從表面上看，“現(xiàn)實”這個概念很容易理解。我們周圍的世界就是我們在既定空間內(nèi)看到、感受到的一切?，F(xiàn)實就是真實存在的東西。

然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能設(shè)備和5G的普及，現(xiàn)實的前提已經(jīng)從恒定、可預(yù)測的環(huán)境轉(zhuǎn)化為不斷演變的真實和虛擬體驗。當(dāng)然，我們看到并感受到物理現(xiàn)實，這只是其中的一部分。沉浸式/擴(kuò)展現(xiàn)實（XR）可以彌補(bǔ)物理現(xiàn)實的不足，增加并創(chuàng)造新的體驗。

沉浸式現(xiàn)實有三種主要類型：

虛擬現(xiàn)實（VR）

一個完全模擬的環(huán)境，讓用戶感覺自己沉浸在一個純數(shù)字世界中。

增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）

通過增加數(shù)字圖像和體驗來增強(qiáng)物理環(huán)境。用戶常常通過智能手機(jī)攝像頭來體驗AR。

混合現(xiàn)實（MR）

物理和數(shù)字對象之間的交互。MR同時利用AR和VR的強(qiáng)項和優(yōu)勢來優(yōu)化用戶體驗。

提供沉浸式用戶體驗的主要技術(shù)是XR耳機(jī)。XR設(shè)備內(nèi)還包含計算和處理元件、執(zhí)行器、傳感器以及其他組件。這些組件將兩個世界連在一起，打造出顛覆性應(yīng)用來造福人類。XR應(yīng)用的例子包括為兒童營造安全的模擬社交互動、輔助治療從恐懼癥到疼痛和焦慮的各種疾病等造福于人類和社會的場景。除了在醫(yī)療方面的明顯用途外，XR還通過智能城市和聯(lián)網(wǎng)路燈、太空旅行輔助設(shè)備以及成千上萬種其他應(yīng)用為人類增強(qiáng)便利性。

虛擬世界和物理世界的融合可以讓人類社會變得更美好。下面介紹了每一類XR，并概述了支持這種顛覆性技術(shù)的相關(guān)信號鏈組件所發(fā)揮的作用。

沉浸式技術(shù)參考框架

業(yè)界有必要定義沉浸式技術(shù)的參考框架，以幫助大家了解信號鏈以及相關(guān)處理組件如何幫助營造體驗。

物理現(xiàn)實

我們周圍的世界提供反饋，為用戶的期望設(shè)置邊界。

虛擬現(xiàn)實（VR）

VR為操作者提供完全沉浸式的體驗，盡可能多地刺激五大感官。

增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）

AR向物理領(lǐng)域添加虛擬元素，以增強(qiáng)用戶看到的內(nèi)容，并添加功能或特性。

混合現(xiàn)實（MR）

MR實現(xiàn)了物理現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實二者之間的交互，而不僅僅是在物理現(xiàn)實上疊加數(shù)字元素。

技術(shù)信號鏈組件

與材料采購的供應(yīng)鏈類似，信號鏈由提供XR體驗的網(wǎng)絡(luò)和系列組件構(gòu)成。

處理能力/散熱管理

顯示屏的像素密度越大，提供數(shù)字功能所需的功率要求就越高。集成高功率密度的散熱管理和處理器可確保該技術(shù)不會偏離沉浸式體驗。此外，系統(tǒng)還必須充分冷卻不斷增加的處理負(fù)載，以保護(hù)用戶免受設(shè)備故障的影響，尤其是在醫(yī)療和人文關(guān)懷應(yīng)用中。數(shù)據(jù)中心散熱市場正在推動處理和芯片冷卻解決方案的發(fā)展，這些解決方案有助于實現(xiàn)XR。

視覺顯示/照明

嵌入照明策略的顯示器可以讓用戶的視覺在現(xiàn)實和虛擬世界之間過渡，從而提供用戶尋求的顛覆性體驗。此外，分辨率日益提高的攝像頭提供了更逼真的體驗。

連接

隨著系統(tǒng)向用戶傳輸數(shù)據(jù)的增多，反映真實環(huán)境的數(shù)據(jù)量定將增加。5G的高速度和低延遲將推動XR進(jìn)入一些必須實時響應(yīng)用戶行為的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，5G的廣泛部署使得數(shù)據(jù)分析可以獨立于中央樞紐，在設(shè)備層（邊緣）處理更多數(shù)據(jù)。邊緣處理減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間和距離。

運動跟蹤

傳感器收集環(huán)境數(shù)據(jù)，執(zhí)行器記錄并傳輸人類的響應(yīng)。車輛自主駕駛技術(shù)正在推動這兩種器件的發(fā)展，尤其是傳感器。為了實現(xiàn)物理和數(shù)字環(huán)境的精確交互，傳感器必須創(chuàng)建物理空間的精確映射，執(zhí)行器則必須按照預(yù)期傳輸人的動作。

產(chǎn)品推薦

EPCOS / TDK PowerHap壓電致動器

收集數(shù)據(jù)以準(zhǔn)確映射物理現(xiàn)實空間，這猶如提供了一張畫布，設(shè)計工程師可以在上面創(chuàng)建虛擬元素。更密集的物理現(xiàn)實矩陣增加了設(shè)計師的自由度，創(chuàng)造了微妙、逼真的交互，用戶通過自然的動作和印象做出反應(yīng)。高性能的數(shù)據(jù)處理能讓用戶完全沉浸在體驗中。通過任意人機(jī)界面（HMI），高靈敏度和動態(tài)運動響應(yīng)可增強(qiáng)XR用戶體驗，使其感覺很真實。

具有變革性的產(chǎn)品結(jié)合了這兩種特性，實現(xiàn)了優(yōu)化的增強(qiáng)現(xiàn)實體驗。理想的產(chǎn)品選擇之一是EPCOS / TDKPowerHap壓電執(zhí)行器。

EPCOS / TDK

PowerHap壓電執(zhí)行器

PowerHap壓電執(zhí)行器利用壓電效應(yīng)，向?qū)щ姴牧鲜┘?a target="_blank">機(jī)械應(yīng)力以產(chǎn)生電荷。這種效應(yīng)使PowerHap壓電執(zhí)行器能夠提供觸覺反饋，以激活通信媒體并激發(fā)用戶的觸覺敏感性。此外，執(zhí)行器包含集成傳感器，通過加速度、力和響應(yīng)等形式提高運動性能。

PowerHap壓電執(zhí)行器包含帶有銅質(zhì)內(nèi)部電極的多層壓電板。銅的高導(dǎo)電性使得工作電壓相對較低，為120V或更低。此外，由于壓電效應(yīng)，這些特定的板在z軸上僅表現(xiàn)出極小的膨脹，在其他兩個方向上同時收縮，從而形成恒定的體積。壓電執(zhí)行器還使用集成鈸功能將z軸收縮幅度放大至高達(dá)標(biāo)稱值的15倍。

能夠?qū)崿F(xiàn)這種高性能的產(chǎn)品特性包括高達(dá)20N的大作用力、35μm到200μm的寬位移范圍、高達(dá)15g的加速度和100g的負(fù)載，并且節(jié)省空間和能耗。PowerHap壓電執(zhí)行器在封裝外殼中占用不超過26.0mm2的面積，插入高度非常低，為2.4mm，每周期僅消耗1到8mJ的能量。

由于其占位面積小、靈敏度高且性能優(yōu)異，PowerHap壓電執(zhí)行器非常適合用于增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實。

結(jié)語

無縫集成沉浸式技術(shù)的優(yōu)勢不言而喻。通過改善我們開發(fā)的產(chǎn)品、醫(yī)療護(hù)理和程序、旅行安全、教育質(zhì)量和深度，這場顛覆性技術(shù)運動可以提升娛樂體驗并有助于社會進(jìn)步。以下領(lǐng)域的發(fā)展將推動這種集成：

數(shù)據(jù)中心行業(yè)的處理能力和散熱能力

智能手機(jī)和顯示器制造商主導(dǎo)的顯示器和照明技術(shù)

5G制造商和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商主導(dǎo)的連接技術(shù)

傳感器和執(zhí)行器電子制造業(yè)主導(dǎo)的運動跟蹤技術(shù)

其中每一項技術(shù)都存在限制沉浸式技術(shù)發(fā)展的風(fēng)險。要實現(xiàn)市場報告所預(yù)測的指數(shù)級增長，需要各方共同努力，開發(fā)和發(fā)展每個細(xì)分市場。但是，考慮到提升擴(kuò)展現(xiàn)實可以為人類帶來的益處，回報是值得投資的。

審核編輯 ：李倩