沉浸式技术参考框架

从表面上看，“现实”这个概念很容易理解。我们周围的世界就是我们在既定空间内看到、感受到的一切。现实就是真实存在的东西。

然而，随着物联网（IoT）、智能设备和5G的普及，现实的前提已经从恒定、可预测的环境转化为不断演变的真实和虚拟体验。当然，我们看到并感受到物理现实，这只是其中的一部分。沉浸式/扩展现实（XR）可以弥补物理现实的不足，增加并创造新的体验。

沉浸式现实有三种主要类型：

虚拟现实（VR）

一个完全模拟的环境，让用户感觉自己沉浸在一个纯数字世界中。

增强现实（AR）

通过增加数字图像和体验来增强物理环境。用户常常通过智能手机摄像头来体验AR。

混合现实（MR）

物理和数字对象之间的交互。MR同时利用AR和VR的强项和优势来优化用户体验。

提供沉浸式用户体验的主要技术是XR耳机。XR设备内还包含计算和处理元件、执行器、传感器以及其他组件。这些组件将两个世界连在一起，打造出颠覆性应用来造福人类。XR应用的例子包括为儿童营造安全的模拟社交互动、辅助治疗从恐惧症到疼痛和焦虑的各种疾病等造福于人类和社会的场景。除了在医疗方面的明显用途外，XR还通过智能城市和联网路灯、太空旅行辅助设备以及成千上万种其他应用为人类增强便利性。

虚拟世界和物理世界的融合可以让人类社会变得更美好。下面介绍了每一类XR，并概述了支持这种颠覆性技术的相关信号链组件所发挥的作用。

沉浸式技术参考框架

业界有必要定义沉浸式技术的参考框架，以帮助大家了解信号链以及相关处理组件如何帮助营造体验。

物理现实

我们周围的世界提供反馈，为用户的期望设置边界。

虚拟现实（VR）

VR为操作者提供完全沉浸式的体验，尽可能多地刺激五大感官。

增强现实（AR）

AR向物理领域添加虚拟元素，以增强用户看到的内容，并添加功能或特性。

混合现实（MR）

MR实现了物理现实与虚拟现实二者之间的交互，而不仅仅是在物理现实上叠加数字元素。

技术信号链组件

与材料采购的供应链类似，信号链由提供XR体验的网络和系列组件构成。

处理能力/散热管理

显示屏的像素密度越大，提供数字功能所需的功率要求就越高。集成高功率密度的散热管理和处理器可确保该技术不会偏离沉浸式体验。此外，系统还必须充分冷却不断增加的处理负载，以保护用户免受设备故障的影响，尤其是在医疗和人文关怀应用中。数据中心散热市场正在推动处理和芯片冷却解决方案的发展，这些解决方案有助于实现XR。

视觉显示/照明

嵌入照明策略的显示器可以让用户的视觉在现实和虚拟世界之间过渡，从而提供用户寻求的颠覆性体验。此外，分辨率日益提高的摄像头提供了更逼真的体验。

连接

随着系统向用户传输数据的增多，反映真实环境的数据量定将增加。5G的高速度和低延迟将推动XR进入一些必须实时响应用户行为的应用领域。此外，5G的广泛部署使得数据分析可以独立于中央枢纽，在设备层（边缘）处理更多数据。边缘处理减少了数据传输的时间和距离。

运动跟踪

传感器收集环境数据，执行器记录并传输人类的响应。车辆自主驾驶技术正在推动这两种器件的发展，尤其是传感器。为了实现物理和数字环境的精确交互，传感器必须创建物理空间的精确映射，执行器则必须按照预期传输人的动作。

产品推荐

EPCOS / TDK PowerHap压电致动器

收集数据以准确映射物理现实空间，这犹如提供了一张画布，设计工程师可以在上面创建虚拟元素。更密集的物理现实矩阵增加了设计师的自由度，创造了微妙、逼真的交互，用户通过自然的动作和印象做出反应。高性能的数据处理能让用户完全沉浸在体验中。通过任意人机界面（HMI），高灵敏度和动态运动响应可增强XR用户体验，使其感觉很真实。

具有变革性的产品结合了这两种特性，实现了优化的增强现实体验。理想的产品选择之一是EPCOS / TDKPowerHap压电执行器。

EPCOS / TDK

PowerHap压电执行器

PowerHap压电执行器利用压电效应，向导电材料施加机械应力以产生电荷。这种效应使PowerHap压电执行器能够提供触觉反馈，以激活通信媒体并激发用户的触觉敏感性。此外，执行器包含集成传感器，通过加速度、力和响应等形式提高运动性能。

PowerHap压电执行器包含带有铜质内部电极的多层压电板。铜的高导电性使得工作电压相对较低，为120V或更低。此外，由于压电效应，这些特定的板在z轴上仅表现出极小的膨胀，在其他两个方向上同时收缩，从而形成恒定的体积。压电执行器还使用集成钹功能将z轴收缩幅度放大至高达标称值的15倍。

能够实现这种高性能的产品特性包括高达20N的大作用力、35µm到200µm的宽位移范围、高达15g的加速度和100g的负载，并且节省空间和能耗。PowerHap压电执行器在封装外壳中占用不超过26.0mm2的面积，插入高度非常低，为2.4mm，每周期仅消耗1到8mJ的能量。

由于其占位面积小、灵敏度高且性能优异，PowerHap压电执行器非常适合用于增强和虚拟现实。

结语

无缝集成沉浸式技术的优势不言而喻。通过改善我们开发的产品、医疗护理和程序、旅行安全、教育质量和深度，这场颠覆性技术运动可以提升娱乐体验并有助于社会进步。以下领域的发展将推动这种集成：

数据中心行业的处理能力和散热能力

智能手机和显示器制造商主导的显示器和照明技术

5G制造商和网络服务提供商主导的连接技术

传感器和执行器电子制造业主导的运动跟踪技术

其中每一项技术都存在限制沉浸式技术发展的风险。要实现市场报告所预测的指数级增长，需要各方共同努力，开发和发展每个细分市场。但是，考虑到提升扩展现实可以为人类带来的益处，回报是值得投资的。

审核编辑 ：李倩