Apple Vision Pro的OLED屏幕 前所未見

Apple在 6 月 5 日的WWDC 主題演講中宣佈推出其首款增強現實(AR) 頭戴設備Vision Pro. 該設備包含兩個領先的微型 OLED 顯示器，擁有令人難以置信的 2300 萬像素——幾乎是 4K 顯示器的三倍。

自最初的Oculus Rift具有單個 1,280 x 800 顯示器以來，AR/VR 顯示質量有瞭突飛猛進的提升。但平衡價格與質量的需要迫使 AR/VR 領導者（例如Meta和HTC Corp.）做出妥協。Apple 選擇瞭不同的策略，將設備的顯示技術和耳機制造商建議零售價 3,499 美元推向極致。

“[Apple] 最終在這款耳機上配備瞭三個顯示屏，無論以何種標準衡量，這都不便宜，” Moor Insights & Strategy的首席分析師Anshel Sag說。“內部的兩個微型 OLED，我從未見過任何應用。這是一款體積極小、成本高昂的顯示器，帶有三元素鏡頭和光學系統，顯然是為這款耳機定制設計的。”

像素密度的新前沿

Vision Pro 有一對 1.41 英寸的微型 OLED 顯示屏。每個像素的大小與人類紅細胞的大小相當。

除瞭像素數外，Apple 在 WWDC 2023 上幾乎沒有提供有關 Vision Pro 顯示器的具體信息，但分析師已經填寫瞭詳細信息。Display Supply Chain Consultants首席執行官 Ross Young表示，Vision Pro 包含一對 1.41 英寸微型 OLED 顯示器，該顯示器結合瞭索尼的 OLED 前面板和芯片代工廠臺積電的矽背板。每個像素的尺寸僅為 7.5 微米——與人類紅細胞的直徑相似。“這是迄今為止市場上分辨率最高的微型 OLED，”Young 說。

該決議雖然令人印象深刻，但並沒有說明全部情況。AR/VR 工程師通過每視野像素數 (PPD) 來衡量像素密度，這是一種衡量頭顯視野的指標。Apple 尚未公佈 Vision Pro 的 FOV，但試用過該設備的記者表示，它與其他提供 100 到 120 度 FOV 的 AR/VR 頭戴式耳機具有競爭力。這應該使耳機的每度像素在 50 到 70 PPD 左右。

“中央凹的分辨率是眼睛最高分辨率的部分，被認為是每度 60 像素。如果你有一個每度 60 像素的顯示器，可能 99.9% 的人不會感知到這些像素，” Niantic的增強現實硬件負責人邁克爾米勒說。“將它減少到每度 40 個像素，而不是 60 個，仍然被認為是可以的。而對於 [Niantic] 的參考設計，我們嘗試瞭每度 30 個像素，隻要用戶看不到像素之間的間隙，它仍然可以。”

大多數 AR/VR 耳機的像素密度要低得多。Meta 的 Quest Pro 提供 22 PPD，HTC Vive XR Elite 提供 19 PPD，而 Microsoft HoloLens 2 引用 47 PPD（盡管有人對這個數字提出異議）。廣受贊譽的Varjo VR-3於 2021 年發佈，零售價為 3,645 美元，實現瞭 70 PPD，但它采用“仿生顯示器”，結合瞭高分辨率對焦區域和外圍顯示器，實現瞭較低但仍然令人印象深刻的， 30 PPD。

“我覺得我們已經有一些耳機幾乎達到瞭那個點，或者已經過瞭一點，比如 Varjo 耳機，”Sag 說。“所以我認為 [Apple] 的分辨率已經足夠高，以至於你無法看到像素。”

Apple Silicon 和註視點渲染分擔負載

Apple 令人難以置信的像素數帶來瞭超出顯示器本身生產的挑戰。像素數的任何增加都會增加渲染圖像所需的圖形性能，從而增加功耗和發熱。

每款 Vision Pro 耳機都將配備Apple 的 M2，其中包括單芯片上的 CPU、GPU 和 AI 加速器，以驅動其顯示器和處理計算。然而，即使是 MacBook Air 等中檔 Apple 筆記本電腦中最常見的芯片 M2，如果被迫以全分辨率驅動 Vision Pro 的顯示屏，也會受到嚴重的負擔。

Varjo VR-3 清楚地說明瞭這一點。與完全獨立的計算機 Apple Vision Pro 不同，VR-3 不包括 CPU 或 GPU，而是用作 Windows PC 的顯示器。Varjo 推薦一系列配備英特爾酷睿 i7 和 i9 處理器以及 Nvidia RTX 3080 或 3090 顯卡的笨重高端筆記本電腦和臺式機。

Apple 使用全新的芯片Apple R1解決瞭這個問題，它承擔瞭處理耳機攝像頭輸入的負擔。該數據的一部分用於註視點渲染，這是一種動態改變分辨率以響應用戶註視的技術。

“我認為註視點渲染是一個非常非常重要的因素，它決定瞭實際使用瞭多少 GPU，以及它們需要多少顯示器才能以全分辨率運行，”Sag 說。“理論上他們可以使用註視點渲染來運行顯示器，他們隻在中間運行全分辨率，其他一切都是較低的分辨率。”

Foveated 渲染並不是一個新想法——微軟的研究人員在十多年前就探索瞭這個想法——但直到最近才出現在Meta Quest Pro 和索尼的 PlayStation VR 2 等消費類耳機中。它的稀有性是由於跟蹤用戶的困難問題眼睛以確定他們的註意力集中在哪裡。Apple 於 2017 年收購瞭領先的眼動追蹤解決方案供應商 SensoMotoric Instruments (SMI)，迫使其他公司依賴更新的替代方案或設計內部解決方案。

像素密度是增強現實的必備條件

對於喜歡 VR 而不是 AR 的發燒友來說，Apple Vision Pro 中的顯示技術可能有點矯枉過正。“如果我們深入研究屏幕技術本身，最好的總結方法是，對於許多用例來說，它並不重要，”空間計算顧問兼“ Reality Check ”一書的作者Jeremy Dalton說。Dalton 指出，大多數消費類 AR/VR 耳機用於遊戲、電影和完全身臨其境的 3D 體驗。提高清晰度雖然很不錯，但在Beat Saber中重擊曲目或探索 Meta 的 Horizon Worlds 時並不是必需的。

蘋果有不同的受眾。它的演示沒有提到元宇宙，隻是簡單地提到瞭遊戲。該公司轉而專註於視頻通話、攝影、辦公效率和 AR 娛樂。這些場景極大地增加瞭對分辨率的需求，因為用戶將同時與真實和虛擬對象交互。

“他們絕對想支持直通用例。您需要使用顯示器向用戶展示他們自己的環境。這是至關重要的，”米勒說。“為瞭創造這種體驗，讓它變得可信，這是你需要所有這些高分辨率的最重要原因。”

極高的像素密度為有用的 AR 應用程序打開瞭大門，這些應用程序不會增加上一代 AR 顯示模型的眼睛疲勞。

當前的耳機無法提供真實感。我在 CES 2023 上試用過的HTC Elite XR提供瞭迄今為止我遇到過的最具吸引力的直通模式，但與現實世界的物體交互仍然很尷尬。Meta 的 Quest Pro 更沒有說服力。為 The Verge 審查耳機的Adi Robertson抱怨說“Meta 的顏色直通看起來與現實世界完全不同。”

“例如，當您要提供高端培訓時，高端屏幕最有意義。NASA 使用 Varjo 進行宇航員訓練，”Dalton 說。Apple 沒有為宇航員打造 Vision Pro，但高密度像素在更平凡的任務中仍然有用，也是。宇航員需要敏銳的眼光才能看到和讀取航天器駕駛艙中的小儀表和刻度盤。其他人都需要它來舒適地閱讀印刷文檔或使用智能手機。

“我希望設備在這些場景中表現出色，”道爾頓說。“生產力往往非常基於文本。觀看體驗越好，壓力越小，你能堅持的時間就越長。”