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AR将全面融入公司发展战略
AR将成为人类和机器之间的新接口
AR将成为人类的关键技术之一
请将此文转发给您的老板
--- 专题作者Michael E.Porter和James E.Heppelmann 虽然物理世界是三维的但大多数数据都被困在二维页面和屏幕上。现实世界和数字世界之间的这种鸿沟使我们无法充分利用现有的信息量。增强现实是一套将数字数据和图像叠加在物理物体和环境上的技术正在缩小这一差距。通过将信息直接放在我们将要应用的环境中AR提高了我们吸收和处理信息的能力。
哈佛大学的Michael E.Porter和工业软件制造商PTC的首席执行官James E.Heppelmann表示AR将成为人类和机器之间的新接口。许多人都熟悉AR娱乐应用程序如Snapchat过滤器但AR在商业中的应用方式要重要得多。先锋组织已经在产品开发、制造、物流、营销、服务和培训中实施了它并在质量和生产力方面取得了重大进展。
AR改进了用户可视化信息、接收和遵循指令以及与产品交互的方式。例如AccuVein使用AR技术将患者静脉的热特征转换为叠加在皮肤上的图像使其更容易定位。波音公司使用AR向学员展示如何组装机翼并将他们完成这项任务的时间缩短了35%。在通用电气工厂工人通过在AR体验中使用语音命令来执行复杂的布线也获得了类似的效率提升。
AR将对公司的竞争方式产生广泛影响。这篇文章引导读者了解企业在将其整合到战略和运营中时需要问的问题。这篇文章还包括HBR的首个嵌入式AR体验读者可以通过在移动设备上下载一个新的HBR阅读应用程序然后将其指向杂志页面中的目标图像来启动该体验。
本次五篇文章将从这4个角度探讨增强现实
1增强现实是如何工作的一步一步地解释交互式三维体验是如何融入生活的
2现实世界中的增强现实 - 关于谁投资最多、耳机爆炸式增长以及AR最受欢迎用途的数据
3一家公司的AR经验- 与工业巨头ABB首席数字官Guido Jouret的对话
4智能眼镜之战 - 资金正源源不断地投入到发展中无论谁赢得比赛都可能获得世界上最有价值公司的称号。
翻译计划
第一篇为什么每个组织都需要制定一个增强现实战略第二篇 增强现实是如何工作的第三篇 增强现实于真实世界是怎样的第四篇 一家公司的AR经验第五篇 智能眼镜之战
第五篇The Battle of the Smart Glasses
海量巨资注入研发
---- 作者Michael E. Porter and James E. Heppelmann
行业痛点
迄今为止缺乏价格合理、重量轻、性能高的智能眼镜一直是增强现实广泛采用的障碍。大多数企业用于AR的头戴式显示器HMD往往既昂贵又笨重目前业界尚没有什么好的办法让消费者能够接受。
行业竞赛及技术发展路径
开发这种新数字界面的流行版本的竞赛正在进行吸引了科技巨头和新贵发明家。投资者正在将资金投入可穿戴设备的开发押注运行AR的HMDhead-mounted displays最终会撕裂手机和平板电脑市场。消费者口袋里的界面指手机或其他移动设备将被AR界面所取代人们会像戴太阳镜一样不假思索地戴上并继续戴着。
在这个Spotlight软件包中我们描述了企业如何使用AR来改进可视化、指导和交互。这些相同的功能将使HMD成为许多产品和数据形式的消费者界面消费者将使用手势和语音命令来访问
1、有关他们周围的机器和设备包括电器的信息并与之互动
2、音频系统
3、以及家庭供暖、制冷、照明和报警系统。
智能眼镜将引导人们环游世界让他们随时随地在虚拟屏幕上发出指示我该如何更换轮胎、指示地铁口在哪里甚至游客信息这个标志用我的语言写着什么。
下一代可穿戴设备会是什么样子
谷歌率先推出谷歌眼镜这是一项富有远见的努力但由于各种原因而停滞包括高成本和隐私问题。微软随后推出了HoloLens许多人认为它很有前景但它很贵3000美元视野很窄而且有点笨重。与其说是一副眼镜不如说是一个耳机。HoloLens可能足以用于某些商业应用但尚未准备好供消费者使用。众所周知隐秘的苹果公司据传正在开发用户友好的智能眼镜2017年年中推出的用于AR应用程序的ARKit开发软件以及2017年秋季推出的支持AR的iPhone X都暗示了这种可能性。谷歌最近发布了一款改进的Glass并推出了ARCore这是对ARKit的直接回应。许多其他公司也在涌入这个市场。其中包括Magic Leap一家已经筹集了1.4美元的初创公司 亿美元用于开发头戴式虚拟视网膜显示器三家公司正在融合类似太阳镜的概念Osterhout设计集团ODG、Vuzix和Meta。 赌注很高。无论谁在眼镜大战中获胜都将控制一项技术该技术将改变人们与数字和物理世界的互动方式——远远超过十年前的iPhone。在下一轮移动设备军备竞赛中世界上最有价值公司的头衔可能会被争夺。
作者介绍 数字化营销工兵观察 - 主要观点来自MIT技术博客本文有删减
LED和它们的有机对应物正在变得非常微小。
谷歌眼镜发布于2013年是一款的增强现实耳机原型具备了一炮而红的条件。它承诺可以直观、免提地访问智能手机最重要的功能——视频录制、导航甚至电子邮件。忘记触摸屏和按钮吧计算机的未来就在你的脸上。虽然Glass在概念上很漂亮但穿着起来很尴尬很难在户外展现出清晰明亮的形象。然后是“玻璃洞”的反弹。显示器的尺寸使佩戴者很容易在人群中被发现至少有两次导致肢体冲突。其影响显而易见。免提增强现实AR在纸面上很有趣但随着大型科技公司影响力的紧张局势加剧它无法克服让人们看起来像赛博朋克电影中的临时演员的耻辱感。
现在十多年后谷歌设想的未来——以及更多——即将成为现实。微型新显示器有些小到可以放在指尖将包含微型LED和微型OLEDOrganic LEDs。他们将推出一波耳机即使是最狂热的AR怀疑论者也可能会改变主意。
苹果2024年2月2号在北美发布的Vision Pro正在引领这一变革——尽管它可能不会动摇赛博朋克的审美观。这款全封闭式耳机有点让人想起滑雪护目镜旨在将AR和虚拟现实VR相结合苹果称之为“空间计算”。 Vision Pro通过缩小产品范围避免了谷歌眼镜面临的一些问题。苹果公司希望这款耳机能取代电脑、平板电脑和电视尽管只能在家里或办公室使用。更多详细资料参考推荐阅读1 和推荐阅读2 真正的创新在于内部一对不比邮票大的微型OLED显示器将4K分辨率封装在1.3英寸见方的屏幕上。每个显示器包含1100多万个像素间隔仅6.3微米小于人类红细胞的直径。
这是一次了不起的升级。苹果的Vision Pro与Meta Quest 3和HTC Vive XR Elite一样使用相机在内部显示器上复制外部世界这是一种被称为“穿越混合现实”的技术。但它的竞争对手使用的液晶显示器缺乏清晰度无法忠实地再现你周围的世界因此本应简单的任务比如看一眼手写笔记可能会很困难。
人们普遍认为Vision Pro的像素密集显示器是索尼半导体解决方案集团多年工作的结晶。该部门的微型OLED冒险最初集中在索尼SLT-A77等相机的彩色高分辨率数字取景器上。该组织还为索尼于2011年推出的头戴式设备HMZ-T1个人3D查看器制作了它们将其定位为一种类似电影院的观看视频的体验。
HMZ-T1耳机在3D电影中表现最好这被证明是一种时尚。但索尼并没有放弃微型OLED它在2018年宣布了一款0.5英寸的微型OLED显示器将像素之间的距离从7.8微米缩小到6.3微米与Vision Pro中的大型显示器相同这一创新是由于滤色器更接近OLED的发光有机材料而实现的。对于如此小的显示器从红色、蓝色和绿色子像素发射的光的角度的任何细微变化都会影响颜色性能。移动滤色器可以提高每个像素的视角从而在不影响图像质量的情况下实现更小的显示。
微型OLED得益于由有机膜制成的发光二极管的一些传统强度。每个像素都是自发光的这意味着当它“关闭”时它的亮度为零。大多数耳机中的LCD无法实现这一点因此较暗的场景会发出朦胧的灰色光芒。当微型OLED打开时它们就打开了。Vision Pro的显示器的峰值亮度为5000尼特(nit)这是业界常用的亮度衡量标准。这比Meta的Quest 2提高了50倍后者只命中100尼特。
Vision Pro可能会加快微型OLED技术的采用。但是尽管这些微型OLED有很多优点但仍有一些缺点。马萨诸塞州Westborough的显示器公司Kopin的首席执行官Michael Murray指出微型OLED显示器非常适合电影等运动图像但有时不太适合静态文本——他说这也是Meta的Quest耳机一直使用LCD的原因。虽然微型OLED显示器可以很亮但其内部的有机分子会随着时间的推移而降解这种现象被称为老化。微型OLED也未能完全解决谷歌眼镜的设计问题显示器得到了改进但耳机更显眼。推荐阅读3
幸运的是微型LED提供了一种解决方案。
如果要大规模使用必须把产品做到更小 - 真正的微观
微型OLED和微型LED显示器在细节上有所不同但它们的生产有着广泛的相似之处。两者都将提供结构和电源的硅“背板”与产生可见光的显示器“前面板”配对。每种都是根据所使用的前平面类型命名的在微型OLED显示器的情况下是一层响应电流发光的有机材料在微型LED的情况下是一个由半导体制成的非常小的电子二极管阵列。
微型LED显示技术不如微型OLED成熟但可能性很诱人。Murray说“微型LED恰好是世界上最好的。”。“它的显示质量最好寿命长没有老化问题亮度高你可以控制……这就是未来的发展方向。”
1. Mojo Vision - 柔性透明AR显示屏隐形眼镜
总部位于加利福尼亚州萨拉托加的显示技术公司Mojo Vision是最早意识到LED在微型设备中潜力的公司之一。它在2020年凭借带有柔性透明AR显示屏的隐形眼镜掀起了波澜。此后该公司放弃了隐形眼镜只专注于显示器。2023年Mojo Vision展示了每英寸28000像素的微型LED显示器。计算得出的像素间距两个相邻像素中心之间的距离仅为1.87微米比一些细菌小是Apple Vision Pro的三分之一。
Mojo Vision希望在2024年初准备好彩色微型LED原型。 这种极端的像素密度是微型LED设计中基本转变的结果。第一批微型LED显示器是用一种名为“质量转移”的技术制造的。红色、蓝色和绿色LED在晶圆上生产并一个接一个地转移到显示基板上这种技术仍用于制造更大的显示器。但小型微型LED阵列如Mojo Vision生产的阵列采用了单片式方法微型LED和硅背板在生产管道中粘合就像用于制造尖端计算机芯片的生产管道一样。
2. Apple Vison Pro - 苹果需要说服开发者为其耳机开发应用程序 将2D iPhone和iPad应用程序移植到3D沉浸式显示器上的工作可能比它的价值更麻烦。
目前大多数单片微型LED显示器都是单色的这意味着它们显示单一的颜色通常是红色、蓝色或绿色。但全彩微型LED显示屏就在眼前。Mojo Vision希望在2024年初准备好彩色微型LED原型其竞争对手之一、总部位于上海的Jade Bird Displays通常缩写为JBD已经展示了一款像素间距为5微米的功能性彩色微型LED原型机比Mojo Vision所希望的要大但比苹果的Vision Pro要小。 2024年1月10日Mojo Vision宣布使用其专有的高性能量子点QD和集成工艺成功将红、绿、蓝RGB子像素集成到同类单板中。概念验证集成了直径为1.3微米的基于红色和绿色QD的子像素与直径为1.3毫米的原生蓝色子像素相邻证明了该公司开发单面板RGB微型LED显示器的可行性。这一里程碑标志着微型LED技术及其在增强现实AR设备中的应用取得了重大进展以在不同的户外环境中实现最高性能。推荐阅读4
该公司专注于200毫米和300毫米晶圆级的蓝色微型LED再加上其专有的高性能QD技术使显示行业转向更具可扩展性和商业化的解决方案。目前市场上可买到的QD设计用于LCD等传统显示器在高光照条件下基本上缺乏AR眼镜所需的可靠性。
Mojo Vision首席执行官Nikhil Balram表示“Mojo Vision的强大QD专有工艺解决了在创建单面板RGB显示器时实现高亮度和耐用性的常见行业挑战。”。“这一过程确保了该技术的可靠性将高图像质量与效率和寿命相结合。随着公司开发配备人工智能AI的可穿戴设备和智能眼镜微型LED能够实现更好的显示分辨率、亮度、对比度和动态范围这对于渲染详细图像和支持颠覆性行业所需的高级图像识别至关重要。”
更小、更密集的像素的主要好处是在任何给定分辨率下都可以减小显示器的尺寸这反过来又可以减小AR耳机的尺寸和重量。例如JBD的单色AmuLED系列在木匠蚂蚁可以背在背上的显示器上实现了640 x 480的分辨率——还有多余的空间。
微型LED在亮度方面也取得了巨大的胜利。Murray说这个范围从180万到300万尼特不等“它会把你眼睛的视网膜撕裂让你终身失明。”相比之下最亮的OLED显示器目前的峰值约为15000尼特。
永久性眼睛损伤的可能性似乎是一个奇怪的好处但不用担心——没有人会直接看微型LED。将显示器直接放在前面会遮挡佩戴者对现实世界的视线因此许多AR设备将显示器放在侧面。然后波导重定向来自偏移显示器的光使其可见。事实证明这一过程效率极低尤其是对于像Magic Leap 2和Vuzix Blade 2这样的现代AR眼镜它们通过多个像镜子一样排列的波导来聚焦和重定向光线。
Niantic增强现实硬件主管Michael Miller表示“效率大约是5%到10%。”。“如果你有一个3000尼特的显示器你会得到300尼特。你可以在上面放一个深色的镜头这样你就可以在户外使用它但这还不够好。”
由微型LED构建的显示器应该能够通过波导的挑战并且仍然足够亮可以在看起来像处方的透明镜片上观看。
如论如何要把成本降下来 - 卓越的性能卓越的成本
拥有高端技术的头戴耳机如已经推出的Vision Pro击败了大众市场VR耳机的性能。它们也更贵Vision Pro的零售价为3499美元。或许有人因为这个太贵而要指责厂家。
Murray说每台微型OLED显示器的制造成本可能为400美元。“如果你正在构建一个Meta Quest或类似的东西你需要两个”他说“而你的底线成本已经是800美元了。”
这么小的显示屏上贴着这么大的价格标签可能看起来有些奇怪。毕竟OLED显示器是一种成熟的技术可以在全球数亿部智能手机、平板电脑和电视中找到。LED更是无处不在只要拨动附近的电灯开关就能看到一个正在工作。这些都是在许多价格合理的设备中发现的众所周知的技术。
HMDMD Model 3耳机 HMDmd的CR3型耳机是专门为外科医生设计的。
Vuzix眼镜放在智能手机上 与其他AR眼镜一样Vuzix Blade 2通过多个波导将光线从侧面重定向到正面。 然而在这种小规模上建造显示器不再是工厂的工作。它需要一个代工厂——一个专门的芯片制造设施。
随着制造商转向在更大的硅片上制造显示器成本可能会下降。更大的晶片更贵但每个晶片可以封装更多的显示器这降低了每个显示器的成本。微型OLED制造商正在从8英寸晶圆转向12英寸晶圆这是大批量尖端硅制造的标准。微型LED生产还不太成熟一些公司依赖低效的4英寸晶圆。
生产具有微型OLED和微型LED所能达到的极端像素密度的可用显示器是一项挑战。根本问题是你可能不止一次看到的缺陷“死”像素。一个死像素显示一种颜色——通常是完美的黑色或明亮、耀眼的白色——并拒绝对显示信号做出响应。对于像素可能相隔500微米的智能手机显示器来说避免这种缺陷已经很困难了。有了单片微型LED有史以来生产的最小、最密集的显示器硅上最轻微的缺陷或最薄的碎片都会使显示器变得无用。
“这是可怕的数学”默里说。“完成后可用显示器的数量可能是你开始使用的可用硅的十分之一。”换句话说一块硅片90%以上可能会被浪费。然而生产微型LED显示器的公司仍然支付整个晶片的费用这给每个显示器增加了巨大的成本。
Micro LED的先驱们正在投资于减少生产步骤的工具和工艺。这一点至关重要因为生产过程越复杂引入缺陷的风险就越高。
比利时显示器开发商Micledi的CTO Soeren Steudel非常关注这个问题。该公司已与半导体制造商GlobalFoundries合作并计划将生产转移到那里以降低成本。Steudel说“微型LED还不是一个成熟的产品。10年前这是一个疯狂的梦想现在第一批公司有了演示。”。“现在的问题是如何在没有缺陷的情况下批量生产”
增强现实终于成为主流
生产微型OLED和微型LED显示器的难度很高但这些问题值得解决。这些显示器可以使AR成为人们在日常生活中可以轻松快速访问的虚拟空间——不仅因为这些显示器看起来更逼真还因为小、薄、高质量的显示器让工程师可以更自由地定制耳机的外观。
微型OLED的影响已经很明显了。Kopin为HMDmd的CR3型号一种专为外科医生设计的耳机和国防项目生产显示器如M1艾布拉姆斯主战坦克的AR武器瞄准镜。另一家AR先驱XReal最近发布了Air 2耳机该耳机搭载索尼微型OLED显示屏。未来可能会更加引人注目。这种显示器的极高亮度、小巧的尺寸和低功耗可能会开启人们对轻盈、有吸引力、完全透明的AR眼镜的梦想这种眼镜不会立即从传统眼镜中脱颖而出。
Steudel说“人们想使用消费型的增强现实产品。消费增强现实意味着你有一副轻便的眼镜可能有50克而且你看起来不像达斯·维德。”。Vuzix是轻量级VR耳机的领导者它通过Ultralite实现了这一点Ultralite是一个于2023年推出的原型平台使用微型LED技术提供了重量仅为38克的光滑、纤薄的眼镜。
增强现实仍然需要它的疯狂抢购时刻 —— 一款易于使用的设备的首次亮相它提供了不可抗拒的好处。更好的显示器将因为AR而被广泛使用。这是因为它能提供明亮、清晰、令人信服的效果最重要的是使用起来很愉快。
文末提供了两篇中国AR/VR产业的行业调研报告也请参考。推荐阅读5 6
原文及推荐阅读
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These miniscule pixels are poised to take augmented reality by storm | MIT Technology ReviewLEDs and their organic counterparts are getting truly tiny. This could be the moment AR companies have been waiting for.https://www.technologyreview.com/2023/12/20/1084518/micro-leds-micro-oleds-augmented-reality-ar/推荐阅读4 - 2024年1月10 日Mojo Vision利用专有量子点技术实现单面板RGB微型LED的突破
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The Battle of the Smart GlassesMoney is pouring into development.https://hbr.org/2017/11/the-battle-of-the-smart-glasses?abseriesnav-spotlight
