文/VR陀螺

近日，XREAL One Pro 正式在國內(nèi)市場上市。作為 XREAL 首款集自研含量較高的產(chǎn)品，從空間計(jì)算芯片 XREAL X1 到“X Prism”光學(xué)，XREAL 向外界不斷傳遞它想要以「AR技術(shù)」做差異化品牌標(biāo)簽的決心。

XREAL One Pro 售價(jià)高達(dá) 4299 元，是目前市面上最昂貴的分體式 AR 眼鏡之一。它所承載的，是 XREAL 當(dāng)前所能達(dá)到的技術(shù)高度，也是其對下一代 AR 眼鏡形態(tài)的階段性探索成果。

在 XREAL 看來，目前，XREAL 的 AR 產(chǎn)品有兩個(gè)方向：一是通過「空間顯示」為現(xiàn)有計(jì)算設(shè)備提供 3DoF 的空間便攜顯示器；二是沉淀「空間計(jì)算」，為未來 AR 體驗(yàn)筑基，并提升空間顯示的三維體驗(yàn)。

一、57°視場角的背后：自研X Prism光學(xué)引擎

XREAL One Pro 整體采用墨鏡造型，雖然 91 克的整機(jī)重量在參數(shù)上并不算輕，但得益于均衡的前后配重與具備緩沖效果的空氣鼻托，實(shí)際佩戴時(shí)壓力分布均勻，長時(shí)間使用也不易產(chǎn)生明顯的壓迫感。此外，其鉸鏈支持小幅外擴(kuò)，能更好地適配不同頭圍的用戶。

該產(chǎn)品最引人注目的參數(shù)無疑是其高達(dá) 57° 的視場角，這一指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，主要?dú)w功于其全新的自研 X Prism 光學(xué)引擎。

從光機(jī)形態(tài)的入眼面來看，XREAL One Pro 的光學(xué)透鏡類似于兩個(gè) Birdbath 光學(xué)模組的組合（倒三棱柱+正三棱柱）。

X Prism 光學(xué)引擎（圖源：XREAL）

這就是 XREAL 自研的「X Prism」光學(xué)方案，其光路可以大致解構(gòu)為：光線從 Micro-OLED 微顯示屏發(fā)出后，首先在棱鏡內(nèi)部利用全內(nèi)反射進(jìn)行一次或多次折疊傳播，隨后被一個(gè)功能上等同于 Birdbath 合光器的內(nèi)置半透半反面，反射并放大至人眼。整個(gè)棱鏡的內(nèi)外表面均被設(shè)計(jì)成復(fù)雜的自由曲面，用于在緊湊結(jié)構(gòu)內(nèi)精確控制折疊光路、實(shí)現(xiàn)高倍率放大并校正像差。

圖源：XREAL

具體來看（基于 XREAL 光學(xué)專利解析，具體落地應(yīng)用上可能存在一定出入）：

1. 光線從像源出發(fā)，進(jìn)入第一棱鏡：
像源發(fā)出的光線，首先從第一棱鏡的第一表面入射到第一棱鏡內(nèi)部。

2. *第一棱鏡內(nèi)的光線傳播：
進(jìn)入第一棱鏡的光線在棱鏡內(nèi)部經(jīng)過至少一次
**全反射**
（利用棱鏡材料與空氣的折射率差異，滿足全反射條件），隨后被位于第一棱鏡第二表面的第一膜層（可反射和透射光線）反射。

3. 從第一棱鏡出射，進(jìn)入第二棱鏡：
經(jīng)第一膜層反射后的光線，從第一棱鏡的第三表面出射，隨后從第二棱鏡的第一表面（靠近第一棱鏡第三表面）入射到第二棱鏡內(nèi)部。

4. 經(jīng)過第二棱鏡和透鏡，到達(dá)第二膜層：
**光線在第二棱鏡內(nèi)傳播后進(jìn)入透鏡，穿過透鏡后被位于透鏡遠(yuǎn)離第二棱鏡一側(cè)的第二膜層（可反射光線）反射。

5. 反射光線折返，最終出射入眼：
經(jīng)第二膜層反射的光線沿原路徑折返，依次經(jīng)過透鏡、第二棱鏡的第一表面、第一棱鏡的第三表面，到達(dá)第一棱鏡的第二表面，最終通過第一膜層透射而出，進(jìn)入人眼。

相對而言，傳統(tǒng)的 Birdbath 的光學(xué)方案的核心工作原理相對簡單，像源由微型顯示器發(fā)出，經(jīng)由偏振分束器反射至一塊半透半反鏡，最終放大并反射進(jìn)入人眼。

在近眼顯示光學(xué)中，針對微顯示器而言，理論上光線反射的次數(shù)越多，出瞳擴(kuò)展的范圍就越大，但同時(shí)會(huì)伴隨光能損耗增加、像差校正難度上升。不過，在 「X Prism」中，由于存在「全反射」（在上方專利圖中，標(biāo)注 E 的地方為全反射），僅有兩部分的光效損失，做到了和 BB 方案類似的亮度表現(xiàn)。所以，XREAL One Pro 最終入眼亮度達(dá)到了最大 700 尼特。

全新的光學(xué)傳遞路徑，也讓 XREAL One Pro 在光機(jī)模組上做到了“更薄”。據(jù)稱，其相對于上一代光機(jī)，減少了 41% 的厚度。

XREAL One Pro 采用了索尼 0.55 英寸的 Micro-OLED，單眼分辨率為 1920×1080，PPI 為 4032，在 57 度 FOV 的配置下，其 PPD 估算為 45。在同等像素密度的條件下，雖然 FOV 的增大，會(huì)導(dǎo)致 PPD 下降，不過，在實(shí)際體驗(yàn)中，其畫面清晰度尚可。此外，畫面色彩飽滿，黑暗環(huán)境下對比度優(yōu)異，無明顯畸變。最高 120Hz 的刷新率，也讓畫面低延遲、順滑無撕裂感。

手機(jī)拍攝畫面，畫質(zhì)已被壓縮，請以實(shí)際體驗(yàn)為準(zhǔn)

值得注意的是，在一些高對比度的特定場景下，例如白底黑字的文檔，畫面的最邊緣處可能會(huì)觀察到輕微的“藍(lán)色條紋”現(xiàn)象（或?yàn)楣鈱W(xué)色散導(dǎo)致）。不過，該現(xiàn)象僅在屏幕邊緣出現(xiàn)，在核心的觀影、娛樂等色彩豐富的場景中，肉眼幾乎無法察覺，整體畫面的純凈度和視覺沉浸感依然保持了很高的水準(zhǔn)。

手機(jī)拍攝畫面，畫質(zhì)已被壓縮，請以實(shí)際體驗(yàn)為準(zhǔn)

相對于 50 度 FOV 的 XREAL One 而言，XREAL One Pro 的 57 度的提升相對明顯，整體虛像畫面尺寸更大。前者的 50 度 FOV 在默認(rèn)等效 4 米距離下虛擬屏幕尺寸為 147 英寸，而后者的 57 度 FOV 在默認(rèn)等效 4 米距離下虛擬屏幕尺寸可達(dá) 171 英寸。

為保證不同光線環(huán)境下的視覺體驗(yàn)，兼顧沉浸顯示與環(huán)境感知，XREAL One Pro 還配備了電致變色鏡片，支持智能/手動(dòng)調(diào)節(jié)鏡片透光度。

在懸停模式（3DoF）下，當(dāng)用戶看向虛像畫面時(shí)，電致變色鏡片會(huì)自動(dòng)「加深色」，當(dāng)用戶看向物理世界時(shí)，鏡片則會(huì)自動(dòng)「變通透」。由于電致變色時(shí)間極快，肉眼較難感知變化，這一無感的微妙設(shè)計(jì)可以說是非常人性化。

手動(dòng)調(diào)節(jié)電致變色

除了視覺上的精進(jìn)，一體化的佩戴體驗(yàn)同樣離不開聽覺的優(yōu)化。音頻體驗(yàn)方面，經(jīng) Bose 調(diào)校的開放式揚(yáng)聲器單元音質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)良，中高頻清晰，層次感豐富。此外，通過“遠(yuǎn)場消音”聲學(xué)技術(shù)，XREAL One Pro 還能有效控制聲音外溢。根據(jù)實(shí)測，在設(shè)備音量控制于 30% 時(shí)，距離佩戴者 50 厘米外便幾乎聽不到聲音，保障了在辦公室等半開放環(huán)境下的使用隱私。

二、X1空間計(jì)算芯片帶來“視覺”新變量

通過搭載 XREAL X1 空間計(jì)算芯片，XREAL One Pro 構(gòu)建起從數(shù)據(jù)采集到圖像渲染的完整端到端獨(dú)立處理鏈路。在這套新架構(gòu)中，從眼鏡 IMU 獲取運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，到 X1 芯片完成復(fù)雜的姿態(tài)解算與圖像矯正，再到顯示端直接渲染畫面，所有計(jì)算任務(wù)均在眼鏡端閉環(huán)完成。

相比傳統(tǒng)方案，其將信號(hào)處理節(jié)點(diǎn)從 6 個(gè)大幅縮減至 3 個(gè)，數(shù)據(jù)傳輸路徑也從 5 條精簡為 2 條，最終實(shí)現(xiàn)了延遲的降低與可靠性的提升。

圖源：XREAL

（—）X1芯片賦能：實(shí)現(xiàn)端側(cè)渲染與顯示參數(shù)自由調(diào)節(jié)

借助 X1 的算力，XREAL One Pro 實(shí)現(xiàn)了設(shè)備端的 OSD 菜單，實(shí)現(xiàn)了端側(cè)硬件級(jí)的加速渲染。用戶可通過鏡腿按鍵直接調(diào)整屏幕尺寸、距離、亮度等參數(shù)，擺脫了對手機(jī) App 的依賴。

具體來看，XREAL One Pro 在畫面尺寸上可以自由調(diào)節(jié)，支持從 34 英寸到 556 英寸的多個(gè)選擇，還能調(diào)節(jié)屏幕比例，實(shí)現(xiàn)超寬屏模式（21:9/32:9），此外，還支持從 1 米到 10 米的虛像距離調(diào)節(jié)。

XREAL One Pro 優(yōu)秀的視覺體驗(yàn)，不僅僅得益于 X Prism 光學(xué)引擎，還有 XREAL X1 芯片帶來的畫質(zhì)增強(qiáng)算法，超低的 M2P 延遲壓縮至約 3 毫秒，是實(shí)現(xiàn)畫面“無抖動(dòng)、無拖影”的物理基礎(chǔ)，從根本上解決了傳統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定性問題。

（二）優(yōu)化暈動(dòng)癥：原生低延遲3DoF的價(jià)值

在體驗(yàn) XREAL One Pro 的過程中，最直觀的感受之一便是「暈動(dòng)癥」得到了有效抑制，這是決定用戶能否長時(shí)間佩戴的關(guān)鍵。這種舒適感的提升，主要源于兩個(gè)方面：首先，產(chǎn)品本身具備高清晰度、高刷新率的顯示基礎(chǔ)，并支持用戶自由調(diào)節(jié)畫面尺寸與距離，避免了因視覺疲勞引發(fā)的不適；其次，也是更核心的一點(diǎn)，是其原生支持低延遲的 3DoF 觀影模式。

人類的平衡感知依賴于視覺系統(tǒng)（觀察環(huán)境變化）和前庭系統(tǒng)（內(nèi)耳感知頭部運(yùn)動(dòng)）的協(xié)同工作。當(dāng)兩者信息不一致時(shí)（例如頭部轉(zhuǎn)動(dòng)但視覺畫面未同步更新），大腦會(huì)因接收矛盾信號(hào)而產(chǎn)生眩暈感。

0DoF （云臺(tái)模式）好比有人在你眼前舉著一張照片，無論你的頭怎么晃動(dòng)，這張照片都死死地貼在你的眼前。你的大腦會(huì)本能地覺得“這不正?！?。3DoF （懸停模式）
則像是在你面前的墻上掛了一幅畫。你可以自由地轉(zhuǎn)頭欣賞畫作的細(xì)節(jié)，也可以隨時(shí)移開視線再轉(zhuǎn)回來，這完全符合我們的日常生活。

此外，通過配件 XREAL Eye 攝像頭模組，XREAL One Pro 還能實(shí)現(xiàn)第一人稱的攝像、虛實(shí)融合錄屏以及最重磅的 6DoF 定位追蹤模式?；?6DoF 空間定位，XREAL One Pro 可實(shí)現(xiàn) 6DoF 空間懸停畫面。

圖源：XREAL

三、結(jié)語

在“AI 拍攝眼鏡”愈演愈烈，試圖通過多模態(tài) AI 的價(jià)值換邁向消費(fèi)市場的當(dāng)下，XREAL 選擇了一條更難的路。通過自研「X Prism」光學(xué)引擎和「X1」空間計(jì)算芯片的垂直整合，試圖將現(xiàn)有技術(shù)框架下的核心能力——“空間顯示”與“空間交互”的基準(zhǔn)線強(qiáng)行拉高。

然而，這種對技術(shù)的“不妥協(xié)”也帶來了現(xiàn)實(shí)的商業(yè)挑戰(zhàn)。4299 元的定價(jià)，在光學(xué)性能沒有特別大的突破的情況下，可能對于打入 C 端市場來說，是一個(gè)不小挑戰(zhàn)。作為對比，目前 BB 方案的不少 XR 觀影娛樂眼鏡的產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)在千元價(jià)位徘徊了。

事實(shí)上，基于現(xiàn)有的供應(yīng)鏈技術(shù)，一體式 AR 眼鏡光波導(dǎo)方案的實(shí)現(xiàn)并非難事，但限制于光波導(dǎo)方案的較低的光效以及 Micro-LED 的低分辨率，在顯示質(zhì)量上仍難與現(xiàn)有的 BB 方案類分體式光學(xué)競爭。

XREAL One Pro 解答了「便攜屏」“能做到多好”的問題，但“用戶為何非買不可”的根本性難題，可能我們還需等待 XREAL 與谷歌合作的 Project Aura，看谷歌 Android XR 系統(tǒng)生態(tài)，如何撬動(dòng)萬億 AR 硬件市場。