อุตสาหกรรมความเป็นจริงเสริม (Augmented Reality) กำลังยืนอยู่ในจุดเปลี่ยนสำคัญ ขณะที่โซลูชันออปติคัลที่เป็นนวัตกรรมกำลังขับเคลื่อนเทคโนโลยีนี้ไปสู่การยอมรับในตลาดหลัก ศูนย์กลางของการเปลี่ยนแปลงนี้คือสถาปัตยกรรม AR แบบหนึ่งต่อสอง ซึ่งเป็นแนวทางที่ปฏิวัติวงการที่ใช้เอนจินออปติคัลเพียงตัวเดียวในการขับเคลื่อนจอแสดงผลสองตา เปลี่ยนแปลงวิธีการออกแบบและผลิตแว่นตา AR อย่างพื้นฐาน
 |
|---|
| แว่นตา AR กรอบสีดำที่เป็นนวัตกรรมซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของการเปลี่ยนแปลงในเทคโนโลยี AR |
การเติบโตของสถาปัตยกรรม AR แบบเอนจินเดียว
การออกแบบแบบหนึ่งต่อสองแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์จากระบบเอนจินคู่แบบดั้งเดิมที่ต้องการชิ้นส่วนออปติคัลแยกต่างหากสำหรับแต่ละตา แนวทางที่เป็นนวัตกรรมนี้ใช้เอนจินออปติคัลเพียงตัวเดียวพร้อมโครงสร้างเกรตติ้งพิเศษที่แยกแสงเพื่อให้ได้การแสดงผลแบบสองตา แนวคิดนี้ถูกแนะนำครั้งแรกโดย Dr. Tapani หนึ่งในผู้บุกเบิกการก่อตั้งสถาปัตยกรรม diffractive waveguide ในสิทธิบัตรปี 2006 แต่โซลูชันที่พร้อมสำหรับการใช้งานทางวิศวกรรมได้เกิดขึ้นในปี 2021 เมื่อ Tapani Levola และ CTO Dr. Alex Jiang พัฒนาสถาปัตยกรรม waveguide แบบหนึ่งต่อสอง Lhasa
การลดต้นทุนขับเคลื่อนการเข้าถึงตลาด
แว่นตา AR แบบดั้งเดิมเผชิญกับอุปสรรคสำคัญต่อการยอมรับในตลาดมวลชน โดยหลักแล้วเนื่องจากข้อจำกัดด้านต้นทุน ระบบการแสดงผลออปติคัลคิดเป็นประมาณ 40% ของต้นทุนฮาร์ดแวร์ทั้งหมด โดยเอนจินออปติคัลเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนที่แพงที่สุด โซลูชันเอนจินคู่แบบดั้งเดิมต้องการระบบออปติคัลแยกต่างหากสำหรับแต่ละตา รวมถึงแหล่งกำเนิดแสง ชิปมอดูเลชัน และวงจรขับเคลื่อน ทำให้ราคาสูงเกินไปสำหรับตลาดผู้บริโภค
แนวทางเอนจินเดียวลดต้นทุนวัสดุอย่างมากโดยการกำจัดระบบออปติคัลที่สมบูรณ์หนึ่งชุด การลดต้นทุนนี้มีความสำคัญต่อการบรรลุขนาดที่จำเป็นสำหรับการเจาะตลาดมวลชน อาจทำให้สามารถผลิตหลายล้านหน่วยได้ ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้ทางเศรษฐกิจ
โครงสร้างต้นทุนตลาด AR:
- ระบบจอแสดงผลออปติคัล: ~40% ของต้นทุนฮาร์ดแวร์ทั้งหมด
- เครื่องยนต์คู่แบบดั้งเดิม: ต้นทุนวัสดุสูงจำกัดการผลิตจำนวนมาก
- แนวทางเครื่องยนต์เดี่ยว: ช่วยให้สามารถผลิตได้ในระดับล้านชิ้นอย่างประหยัด
- ตลาดเป้าหมาย: การใช้งานสำหรับผู้บริโภคเทียบกับการใช้งานอุตสาหกรรม/มืออาชีพ
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นและอิสระในการออกแบบ
การใช้พลังงานส่งผลโดยตรงต่อประสบการณ์ผู้ใช้ในแอปพลิเคชัน AR โดยเฉพาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานตลอดทั้งวัน ระบบเอนจินเดียวในทางทฤษฎีใช้พลังงานน้อยกว่าการกำหนดค่าเอนจินคู่อย่างมาก เนื่องจากมีเพียงชิ้นส่วนออปติคัลเดียวที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้นของการกระจายแสงจากแหล่งเดียวไปยังทั้งสองตาช่วยยืดอายุแบตเตอรี่อย่างมาก
การเปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรมยังปลดปล่อยข้อจำกัดในการออกแบบ ระบบดั้งเดิมวางเอนจินออปติคัลไว้ในแขนขมับ สร้างรูปทรงที่ใหญ่และแข่งขันพื้นที่กับกล้องและชิ้นส่วนอื่นๆ การออกแบบเอนจินเดียวช่วยให้สามารถวางระบบออปติคัลไว้ตรงกลางได้ โดยทั่วไปจะอยู่ที่สะพานจมูกหรือตรงกลางกรอบ ปลดปล่อยพื้นที่แขนขมับสำหรับชิ้นส่วนอื่นๆ และทำให้สามารถออกแบบที่สมดุลและเหมาะสมกับหลักสรีรศาสตร์มากขึ้น ซึ่งคล้ายกับแว่นตาทั่วไปอย่างใกล้ชิด
ประสิทธิภาพการรวมภาพสองตาที่เหนือกว่า
ระบบเอนจินคู่เผชิญกับความท้าทายโดยธรรมชาติในการบรรลุการซิงโครไนซ์ตาซ้าย-ขวาที่สมบูรณ์แบบ ความแปรปรวนของฮาร์ดแวร์ระหว่างเอนจินออปติคัลสามารถสร้างความแตกต่างของความสว่างเกิน 8% และความล่าช้าของเวลามากกว่า 1 มิลลิวินาที ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้ความขัดแย้งของการปรับโฟกัส-การบรรจบแย่ลง โดยเฉพาะเมื่อดูวัตถุเสมือนที่อยู่ใกล้
ระบบเอนจินเดียวแก้ไขปัญหาเหล่านี้ที่ต้นเหตุโดยใช้แสงเหมือนกันจากเอนจินหนึ่งตัวที่แยกแบบสมมาตรไปยังทั้งสองตา แนวทางนี้รักษาการซิงโครไนซ์เวลาไว้ภายใน 0.1 มิลลิวินาที ซึ่งเหนือกว่าความแปรปรวน 0.5 มิลลิวินาทีทั่วไปในระบบเอนจินคู่ ความสม่ำเสมอของความสว่างโดยทั่วไปจะอยู่ต่ำกว่าการเบี่ยงเบน 5% และเส้นทางออปติคัลแบบสมมาตรลดความซับซ้อนของการปรับเทียบ 60%
การเปรียบเทียบ AR ระบบเอนจินเดี่ยวกับเอนจินคู่:
- การลดต้นทุน: ลดลงประมาณ 50% ในส่วนประกอบหลักของระบบแสดงผล
- การใช้พลังงาน: การทำงานแบบเอนจินเดี่ยวเทียบกับเอนจินคู่
- การซิงโครไนซ์เวลา: ความแปรปรวนทั่วไป 0.1ms เทียบกับ 0.5ms
- ความสม่ำเสมอของความสว่าง: ค่าเบี่ยงเบน <5% เทียบกับ >8%
- ความซับซ้อนของการปรับเทียบ: ลดลง 60% ในการปรับเทียบการรวมภาพสองตา
- อิสระในการออกแบบ: การวางตำแหน่งออปติคัลส่วนกลางเทียบกับเอนจินที่ติดตั้งบริเวณขมับ
ความสำเร็จในโลกแห่งความจริง: ประสิทธิภาพของ Rokid Glasses
ความสำเร็จในทางปฏิบัติของสถาปัตยกรรมเอนจินเดียวแสดงให้เห็นโดย Rokid Glasses ซึ่งเปิดตัวในเดือนมิถุนายน 2024 ในราคา 599 ดอลลาร์สหรัฐ มีน้ำหนักเพียง 49 กรัม ซึ่งเทียบได้กับแว่นกันแดดมาตรฐาน อุปกรณ์นี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของแนวทางนี้ แว่นตามีกล้อง 12 เมกะพิกเซล จอแสดงผล MicroOLED พร้อมเทคโนโลยี waveguide และการรวม ChatGPT สำหรับการแปลแบบเรียลไทม์และการระบุวัตถุ
ตามที่ CEO ของ Rokid คือ Zhu Mingming กล่าว อุปกรณ์นี้ทำยอดขายได้ 300,000 หน่วยภายในประมาณหนึ่งเดือนหลังจากเปิดตัว ซึ่งบ่งชี้ถึงการยอมรับในตลาดที่แข็งแกร่ง ความสำเร็จเกิดจากการผสมผสานของน้ำหนักที่ลดลง ราคาที่แข่งขันได้ และฟังก์ชันการทำงานที่ใช้งานได้จริง ซึ่งแว่นตา AR ก่อนหน้านี้ต่างพยายามดิ้นรนเพื่อให้บรรลุได้พร้อมกัน
ข้อมูลจำเพาะของแว่นตา Rokid :
- น้ำหนัก: 49 กรัม
- กล้อง: ความละเอียด 12 เมกะพิกเซล หันหน้าไปข้างหน้า
- จอแสดงผล: MicroOLED พร้อมเทคโนโลยี waveguide
- โปรเซสเซอร์: Qualcomm Snapdragon AR1
- ราคา: 599 ดอลลาร์สหรัฐ ( Kickstarter )
- ยอดขาย: 300,000 หน่วย ในระยะเวลาประมาณ 1 เดือน
- การผสานรวม AI : รองรับ ChatGPT
- คุณสมบัติ: การแปลภาษาแบบเรียลไทม์ การระบุวัตถุ
 |
|---|
| ผู้ใช้ที่ตื่นเต้นกำลังเพลิดเพลินกับประสบการณ์ล้ำสมัยของ Rokid Glasses สัญลักษณ์แห่งความสำเร็จของ AR ในตลาด |
ความท้าทายทางเทคนิคยังคงมีอยู่
แม้จะมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ แต่ระบบเอนจินเดียวยังเผชิญกับอุปสรรคทางเทคนิคหลายประการ เอฟเฟกต์สีรุ้งเกิดขึ้นเนื่องจากเทคโนโลยี diffractive waveguide สร้างการกระจายสีภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ ทำให้เกิดรูปแบบการรบกวนที่มองเห็นได้ การรั่วไหลของแสงระหว่างเส้นทางออปติคัลสามารถทำให้เกิดภาพซ้อนและคอนทราสต์ที่ลดลงเมื่อความแม่นยำในการผลิตต่ำกว่าข้อกำหนด
ความสามารถในการแสดงผลสามมิติมีความท้าทายเฉพาะ เนื่องจากเอนจินเดียวดิ้นรนที่จะสร้างภาพที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละตาพร้อมกัน โซลูชันบางตัวเกี่ยวข้องกับชัตเตอร์คริสตัลเหลวสำหรับการมัลติเพล็กซ์เชิงเวลา แต่แนวทางนี้เสียสละประสิทธิภาพแสงและอาจแนะนำปัญหาเสถียรภาพ
การพิจารณาโครงสร้างยังส่งผลต่อประสบการณ์ผู้ใช้ การวางชิ้นส่วนออปติคัลตรงกลางสามารถสร้างการยื่นออกมาด้านหลังในพื้นที่สะพานจมูก อาจทำให้เกิดความไม่สบายระหว่างการสวมใส่เป็นเวลานาน นอกจากนี้ ข้อจำกัดประสิทธิภาพการเชื่อมต่อปัจจุบันในระบบเกรตติ้งโดยตรงจำกัดประสิทธิภาพออปติคัลโดยรวม
โมเมนตัมของอุตสาหกรรมกำลังสร้างขึ้น
อุตสาหกรรม AR ดูเหมือนจะพร้อมสำหรับการเติบโตที่สำคัญ ขณะที่โซลูชันทางเทคนิคเข้าสู่วุฒิภาพและการยอมรับในตลาดเพิ่มขึ้น บริษัทเทคโนโลยีใหญ่กำลังเข้าสู่พื้นที่นี้ ในขณะที่ผู้เชี่ยวชาญออปติคัลมีส่วนร่วมในโซลูชันขั้นสูง สร้างลูปป้อนกลับเชิงบวกที่เร่งการพัฒนา
งาน China International Optoelectronic Exposition (CIOE) ที่จะมาถึงในวันที่ 10-12 กันยายน 2024 ที่ Shenzhen คาดว่าจะแสดงความก้าวหน้าที่สำคัญในโซลูชันการแสดงผลออปติคัล AR อาจเป็นการทำเครื่องหมายก้าวสำคัญอีกครั้งในวิวัฒนาการของอุตสาหกรรมไปสู่การยอมรับในตลาดหลัก
ขณะที่ความท้าทายทางเทคนิคยังคงได้รับการแก้ไขผ่านการปรับปรุงแบบวนซ้ำ สถาปัตยกรรม AR แบบเอนจินเดียวแสดงถึงเส้นทางที่มีแนวโน้มมากที่สุดไปสู่อุปกรณ์ความเป็นจริงเสริมระดับผู้บริโภคที่ผสมผสานความสามารถในการจ่าย ประสิทธิภาพ และการสวมใส่ได้ในแพ็คเกจที่ใช้งานได้จริง