已開發(fā)多款原型，或明年發(fā)布新品 三星XR專利布局大揭秘

　　近期據(jù)韓媒Naver新聞爆料，三星電子或?qū)⒂诿髂昝嫦蜷_發(fā)者推出XR頭顯，以構(gòu)建XR生態(tài)系統(tǒng)。據(jù)悉，三星計(jì)劃通過(guò)打造XR生態(tài)系統(tǒng)，來(lái)整合元宇宙、軟件、內(nèi)容、元件開發(fā)和科研等上下游領(lǐng)域。據(jù)稱，為了開發(fā)XR設(shè)備，三星電子聯(lián)合三星顯示器、三星電機(jī)等子公司，以及XR零部件供應(yīng)商，組成了相關(guān)的工作組。此外，還與中國(guó)的供應(yīng)商合作，聯(lián)合開發(fā)XR產(chǎn)品。

　　目前，三星似乎已經(jīng)開發(fā)了多款XR原型機(jī)，并已展開測(cè)試。接下來(lái)，三星有望首先公開軟件SDK，吸引開發(fā)者來(lái)制作XR內(nèi)容。應(yīng)用場(chǎng)景方面，三星計(jì)劃將XR用于娛樂(lè)、教育、醫(yī)療和國(guó)防等領(lǐng)域。該公司的策略是，首先推動(dòng)XR內(nèi)容生態(tài)，在B端積累解決方案，然后再進(jìn)入C端。

　　我們知道，三星在早期曾進(jìn)入VR市場(chǎng)，推出了Gear VR盒子，WMR頭顯Odyssey玄龍MR+等產(chǎn)品，但由于后期市場(chǎng)反饋未達(dá)預(yù)期等因素，三星一度停止了VR硬件業(yè)務(wù)。盡管如此，該公司在AR/VR上的動(dòng)作并未停止，尤其是在近年來(lái)多次展示、公開AR/VR相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)，并且不斷在申請(qǐng)相關(guān)技術(shù)專利。今天，我們就從三星的專利中了解一下，這家公司對(duì)于未來(lái)AR/VR技術(shù)都有哪些規(guī)劃。

　　先來(lái)回顧一些關(guān)于三星AR/VR硬件的新聞 認(rèn)證型號(hào)SM-I120，疑似三星新款A(yù)R眼鏡曝光 三星顯示公布AR/VR微顯示路線：24年量產(chǎn)，26年商業(yè)化 基于BB變焦AR眼鏡，三星柔性觸覺手套研究公布 高通和三星加大合作關(guān)系，包括手機(jī)、PC、XR 三星向WIPO申請(qǐng)“GALAXY 360”和“GALAXY VR”商標(biāo) 三星電子CEO：敬請(qǐng)期待“元宇宙”產(chǎn)品發(fā)布 三星與微軟合作AR頭顯項(xiàng)目，產(chǎn)品預(yù)計(jì)2024年公布 CES 2020：三星AR眼鏡首次曝光，聯(lián)動(dòng)GEMS智能健身方案 三星XR專利

　　前不久，日本經(jīng)濟(jì)新聞在一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告中指出，從2016年開始，三星提交的元宇宙相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量，排名全球第二，僅次于LG。而這些專利的內(nèi)容包括了通信、傳感器、顯示器、AR/VR等技術(shù)。對(duì)于未來(lái)三星的XR產(chǎn)品，我們可以有哪些期待呢?也許從近期USPTO公布的一些三星XR專利中，可以看到一些可能的發(fā)展方向。

　　1)US 11515509 B2，虛擬圖像顯示設(shè)備和頭戴式裝置，申請(qǐng)于2020年2月26日

　　這項(xiàng)專利的重點(diǎn)是介紹某種支持3D立體顯示的VR系統(tǒng)，與傳統(tǒng)VR顯示方案不同，這項(xiàng)專利描述了一種支持從多視角觀看圖像的顯示模組，以及模組的不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　細(xì)節(jié)方面，該VR系統(tǒng)由三大部分組成，即顯示面板、某種透視窗口(疊加在顯示面板外)、由多透鏡結(jié)構(gòu)組成的多視點(diǎn)光學(xué)層(位于顯示面板和窗口之間)。此外，顯示面板上可能覆蓋包含多個(gè)像素的薄膜封裝層，而多視點(diǎn)層則可位于薄膜封裝層表面。固定這些光學(xué)元件的粘合劑可采用光學(xué)透明粘合劑膜(OCA)、光學(xué)透明樹脂(OCR)或壓敏粘合劑膜(PSA)。

　　三星在專利中還指出，這項(xiàng)VR方案支持AR顯示，可同時(shí)看到虛擬圖像和真實(shí)環(huán)境。該方案的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，適眼距只有35毫米或更短，因此頭顯部分更薄、更小。

　　2)US 11521580 B2，基于頭部追蹤信息生成臨時(shí)圖像的VR顯示系統(tǒng)和裝置，申請(qǐng)日期2020年7月2日

　　這項(xiàng)專利描述了一種根據(jù)頭部定位數(shù)據(jù)生成瞬時(shí)圖像的方案，它的作用是通過(guò)插入臨時(shí)圖像幀來(lái)降低圖像的運(yùn)動(dòng)延遲。

　　簡(jiǎn)單來(lái)講，VR的概念是當(dāng)你移動(dòng)頭顯時(shí)，眼前的圖像會(huì)改變，就像你用肉眼看物理空間那樣。這是VR與普通2D顯示的最大不同之一。三星在專利中重點(diǎn)描述了實(shí)現(xiàn)VR顯示的過(guò)程，包括利用頭部定位系統(tǒng)識(shí)別用戶的運(yùn)動(dòng)信息，并輸入驅(qū)動(dòng)控制器中，接著會(huì)根據(jù)用戶運(yùn)動(dòng)信息生成臨時(shí)圖像。另一方面，生成臨時(shí)圖像的目的是為了減少圖像延遲，VR顯示面板可選擇渲染輸入圖像或插入臨時(shí)圖像，來(lái)緩解因延遲造成的圖像卡頓。

　　三星表示：在傳統(tǒng)顯示系統(tǒng)中，如果屏幕以60Hz刷新率運(yùn)行，可能會(huì)出現(xiàn)至少16.6毫秒延遲。因此當(dāng)用戶快速轉(zhuǎn)動(dòng)眼球或運(yùn)動(dòng)頭部時(shí)，可能會(huì)看到明顯的圖像延遲。

　　3)US 11508336 B2，頭戴式顯示裝置及驅(qū)動(dòng)方法，申請(qǐng)者為三星顯示，申請(qǐng)日期2021年3月17日

　　該專利的特點(diǎn)是支持亮度自適應(yīng)，動(dòng)態(tài)調(diào)光，目的是均衡每一幀的亮度，降低視覺疲勞。

　　三星指出，由于頭戴式顯示設(shè)備安裝在用戶的頭上，屏幕與人眼距離近，因此可能引起人眼不適，造成疲勞、惡心、嘔吐或眩暈等癥狀。為了緩解這些問(wèn)題，該公司研發(fā)了一種可根據(jù)周圍亮度調(diào)節(jié)屏幕亮度的VR方案，該方案特點(diǎn)是采用了亮度可調(diào)的顯示驅(qū)動(dòng)，在初次使用時(shí)會(huì)先校準(zhǔn)初始亮度，后續(xù)VR顯示的圖像會(huì)根據(jù)初始亮度去調(diào)節(jié)。

　　此外，該方案還會(huì)計(jì)算出讓用戶產(chǎn)生視覺疲勞的最大亮度(不適應(yīng)的亮度峰值)，將VR屏幕的整體亮度范圍設(shè)定在初始亮度和不適應(yīng)的亮度范圍內(nèi)，進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

　　值得注意的是，該VR方案可能會(huì)根據(jù)注視點(diǎn)范圍去動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)亮度。比如，VR頭顯的視場(chǎng)角大約在110°到120°之間，而注視點(diǎn)看到的清晰范圍大約為5°，那么VR頭顯可根據(jù)注視點(diǎn)變化去調(diào)暗余光看到的圖像。

　　專利還指出，VR頭顯可采用多種類型的顯示方案，比如LCD、OLED、無(wú)機(jī)發(fā)光顯示器、柔性顯示器等等。這些屏幕可嵌入VR頭顯外殼中，也可以耦合到外殼上。

　　4)US 20220383601 A1，AR應(yīng)用中虛擬化身與物理對(duì)象的交互方式，申請(qǐng)于2021年12月28日

　　這項(xiàng)專利描述了一種Avatar與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景交互的混合現(xiàn)實(shí)方案，簡(jiǎn)單來(lái)講，就是在AR/VR中使用Avatar遠(yuǎn)程社交時(shí)，允許遠(yuǎn)程用戶通過(guò)Avatar與本地用戶、用戶所在的空間進(jìn)行物理交互，進(jìn)一步增強(qiáng)沉浸感和逼真感。

　　細(xì)節(jié)方面，當(dāng)虛擬對(duì)象(Avatar)與物理對(duì)象的距離達(dá)到一定閾值時(shí)(足夠近)，系統(tǒng)會(huì)修改Avatar，根據(jù)Avatar和物理對(duì)象的屬性來(lái)模擬二者之間的交互，比如實(shí)現(xiàn)靠墻、坐沙發(fā)等動(dòng)作。

　　硬件方面，該方案可兼容各種類型的AR/VR設(shè)備，比如PC VR頭顯、支持VST透視的混合現(xiàn)實(shí)頭顯、AR/VR盒子、AR眼鏡等等。AR/VR設(shè)備可配備RGB相機(jī)、深度相機(jī)、運(yùn)動(dòng)傳感器、雷達(dá)、聲納、紅外等傳感器。

　　5)US 20220374543 A1，在AR系統(tǒng)中取出隱私敏感信息的方法和架構(gòu)，申請(qǐng)于2022年4月12日

　　這項(xiàng)專利描述了一種在AR/VR頭顯攝像頭采集數(shù)據(jù)時(shí)，保護(hù)用戶信息安全的方法，其特點(diǎn)是可在AR/VR系統(tǒng)中移除敏感信息，比如捕捉到的圖像經(jīng)過(guò)處理后再輸入AR/VR應(yīng)用中執(zhí)行。

　　該方案保護(hù)的數(shù)據(jù)包括：個(gè)人面部圖像、汽車牌照、室內(nèi)布局等等。

　　此外三星在專利中提到，該AR/VR頭顯可采用朝外的RGB透視攝像頭，它們靠近佩戴者眼睛的位置，以自然的人眼視角記錄周圍環(huán)境，而且這些攝像頭或支持紅外傳感(可能用于手柄定位)。

　　6)US 20220382356 A1，控制XR設(shè)備運(yùn)行模式、優(yōu)化性能的系統(tǒng)和方法，申請(qǐng)于2022年5月23日

　　這項(xiàng)專利涉及了關(guān)于AR/VR頭顯運(yùn)行的大量技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，比如在XR渲染器上同時(shí)運(yùn)行多種操作模式，同時(shí)運(yùn)行圖像渲染任務(wù)和計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)等等。此外，還包含了AR/VR性能優(yōu)化、降低耗電的方法，比如根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景關(guān)閉不需要的傳感器，或是動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)傳感器追蹤分辨率、計(jì)算精度。

　　專利中提到的一些關(guān)鍵信息包括： 1)顯示屏或采用LCD、LED、OLED、MEMS、電子紙顯示屏，可支持多焦點(diǎn)顯示、深度感知，采用一塊或兩塊屏幕; 2)交互方式支持觸覺、手勢(shì)、靠近、懸停輸入、電子筆等等; 3)支持AR/VR兩種模式，或支持單目或雙目顯示，透光率未定，外殼可能為不透明、半透明或反光設(shè)計(jì); 4)或采用HUD設(shè)計(jì)，即抬頭顯示器; 5)或采用支持觸控的透光AR顯示單元，或是不透明顯示面板，加上透視相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)AR; 6)每個(gè)組件都可以針對(duì)功率/性能進(jìn)行優(yōu)化，比如根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景關(guān)閉/開啟部分組件，若應(yīng)用只需要顯示2D內(nèi)容，那么便可關(guān)閉定位相機(jī)，或是降低圖像傳輸分辨率和色彩深度、關(guān)閉手勢(shì)追蹤等功能，以此來(lái)達(dá)到省電、優(yōu)化性能的效果; 7)方案具有可擴(kuò)展性，兼容任何渲染系統(tǒng)(邊緣計(jì)算或云渲染方案)、XR設(shè)備和配件; 8)配備CV(計(jì)算機(jī)視覺)、SLAM和6DoF定位能力。

　　7)US 20220383598 A1，顯示AR對(duì)象的方法和架構(gòu)，申請(qǐng)者為三星電子，申請(qǐng)日期2022年8月8日

　　這項(xiàng)專利描述了一種AR設(shè)備，特點(diǎn)是可捕捉圖像、頭顯位置和姿態(tài)信息，并生成虛擬對(duì)象、用戶交互，以及根據(jù)傳感器信息將AR疊加在物理位置中。

　　該專利主要突出了一種在設(shè)備中共享基于準(zhǔn)確定位的AR的方式，即通過(guò)設(shè)備的傳感器(IMU等)、GPS、相機(jī)(至少一個(gè))來(lái)掃描3D空間信息，在定位完成后可支持6DoF追蹤。除此之外，AR設(shè)備還將包含通信模塊、顯示模組、處理器。參考：naver