苹果MR的OLED屏幕，前所未见

Apple在 6 月 5 日的WWDC 主题演讲中宣布推出其首款增强现实(AR) 头戴设备Vision Pro. 该设备包含两个领先的微型 OLED 显示器，拥有令人难以置信的 2300 万像素——几乎是 4K 显示器的三倍。

自最初的Oculus Rift具有单个 1,280 x 800 显示器以来，AR/VR 显示质量有了突飞猛进的提升。但平衡价格与质量的需要迫使 AR/VR 领导者（例如Meta和HTC Corp.）做出妥协。Apple 选择了不同的策略，将设备的显示技术和耳机制造商建议零售价 3,499 美元推向极致。

“[Apple] 最终在这款耳机上配备了三个显示屏，无论以何种标准衡量，这都不便宜，” Moor Insights & Strategy的首席分析师Anshel Sag说。“内部的两个微型 OLED，我从未见过任何应用。这是一款体积极小、成本高昂的显示器，带有三元素镜头和光学系统，显然是为这款耳机定制设计的。”

像素密度的新前沿

Vision Pro 有一对 1.41 英寸的微型 OLED 显示屏。每个像素的大小与人类红细胞的大小相当。

除了像素数外，Apple 在 WWDC 2023 上几乎没有提供有关 Vision Pro 显示器的具体信息，但分析师已经填写了详细信息。Display Supply Chain Consultants首席执行官 Ross Young表示，Vision Pro 包含一对 1.41 英寸微型 OLED 显示器，该显示器结合了索尼的 OLED 前面板和芯片代工厂台积电的硅背板。每个像素的尺寸仅为 7.5 微米——与人类红细胞的直径相似。“这是迄今为止市场上分辨率最高的微型 OLED，”Young 说。

该决议虽然令人印象深刻，但并没有说明全部情况。AR/VR 工程师通过每视野像素数 (PPD) 来衡量像素密度，这是一种衡量头显视野的指标。Apple 尚未公布 Vision Pro 的 FOV，但试用过该设备的记者表示，它与其他提供 100 到 120 度 FOV 的 AR/VR 头戴式耳机具有竞争力。这应该使耳机的每度像素在 50 到 70 PPD 左右。

“中央凹的分辨率是眼睛最高分辨率的部分，被认为是每度 60 像素。如果你有一个每度 60 像素的显示器，可能 99.9% 的人不会感知到这些像素，” Niantic的增强现实硬件负责人迈克尔米勒说。“将它减少到每度 40 个像素，而不是 60 个，仍然被认为是可以的。而对于 [Niantic] 的参考设计，我们尝试了每度 30 个像素，只要用户看不到像素之间的间隙，它仍然可以。”

大多数 AR/VR 耳机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（尽管有人对这个数字提出异议）。广受赞誉的Varjo VR-3于 2021 年发布，零售价为 3,645 美元，实现了 70 PPD，但它采用“仿生显示器”，结合了高分辨率对焦区域和外围显示器，实现了较低但仍然令人印象深刻的， 30 PPD。

“我觉得我们已经有一些耳机几乎达到了那个点，或者已经过了一点，比如 Varjo 耳机，”Sag 说。“所以我认为 [Apple] 的分辨率已经足够高，以至于你无法看到像素。”

Apple Silicon 和注视点渲染分担负载

Apple 令人难以置信的像素数带来了超出显示器本身生产的挑战。像素数的任何增加都会增加渲染图像所需的图形性能，从而增加功耗和发热。

每款 Vision Pro 耳机都将配备Apple 的 M2，其中包括单芯片上的 CPU、GPU 和 AI 加速器，以驱动其显示器和处理计算。然而，即使是 MacBook Air 等中档 Apple 笔记本电脑中最常见的芯片 M2，如果被迫以全分辨率驱动 Vision Pro 的显示屏，也会受到严重的负担。

Varjo VR-3 清楚地说明了这一点。与完全独立的计算机 Apple Vision Pro 不同，VR-3 不包括 CPU 或 GPU，而是用作 Windows PC 的显示器。Varjo 推荐一系列配备英特尔酷睿 i7 和 i9 处理器以及 Nvidia RTX 3080 或 3090 显卡的笨重高端笔记本电脑和台式机。

Apple 使用全新的芯片Apple R1解决了这个问题，它承担了处理耳机摄像头输入的负担。该数据的一部分用于注视点渲染，这是一种动态改变分辨率以响应用户注视的技术。

“我认为注视点渲染是一个非常非常重要的因素，它决定了实际使用了多少 GPU，以及它们需要多少显示器才能以全分辨率运行，”Sag 说。“理论上他们可以使用注视点渲染来运行显示器，他们只在中间运行全分辨率，其他一切都是较低的分辨率。”

Foveated 渲染并不是一个新想法——微软的研究人员在十多年前就探索了这个想法——但直到最近才出现在Meta Quest Pro 和索尼的 PlayStation VR 2 等消费类耳机中。它的稀有性是由于跟踪用户的困难问题眼睛以确定他们的注意力集中在哪里。Apple 于 2017 年收购了领先的眼动追踪解决方案供应商 SensoMotoric Instruments (SMI)，迫使其他公司依赖更新的替代方案或设计内部解决方案。

像素密度是增强现实的必备条件

对于喜欢 VR 而不是 AR 的发烧友来说，Apple Vision Pro 中的显示技术可能有点矫枉过正。“如果我们深入研究屏幕技术本身，最好的总结方法是，对于许多用例来说，它并不重要，”空间计算顾问兼“ Reality Check ”一书的作者Jeremy Dalton说。Dalton 指出，大多数消费类 AR/VR 耳机用于游戏、电影和完全身临其境的 3D 体验。提高清晰度虽然很不错，但在Beat Saber中重击曲目或探索 Meta 的 Horizon Worlds 时并不是必需的。

苹果有不同的受众。它的演示没有提到元宇宙，只是简单地提到了游戏。该公司转而专注于视频通话、摄影、办公效率和 AR 娱乐。这些场景极大地增加了对分辨率的需求，因为用户将同时与真实和虚拟对象交互。

“他们绝对想支持直通用例。您需要使用显示器向用户展示他们自己的环境。这是至关重要的，”米勒说。“为了创造这种体验，让它变得可信，这是你需要所有这些高分辨率的最重要原因。”

极高的像素密度为有用的 AR 应用程序打开了大门，这些应用程序不会增加上一代 AR 显示模型的眼睛疲劳。

当前的耳机无法提供真实感。我在 CES 2023 上试用过的HTC Elite XR提供了迄今为止我遇到过的最具吸引力的直通模式，但与现实世界的物体交互仍然很尴尬。Meta 的 Quest Pro 更没有说服力。为 The Verge 审查耳机的Adi Robertson抱怨说“Meta 的颜色直通看起来与现实世界完全不同。”

“例如，当您要提供高端培训时，高端屏幕最有意义。NASA 使用 Varjo 进行宇航员训练，”Dalton 说。Apple 没有为宇航员打造 Vision Pro，但高密度像素在更平凡的任务中仍然有用，也是。宇航员需要敏锐的眼光才能看到和读取航天器驾驶舱中的小仪表和刻度盘。其他人都需要它来舒适地阅读印刷文档或使用智能手机。

“我希望设备在这些场景中表现出色，”道尔顿说。“生产力往往非常基于文本。观看体验越好，压力越小，你能坚持的时间就越长。”