幕的效果。”李文权介绍道。
另一方面，由于瞳距和VR镜片焦点处在重合的状态时，人眼所见的画面才最清晰，据悉，当前同类主流产品采用的传统三段瞳距调节，并不能精准匹配每一位用户的瞳距，而瞳距误差也是导致佩戴VR产品时产生重影和晕动屏的重要因素，PANCAKE 1支持59mm-68mm无极瞳距调节，加上镜片本身的自适应区间，几乎能够覆盖所有VR玩家的需求。
从2016年发展至今，大部分的VR产品，虽然技术上取得突破，但娱乐和社交仍是产品的主要卖点，而多自由度交互、流畅、低延迟的VR沉浸感才是能撬动VR用户热情的杠杆。
3DOF和6DOF示意图
作为全球首款消费级短焦双6DoF产品，除了支持自定义的10mx10m大空间，PANCAKE 1采用的光学追踪方案的手柄，视角范围覆盖240°x195°。据创维VR 软件负责人张毅表示，PANCAKE 1采用四目鱼眼大FOV相机，内置高精度IMU。其自研6DoF VR一体机搭载了高通骁龙XR2作为核心处理器，跟踪系统具有亚毫米级的定位精度，运动时延低于2ms，整体性能高于市场水平。
除此以外，创维VR目前基于4目灰度摄像头实现视觉透视技术，同时支持扩展两个彩色RGB摄像头，实现彩色真实的环境透视，PANCAKE 1Pro让用户在不摘除头显的情况下，与外部现实世界的行为交互，例如触摸和打开控制器，甚至是签收快递等。
从外观上看，PANCAKE 1系列的设计优于传统VR。后者往往从两个侧面去做固定支撑带，头顶采用一个梯形的固定方式，通过后面齿轮或绑带去压迫，使用者的脸颊和眼眶位置受力，舒适感不佳，无法长时间佩戴。
PANCAKE 1以滑雪护目镜为基础，采用零压感韧性头箍，受力集中在额头部分，分散掉头显带给面部的压力，前后配重平衡，PANCAKE 1主机部分可进0-90°翻转，且是业内目前唯一支持不装配磁吸面罩就能佩戴使用的产品。
“能不能真正地用于 C 端，首先要看它能不能解决生活中的一些痛点，以及我们愿不愿意去使用。”就像前面所说，产品的升级伴随成本的提升，只有当量跑起来了才能达到规模效益，进而反哺到产品的优化上，形成良性循环，而决定后者的，往往是消费者的使用意愿和频率。
元宇宙的落地需要持续建设，但如果VR作为入口仅供游戏的话，全球的量可能就 5000 万到 6000 万的一个天花板，所以在李文权看来，VR更应该是一种能够解决问题的生产力工具。“比如学生可以通过VR近距离观察天体，由远及近，由近及远，获得更好的感知；一些医疗远程的手术，可以通过摄像头对真实世界进行捕捉获取，显示在屏幕上面进行相应的远程指导。”
“其实内容和生态是一个螺旋式发展的方式。因为有了好的硬件，才催生出比较爆款的内容，有了爆款的一些内容，它就会促进硬件的一个发展。”李文权在采访中这么说道。
如何让消费者能够玩得起来或者用得起来，产品需要有可玩的内容。在内容生态建设上，创维VR主要入局两方面，一是游戏，二是视频。PANCAKE 1上市销售时游戏数量超过40款，并每周保持1-2款更新，涵盖FPS、运动、音游等类目，同时支持无线串流SteamVR数千款游戏。后者则集齐创维旗下酷开平台3000+内容，延承 S802、V901 200部+全国5A级景区8K全景视频，开拓VR交互视频、3D 180°视频以及接入第三方视频资源。
创维VR内容生态
元宇宙的终局究竟怎样尚不可知，但它绝不会是局限于某一个品牌的一个产品里的一个元宇宙，它应该是一个互联互通的状态。比如我们在使用快手、抖音、微信，这些App软件应用的时候，同一个账号能在不同的硬件上登录，后者作为一个应用的载体，去承接用户的使用需求。
李文权认为，不同的人对元宇宙有不同看法，我的理解是在真实世界之外，我们还是需要一个虚拟的世界。然后大家可以去交流沟通甚至生活，就像《头号玩家》一样，但是说将来怎么发展，其实我们也都在探索阶段。
“大家进得去，在里边共同去实现一些东西，行业统一制定一些规则，而不是说某一家哪个硬件平台去套死这个东西。”从智能终端的发展来看，PC和手机不止是一家的终端，未来VR如果要成为生产力工具，道理也是如此，但某一家的产品每次迭代出来都是最完美的，这不满足科学发展规律，所以说市场也需要一些差异性供消费者选择。
国内现在开发者做 VR 内容相关的团队越来越多了，这样的一个前提下，入局C端去推产品或许才最有意义。元宇宙市场的发展潜力无需赘述，在这个巨头角逐的时代，创维VR的出现，为开启这扇大门增加了一把钥匙。
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