蘋果Vision Pro 會是未來嗎？放在今天依然是一個極具爭議的問題，甚至在Vision Pro 正式推出發售之後，可能也很難達成共識。另一個毫無疑問的現實是，不管是VR、AR 還是MR，XR 頭顯還有很多需要攻克的技術和工程難題。就說如今，頭顯稍一用久容易頭暈的問題還是存在，這就涉及到了方方面面的問題，包括屏幕分辨率、延遲、亮度以及焦距等，本質上還是大腦不覺得畫面足夠“真實”。

雖然蘋果CEO 庫克在發布Vision Pro 時將其譽為開啟空間計算時代的“革命性產品”，但實際上Vision Pro 也不是很“空間”，至少還無法調節焦距，用戶看到的畫面始終聚焦在一個固定的焦距處，容易導致眼睛疲勞。

不過就在8 月6 日開始的計算機圖形學頂級年度會議SIGGRAPH 2023 上，Meta 就展示了兩台原型頭顯—— Butterscotch Varifocal 與Flamera。當然，我們與其將這兩台頭顯視為產品原型，不如看成Meta 正在探索的兩種技術的展示。

Butterscotch Varifocal 與Flamera，圖/Meta

值得在意的是，Butterscotch Varifocal 將展示接近視網膜的分辨率和變焦光學器件，而Flamera 則證明了一種實現“透視”真實世界的全新方法。

儘管Meta 表示這些原型頭顯上的是技術“可能永遠不會進入消費級產品”，但或許也會通向VR、MR 乃至AR 的未來。

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從25cm 到無限遠

真正的“空間”

SIGGRAPH 對大眾來說可能名聲不顯，但卻是計算機圖形學的頂會，除了論文、學術界與產業界的合作交流，每年都會有研究團隊在會上展示計算機圖形硬件和軟件方面的突破。

去年的SIGGRAPH 大會上，Meta 就展示了一款HDR 頭顯原型Starburst，峰值亮度達到了驚人的20000 nit。作為比較，蘋果Vision Pro 的峰值亮度傳聞達到了5000 nit，其HDR 顯示效果已經讓一眾體驗者相當驚艷。

然而相比Starburst 上的超高亮度，今年兩個頭顯原型上的技術還是更讓人在意一些。

對頭顯有一定了解的讀者應該都知道一個參數——PPD（角分辨率，即視場角中每度的像素數），類似於手機上我們常說的PPI（每英寸像素），關乎實際入眼畫面的精細程度。總而言之，如果說手機屏幕的PPI 達到326 以後就能稱為“視網膜級”，那在頭顯產品的屏幕上，一般認為PPD 要達到60 才能達到“視網膜級”的視覺效果。

Vision Pro 和庫克，圖/蘋果

但在現實中，即便是搭載索尼單眼4K（雙眼8K）Micro OLED屏幕的Vision Pro，參照Meta Quest Pro（22 PPD）進行估算，距離60 PPD 也還有一定的差距。

蘋果官方宣稱Vision Pro 屏幕共有2300 萬像素（雙眼），是Meta Quest Pro 屏幕像素的三倍多，但具體到每度視場角看到像素數，即PPD，倍數肯定要小於分辨率的倍數，技術社區Hacknews 上有人計算得出Vision Pro 應該在34 PPD 左右。

而Butterscotch Varifocal 在上一代原型機的基礎上，不僅擴大了視場角，說是也實現了視網膜級別顯示的60 PPD，但要如何實現如此高像素密度的顯示屏幕以及算力驅動，目前還不得而知。

同時還有一個對業界來說可能更加重要的技術——變焦。

包括Vision Pro 在內，目前所有已知的頭顯的畫面都是固定焦距（通常是1m），屏幕光線沒有深度信息，輻輳和調焦的位置發生了分離，從而產生視覺輻輳調節衝突（VAC 問題），引發視覺疲勞、暈眩等問題。

與之相對，實現變焦可以讓VR 體驗變得更加真實，視覺上的使用感受也會更舒服。而從Meta 放出的視頻來看，Butterscotch Varifocal 顯然是加入了變焦電機，再配合眼動追踪技術，實現了25cm 到無限遠的自動變焦調節。

變焦電機，圖/Meta

事實上，不少廠商都嘗試在頭顯設備中實現動態變焦的效果，至少從2019 年開始，蘋果就一直在探索動態變焦顯示技術，其中一種方向就是多透鏡的Pancake 方案，通過調整透鏡折射率來調節焦距。早前傳聞中Vision Pro 就會採用這項技術，但目前來看並沒有用上。

至於即將展出的另一台頭顯原型Flamera，則是在目前主流的彩色透視方案外，開闢了一條新的技術路線。

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彩色透視的未來

一定要大算力？

眾所周知，Vision Pro 和Quest Pro 都是通過對外的攝像頭拍攝真實世界，再將畫面“拼接”顯示在內側屏幕上，實現用戶戴著頭顯也能看到周圍環境，甚至實現AR 體驗。

說起來容易，實現難度極高，Quest Pro 全彩透視的糟糕體驗就曾被近眼顯示專家Karl Guttag 炮轟。Vision Pro 目前來看完成度要比前者更高，此前雷科技的文章中，我們就綜合了國內外體驗者的說法：

“雖然與人眼觀看真實世界還有明顯差距，但Vision Pro 不仔細看已經非常接近了，轉頭也感受不到明顯的延遲。”

圖/蘋果

唯一的問題是，不管是蘋果宣傳視頻中的人物，還是首批體驗的媒體和博主，基本都是在固定位置上體驗Vision Pro，只能證明Vision Pro 在靜態下已經有了足夠優秀的表現。但當人走動起來，一切計算都會變得更難、更複雜。

這也引出了目前主流方案的問題，由於這些攝像頭與用戶真正的眼睛位置不同，必須使用圖像處理算法以及大量算力來重新“拼接”攝像頭拍到的畫面，然後顯示到屏幕上。這個過程會增加延遲，還會導致視覺偽影。

Flamera 則是想通過一種全新的光學設計，直接捕捉與肉眼看到相同的光線。

“通過從頭開始設計頭顯，而不是修改現有設計，我們最終得到了看起來非常獨特的設計，但可以實現更好的圖像質量和更低的延遲。”Meta 科學家Grace Kuo 說。

Flamera，圖/Meta

按照Meta 公佈的工作原理，Flamera 與傳統光場攝像頭不同，在陣列中每個透鏡後面都放置了一個孔徑（相當於光圈）。這些孔徑物理上阻擋了不必要的光線，只有需要的光線能夠到達眼睛，同時將有限的傳感器像素集中在光場的相關部分，從而產生更高分辨率的圖像。

工作原理，圖/Meta

最後，原始傳感器數據最終看起來像小圓點，每個圓點只包含頭顯外部物理世界“視圖”的一部分。Flamera 將進行重新排列，估計一個粗略的深度圖，實現基於深度的圖像重建。

得益於此，Flamera 理論上可以實現更低的延遲和更少偽影的透視效果。換句話說，通過頭顯看到的畫面更接近真實的物理世界，實現更好的MR 體驗。

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寫在最後

Butterscotch Varifocal、Flamera 上的技術會改變頭顯的技術路線嗎？眼下可能都還很難判斷。

就像前文所提，Meta 也明白，這兩台頭顯原型更多是承擔了技術展示的需求，距離解決工程實現問題和量產還有很長的路。

同時Meta 也沒有“把雞蛋放在一個籃子裡”。並沒有跡象表明要專注在變焦電機與無重投影的技術路線上，變焦電機的機械式方向始終存在可靠性方面的問題，不僅是面向消費者需要得到足夠的信任，在量產環節上可能也要面對更大的挑戰。

在此之前，已經有太多消費電子產品證明了“機械” 這條路上的坑，比如全面屏進程中的升降式鏡頭。

倒是無重投影確實給MR 提供了一種很新的思路，可以避開對算力的高要求，同時減少延遲和視覺偽影。懸念在於實現的難度和效果，這可能就需要等到日後才能見分曉了。