智慧眼鏡出貨躍升,原相董事長黃森煌解讀,關鍵在運算、功耗與感測器體積同步到位;他判斷眼鏡感測需求與手機分道,感測器將走向客製化,更多功能直接內建進晶片。
智慧眼鏡的出貨量級,已經不是Google早年眼鏡一年幾十萬支的實驗規模。市場這兩三年為什麼起來,原相科技董事長黃森煌的解讀落在技術門檻:運算夠快、功耗夠低、鏡頭感測器縮到放得進鏡框,設計眼鏡的人才有本錢兼顧時尚。原相耕耘二十多年的CMOS影像感測器,正好落在其中變化最劇烈的一環,而他花最多時間解釋的,是眼鏡的感測需求為什麼跟手機走的是兩條路。
黃森煌看穿戴裝置的起點,是平台演進的慣性。PC、筆電、手機一路走到成熟的個人化平台之後,他長期在找下一個殺手級應用,最後鎖定眼鏡與指環——配戴本來就存在於人的習慣裡;手錶之後,他認為接棒的就是這兩樣。
但兩者面對的限制也一樣:空間小、重量斤斤計較,裝不下耗電的顯示器與強大的運算核心,注定無法像手機那樣自成系統,必須依附手機的運算、顯示與應用程式。
他說:「你不是Fashion的Designer,誰會買?戴一個笨笨重重的,那一點都不好看。」在他看來,時尚直到這兩三年技術推進到位,才第一次變成做得到的規格。
原相董事長黃森煌認為,台灣供應鏈中零組件與模組豐富且成熟,感測與影像尤其紮實,缺的是整合這一層
眼球高速轉動 全域快門拍得住
黃森煌把智慧眼鏡的感測需求,從快門架構講起。相機進入CMOS世代後,快門改由電子訊號控制,控制方式分成兩種架構。捲簾式快門(Rolling Shutter)一條線一條線重置、曝光、讀出,同一張畫面裡上下兩端的曝光時間點並不相同;拍靜態照片沒有影響,但對著高速移動的物體,例如高鐵,畫面上下就會錯位。全域快門(Global Shutter)則是整張畫面同時清零、同時曝光,只是讀出仍得逐行進行,先曝完的畫素帶著電荷等待期間,外部光線持續累積,保護機制不夠好時,畫面後段的雜訊會比較明顯。
這個差異在眼鏡上直接對應到兩顆鏡頭的分工。往內看的鏡頭要做眼球追蹤、虹膜辨識,對象是快速轉動的眼球,影像一旦扭曲,後端演算法的判斷就會失準,通常得用全域快門;往外看的鏡頭若只是拍攝,直接沿用手機便宜成熟的高解析捲簾快門即可,但外視影像若也要辨識,就得再搭一顆全域快門。相較之下,筆電做眼球追蹤,鏡頭離眼睛遠,視角裡真正落在眼球上的只有一小塊,畫素與功耗多半浪費;眼鏡貼著眼睛,解析度不用高,功耗也壓得低。
移動偵測進晶片 系統睡著更省電
眼鏡上的鏡頭若整天開著,後端的微控制器與影像處理器就得跟著整天耗電。黃森煌說,原相的做法是把移動偵測演算法直接做進感測器,他表示這在業界是第一家:後端系統全部睡眠,只有感測器以極低功耗常時啟動,偵測到物體移動才喚醒系統、同時把影像往後送。
另一項做進感測器的是快速自動曝光與自動白平衡。一般開機得等CPU與影像處理器先醒、再叫醒感測器拍幾張校正曝光與色彩,他估計等第一張堪用的照片往後傳,半秒已經過去,物體早就跑了;原相把這段校正做進感測器,上電即拍。典型客戶是電池驅動的監控攝影機與野外動物觀察相機——鏡頭系統一動,他說耗電動輒五、六百毫安培,吃電池的裝置撐不了幾天。
格式也是同一條思路。感測器長年沿用4:3、16:9,那是顯示器的傳統;但監控與偵測的對象多半是站立的人,躺著的長方形並不合理,原相因此推出1:1方形感測器,他同樣表示是業界第一個。這些功能會不會進到智慧眼鏡,決定權在系統廠,但零組件廠沒有等待的餘裕;他說原相得走在很前面,等品牌想到才開發,晶片兩年後才出得來。他判斷終點是客製化:今天多數眼鏡還在拿現成手機感測器開發,原型因此笨重,等量真正起來,感測器公司才會願意為眼鏡的單一目的投入客製。
眼球追蹤算注視 廣告命中率是賣點
內外兩顆鏡頭搭配起來,是黃森煌談得最具體的應用。他透露,一家眼鏡客戶正在開發的功能,是用外視高解析鏡頭搭配內視眼球追蹤,從眼球移動推算注視方向,框出使用者正在看的物件;只傳物件而非整張影像,資料量小,經手機上傳雲端辨識,語音幾乎即時回覆那是什麼。他認為這會是殺手級應用,理由很商業:知道使用者此刻在看什麼、找什麼,廣告命中率遠高於影音平台的亂槍打鳥。但他也把門檻講明,標定精準度必須高到讓廣告主相信,「到今天都還做不到」;他觀察多數做眼鏡的團隊仍把眼鏡當硬體平台在開發,這種整合還沒有人做到。
眼球追蹤技術原理,應用在眼鏡上必須使用極小且精準度高的感測器
他順帶對照蘋果(Apple)的Vision Pro:第一天就做成火力強大的硬體平台,卻沒有像手機靠通話這個基本功能撐過十年讓應用生態長齊,結果又貴又缺應用;眼鏡、手錶、指環正好相反,配戴習慣本來就在,功能可以隨技術成熟一層層疊上去。
台灣零組件到位 等一家品牌出來整合
談到台灣供應鏈,黃森煌的評價分成兩層:零組件與模組豐富且成熟,感測與影像尤其紮實,缺的是整合這一層。台灣的生意傳統是幫品牌做工,產品長相由賣的人決定,而高科技走得太快,品牌對零組件技術普遍脫節,中間需要有人把資源串起來。他以輝達(NVIDIA)執行長黃仁勳為對照:AI運算串的仍是原本做筆電與伺服器的同一群人,要把傳統眼鏡變成高科技眼鏡,功夫大得多。台灣早年也投入過LCoS微顯示,但時機太早,產業沒起來,技術最後移轉了出去。
至於相對中國供應鏈的位置,他判斷單比成本與拚勁,台灣沒有勝算;但中美貿易戰與疫情改變了大環境,歐美出現對非紅供應鏈的明確需求,給了台灣重生的機會。智慧眼鏡會聯網、涉及隱私與信任,他認為這個機會在眼鏡上同樣成立。健康感測則是他眼中穿戴裝置的必然配備,貼膚可測心率、血氧與心率變異,鏡頭對臉也能讀出心跳與呼吸,課題同樣回到誰來整合。
從黃森煌的敘述往前看,智慧眼鏡的下一階段會沿著兩條線推進:感測器從沿用手機規格走向為眼鏡客製,以及更多功能內建進感測器,讓常時啟動的功耗繼續往下壓。對台灣供應鏈而言,零組件的準備已經到位,變數在於誰來整合,以及非紅供應鏈的機會窗口能維持多久。