近日，WMC2022世界元宇宙大会在北京大兴经济开发区顺利闭幕，此次大会聚集了众多专家院士和知名企业。俄罗斯工程院外籍院士、北方工业大学王立军教授受邀出席了此次大会，并在大会上发表精彩演讲《元宇宙XR显示技术前沿及其发展趋势》。

什么是元宇宙?

王立军教授强调：科幻小说《三体》的作者刘慈欣说过“人类面前有两条路。一条是向外，通往星辰大海;一条向内，通往虚拟现实。” 探索人类的内心世界，进入想象中的理想国度，室外桃园是人类永远的哲学追求。

任何一个技术，任何一个商业模式，任何一个业态的发展不是一天两天的。以前在互联网界刮起过一股元宇宙的风，当时不叫元宇宙，叫虚拟世界，或者第二人生(Second Life)。但现在的元宇宙，它不光是虚拟世界，用户可以创造，可以交易虚拟资产，可以买卖。

据王立军教授介绍，他的团队有幸参与创建了中国的第一代元宇宙梦幻世界，并在2008年发布。登陆界面上有娱乐现场，有明星的演唱会，有自己的房地产，可以买卖，可以出售。他们把北京地区所有的大学校园也上线，2008年的夏奥会，整个奥运会所有的场馆都在虚拟世界上线，全球的用户可以上去虚拟体验。它有一个交易货币叫微币，可以买卖。

关于当年的架构，王立军教授讲到，没有移动互联网，也没有云计算，没有5G，也没有智能终端，用户通过PC来登陆这样一个虚拟世界。在元宇宙网络端主要有两个大平台，一个虚拟仿真系统，另一个实时通信系统。那怎么解决大用户的算力?那就是通过集成计算，云计算的前身。

反观现在的元宇宙所有的技术，整个技术基础架构，包括软硬件，都已经完全不同了，包括整个底层的技术架构。网络基础设施已经能够支撑世界级的元宇宙，包括区块链、云计算解决了基础的计算问题。设备方面有很大的不同，原来是基于PC端，现在还有移动终端。

三维沉浸式的体验

王立军教授表示：元宇宙的主要特点就是三维沉浸式的体验，它是通过新一代虚拟和终端在现实当中的实现。各行各业，不管是工业元宇宙还是虚拟社交，还是虚拟资产，包括虚拟购物也好，所有的商业模式、商业业态，在未来的元宇宙整个的都会重构。

同时，也强调了一下新一代元宇宙的三大最显著的特征：第一就是去中心化，保护用户的资产、用户的属性、是唯一的，属于他自己的。第二是人工智能，人工智能保证了我们内容的生产，能做到大规模低成本的生产，包括交易。最后是通过我们头戴式虚拟设备的实现。

XR就是终端设备，是下一代元宇宙的接入和交互终端，VR、AR构成了新一代信息科技革命的制高点。

王立军教授表示：XR是计算第二次大浪潮，第一个浪潮带给了个人计算机、互联网、移动互联网，第二波浪潮就是AR、VR。XR是一个总称，就是扩展现实，包括AR、VR和MR，AR和MR是虚拟世界和现实世界连接起来，它主要是工业级应用，设备的实现，尤其计算感知和软件方面、算法方面，要远远高于VR设备。但是MR和AR有一个显著的区别，MR算法更精准，像手术、导航应用，包括定位和交互非常精准，这就需要非常精准的空间感知和空间计算，这个应用叫MR。

未来网络端的虚拟世界，再加上XR终端创造的沉浸式体验，这两个都实现以后，工业元宇宙就会实现。

关于目前XR终端国内产业链面临的问题，王立军教授做了一个梳理，AR、VR、尤其硬科技方面，光学、交互芯片、计算芯片，有很多卡脖子风险，尤其产业链上下游的问题，包括GPU显示显卡、传感器方面，虽然我们国家代工、生产制造能力非常强，全球最大的AR、VR终端设备，包括脸书眼镜全球最大的第一品牌，包括日本PSVR和索尼PSVR都是中国代工的，但是在核心的关键技术方面，关键零部件方面，我们面临卡脖子的困境。除了硬件以外内容开发工具方面，我们完全依赖于国外的商业引擎。

XR显示的关键技术和发展趋势

王立军教授表示，头戴显示也是显示产业的一个方向，一个分支，它离人脸特别近，所以显示的指标方方面面非常高的要求。我们人脸细胞超过1亿3000万的感官器，我们的分辨率超过了8000PPI，分辨率对比一下手机只有400PPI。所以对头戴式设备提出了很高的要求，FOV大于100度，色彩要逼真，高反变率，头戴显示对体积、重量、操控方便性也提出了很高的要求。

目前头戴式显示技术的进展和未来的发展方向，这是VR终端，处理器目前主要是高通的，目前由于华为被卡脖子，所以在处理器方面也是完全依赖于进口。核心的光学是光学系统方面，在VR快速应急显示器方面，北京的京东方在全球做得比较好，液晶显示在全球第一的位置。下一代是硅基的，国内主流厂商，包括很多的创意公司也在投入大量的能力在做，但是目前还没有量产。国外新一代的VR眼镜已经采用硅基OLED作为主流的微显示技术。

与此同时，王立军教授指出，VR和AR终端的核心技术发展路径是不一样的，主要区别在光学技术领域，AR和MR的光学系统主要实现虚拟空间和真实空间的融合，目前核心的技术是光栅和光波导技术，它是基于物理光学新一代的光学元器件，可以把光学系统做得非常轻薄，核心的生产制造工艺基于半导体集成工艺来实现的。

在AR/MR微显示领域，现在可以提供很高的图像分辨率，亮度更高。AR和MR眼镜现在的一个主要的问题是在室外它的亮度达不到。下一代微显示Micro LED技术是主要的趋势。

激光扫描显示是AR和MR智能眼镜的另一个发展方向，目前市场上最先进的两款AR/MR智能眼镜， 微软的HoloLens2 和谷歌的North Focus是基于激光扫描技术的国外产品，其核心技术高速双轴扫描MEMS微镜现在我国是量产不了的。激光扫描显示模组可以做得非常小，提供无限的聚焦特性，也可以用在车载抬头显示器(HUD)方面。

而激光视网膜扫描，可以无缝把现实世界和虚拟世界合在一起。激光视网膜扫描提供一个无限聚焦的特性，激光视网膜扫描可以实现接近自然真实的3D显示，但是商用还有很长的路要走。

对此，王立军教授表示：未来XR眼镜技术，即下一代沉浸式交互设备，我们要做到非常的轻薄，可以自由的移动，功能要非常强大，同时还要体积小，要让眼镜进入千家万户。显示方面图像要超高清、高亮度、高对比度。Micro LED是一个非常古老的技术，LED显示屏，传统它的像素间隔非常大，在十几米、5、6米之外才能看到清晰的图像，这个技术已经比前几年有很大的进步，像素到几毫米。现在通过半导体缩微技术把LED像素间隔做到十几微米甚至几个微米的时候，可以实现非常高的亮度，非常高分辨率的下一代微显示解决方案。

同时Micro LED有一个最大的好处，它的功耗非常小，体积也可以做得非常小，尤其对移动终端和头戴终端，电池的能量消耗是主要的考量因素，所以特别适合XR头戴终端。

核心的Micro LED微显示主要是针对AR和MR头戴式应用，看一下对比度、亮度，包括PPI分辨率，Micro LED它的对比度，因为它是自发光的，可以轻松达到百万级，亮度非常高，可以达到几万尼特，这样可以解决AR、MR设备在室外使用的问题。同时显示器体积非常小，适合头戴式终端。

Micro LED的技术进展非常快，核心是解决显示驱动问题，我们在LED发光材料是基于第三代发光半导体材料，而显示驱动电路是基于传统的硅基半导体。两者是基于完全不同的半导体工艺流程，怎么把它集成在一起，未来Micro LED显示主要的产业化路径是晶圆级混合集成，这种路径比较成熟，目前这种技术是最接近大规模量产的技术。

演讲最后，王立军教授表示：相信未来随着Micro LED微显示技术和衍射(全息)光波导技术的发展成熟，XR智能终端必将替代手机成为我们主要的信息交互的手段，成为未来元宇宙核心的终端和交互设备。