從表面上看，“現(xiàn)實(shí)”這個(gè)概念很容易理解。我們周圍的世界就是我們?cè)诩榷臻g內(nèi)看到、感受到的一切。現(xiàn)實(shí)就是真實(shí)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(shí)的前提已經(jīng)從恒定、可預(yù)測(cè)的環(huán)境轉(zhuǎn)化為不斷演變的真實(shí)和虛擬體驗(yàn)。當(dāng)然，我們看到并感受到物理現(xiàn)實(shí)，這只是其中的一部分。沉浸式/擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）可以彌補(bǔ)物理現(xiàn)實(shí)的不足，增加并創(chuàng)造新的體驗(yàn)。

沉浸式現(xiàn)實(shí)有三種主要類型：

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）

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

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）

通過增加數(shù)字圖像和體驗(yàn)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(yàn)AR。

混合現(xiàn)實(shí)（MR）

物理和數(shù)字對(duì)象之間的交互。MR同時(shí)利用AR和VR的強(qiáng)項(xiàng)和優(yōu)勢(shì)來優(yōu)化用戶體驗(yàn)。

提供沉浸式用戶體驗(yàn)的主要技術(shù)是XR耳機(jī)。XR設(shè)備內(nèi)還包含計(jì)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(gè)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(yíng)造安全的模擬社交互動(dòng)、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(huì)的場(chǎng)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(huì)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(hào)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(hào)鏈以及相關(guān)處理組件如何幫助營(yíng)造體驗(yàn)。

物理現(xiàn)實(shí)

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(shí)（VR）

VR為操作者提供完全沉浸式的體驗(yàn)，盡可能多地刺激五大感官。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（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(shí)（MR）

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

技術(shù)信號(hào)鏈組件

與材料采購的供應(yīng)鏈類似，信號(hào)鏈由提供XR體驗(yàn)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(huì)偏離沉浸式體驗(yàn)。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(chǎng)正在推動(dòng)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(shí)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(shí)和虛擬世界之間過渡，從而提供用戶尋求的顛覆性體驗(yàn)。此外，分辨率日益提高的攝像頭提供了更逼真的體驗(yàn)。

連接

隨著系統(tǒng)向用戶傳輸數(shù)據(jù)的增多，反映真實(shí)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(dòng)XR進(jìn)入一些必須實(shí)時(shí)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(dú)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(shí)間和距離。

運(yùn)動(dòng)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(dòng)這兩種器件的發(fā)展，尤其是傳感器。為了實(shí)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(dòng)作。

產(chǎn)品推薦

EPCOS / TDK PowerHap壓電致動(dòng)器

收集數(shù)據(jù)以準(zhǔn)確映射物理現(xiàn)實(shí)空間，這猶如提供了一張畫布，設(shè)計(jì)工程師可以在上面創(chuàng)建虛擬元素。更密集的物理現(xiàn)實(shí)矩陣增加了設(shè)計(jì)師的自由度，創(chuàng)造了微妙、逼真的交互，用戶通過自然的動(dòng)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(yàn)中。通過任意人機(jī)界面（HMI），高靈敏度和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)可增強(qiáng)XR用戶體驗(yàn)，使其感覺很真實(shí)。

具有變革性的產(chǎn)品結(jié)合了這兩種特性，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。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(yùn)動(dòng)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(duì)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(gè)方向上同時(shí)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(shí)。

結(jié)語

無縫集成沉浸式技術(shù)的優(yōu)勢(shì)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(chǎng)顛覆性技術(shù)運(yùn)動(dòng)可以提升娛樂體驗(yàn)并有助于社會(huì)進(jìn)步。以下領(lǐng)域的發(fā)展將推動(dòng)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(yùn)動(dòng)跟蹤技術(shù)

其中每一項(xiàng)技術(shù)都存在限制沉浸式技術(shù)發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。要實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)報(bào)告所預(yù)測(cè)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，需要各方共同努力，開發(fā)和發(fā)展每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)。但是，考慮到提升擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)可以為人類帶來的益處，回報(bào)是值得投資的。

審核編輯 ：李倩