真正的擴展現實

人機交互領域的先驅作家、研究員、設計師和企業家Brenda Laurel在1993年說：＂現實總是無法滿足人類的想象力＂。但今天的世界已經與當時截然不同。那時，VR街機游戲還是一種新奇的概念，互聯網泡沫距離破裂還有七年。快進到2025年5月，西班牙一間燈光明亮的手術室里，一組外科醫生成功地使用無線頭戴設備完成了一項復雜的脊柱手術。該設備將3D解剖數據直接疊加到患者身上。數千公里之外，澳大利亞的一群學員通過沉浸式混合現實眼鏡實時觀察了同樣的手術過程，并按照步驟進行操作，仿佛身臨其境。與此同時，在歐洲各地的教室里，學生們正在通過完全交互式的虛擬環境漫步于古代文明，學習歷史。而在繁忙的制造工廠里，工程師們在接觸實物之前，正在使用復雜機器的數字孿生模型進行培訓。歡迎來到擴展現實 (XR) 和“元宇宙”的世界。這是一個支持3D的數字空間，其中互聯的XR環境網絡創造出栩栩如生的個人和職業體驗。這個沉浸式互動世界由無線技術的隱形引擎驅動。XR技術與超可靠、低延遲無線連接的快速融合，正以前所未有的方式為人們的工作、學習、康復和娛樂開辟新的維度。曾經聽起來像是科幻小說里的場景，如今已成為現實。

不同的多重現實

除了VR之外，XR還包括增強現實 (AR) 和混合現實 (MR) 。VR 將用戶完全沉浸在計算機生成的環境中，通常通過頭戴式設備體驗，從而隔絕現實世界。AR 將數字內容疊加到現實世界場景中，通常通過智能手機、智能眼鏡或輕便的頭戴式顯示器觀看。MR 則融合了兩者，允許數字對象和物理對象實時互動。這些技術正在融合，帶來日益無縫的體驗。例如，現場技術人員可以使用 AR 接收疊加在機器上的分步維修說明，而遠程專家則通過 MR 加入，以交互式方式指導維修過程。市場預測描繪了 XR 領域未來的發展前景。IDC預測，到 2027 年，全球在 AR 和 VR 解決方案上的支出將達到 509 億美元，復合年增長率超過 30%。分析人士指出，XR 的下一個飛躍不僅來自更先進的頭戴式設備，還來自無線基礎設施和芯片創新，這些創新使這些體驗變得無縫、自由和智能。

游戲以外

早期的XR創新主要由游戲和娛樂行業推動。隨著消費者對沉浸式環境的需求不斷增長，頭戴式設備的銷量也隨之飆升。但在過去五年里，XR已經從客廳擴展到教室、醫院、建筑工地和工廠車間。其中最具影響力的應用之一是教育和培訓領域。沉浸式模擬使學習者能夠以直觀、空間感知的方式與復雜的主題進行互動。醫學生可以在進入手術室之前，在VR中練習外科手術。工程學徒可以拆卸和重新組裝昂貴設備的數字孿生模型，而無需擔心損壞真正的物理部件。這些應用不僅更具吸引力，還能顯著降低培訓成本并提高知識保留率。醫療保健行業也在以驚人的速度擁抱XR。外科醫生正在使用AR在手術過程中疊加患者的影像數據，從而實現更精準的切口和更短的手術時間。治療師正在將VR融入康復計劃，為患者提供可控且引人入勝的環境，以促進身體或認知康復。工業領域是另一個前沿陣地，制造工廠正在部署XR技術用于遠程協作和維護。結合物聯網傳感器數據，AR頭顯可以將實時診斷信息和操作說明直接疊加在機器上，供工程師查看。這不僅加快了維修速度，還減少了停機時間，提高了安全性。

無線核心

盡管XR和元宇宙的前景十分廣闊，但其成功與否取決于無線體驗的質量。高分辨率3D渲染、實時運動追蹤、觸覺反饋和空間音頻都需要極低的延遲和可靠的連接。哪怕幾毫秒的延遲，都可能令用戶感到迷失而失去沉浸感。

Nordic Semiconductor nRF54L15 SoC 這樣的新一代芯片，正好在這種情況下脫穎而出。nRF54 系列專為高級無線應用而設計，兼具高性能和超低功耗。nRF54 系列全新的 4 Mbps 專有模式和增強的 TX/RX 切換時間，能夠實現超低延遲無線鏈路的設計，反應速率高達 8 kHz，這意味著，例如，控制器和 VR 頭顯每毫秒可以發送和接收 8 次數據。在 XR 設備中，這意味著流暢、無線的體驗——無論用戶身處教室、工廠還是手術室。

例如，采用 Nordic 2.4 GHz 專有無線連接技術的 VR 頭顯可以與控制器和音頻系統實時通信，實現幾乎無延遲的輸入和反饋，以確保用戶的操作能夠即時轉化為虛擬空間中的真實體驗，而穩定的吞吐量則支持清晰的空間音頻，這對于沉浸式體驗至關重要。這種無線性能使開發人員能夠卸載計算任務，從而打造更輕薄、更時尚、續航時間更長的頭顯。XR 通常是一個多設備生態系統，包含頭顯、控制器、手套、音頻外設在內，有時甚至邊緣計算節點都需要同時進行通信。在這些動態環境中，可靠的連接至關重要，而先進的多協議 SoC 則能夠實現無縫的設備編排。

例如，海信的XR-V3解決方案包含一個VR頭顯和兩個手持控制器，利用Nordic nRF52832 SoC的低功耗藍牙連接傳輸自身的位置和方向。XR-V3專為游戲、娛樂、教育、培訓和模擬應用而設計，它還集成了圖像和運動傳感器，用于獲取頭部和身體的位置、旋轉和加速度，從而確定用戶的姿態定位。2025年，德國一所領先的技術學院推出了一項雄心勃勃的培訓計劃，該計劃使用通過低功耗藍牙和Wi-Fi 6E連接的AR頭顯來模擬復雜的工業流程。學生們在接觸真實設備之前，先在混合現實環境中學習操作數控機床、液壓系統和電氣系統。最終，該計劃縮短了認證時間，減少了事故發生，并降低了設備維護成本。此外，新加坡一家大型醫院網絡也為其外科團隊配備了MR頭顯，以輔助神經外科手術。這些頭顯通過低延遲無線網絡接收高保真成像數據，并將其投射到外科醫生的視野中。借助這種設置，手術團隊可以實時觀察 3D 大腦結構，與遠程專家協作，在手術過程中毋須把目光移離患者，也可以調整策略。

只有強大的系統級芯片SoC和穩定的無線連接才能實現這些場景。先進的芯片擁有充裕的計算性能，可以直接在設備上運行復雜的傳感器融合和人工智能/機器學習算法，無需持續依賴云連接。這不僅提高了響應速度，還增強了隱私保護并降低了帶寬成本。

在職場中，XR正在重塑從入職培訓到生產力的方方面面。新員工可以通過沉浸式3D互動體驗進行入職培訓。遠程團隊可以實時協作進行產品設計，如同身處同一房間般操控3D物體。維修人員可以查看故障設備上的AR疊加層，獲取實時數據和遠程支持。

先進的邊緣

這些應用與Edge AI 結合使用，相得益彰。Edge AI能夠將智能更貼近用戶。例如，采用 Nordic nRF54 系列控制器的控制器可以實時處理傳感器數據，提供洞察信息，使 XR 交互更加自然直觀。

Edge AI是下一代XR技術的關鍵推動因素之一，它不僅能生成內容，還能增強用戶界面。例如，在職場培訓場景中，Edge AI可以識別用戶在執行特定任務時遇到的困難，并據此調整模擬的難度，或通過AR疊加層提供情境指導。在醫療保健領域，頭戴式設備可以追蹤外科醫生的手部動作，預測所需工具，或在恰當的時機顯示關鍵信息。

為了增強用戶界面，Edge AI也需要在控制器或人機交互設備 (HID) 上得到支持。為此，Nordic專利的 Neuton 技術允許開發人員構建小型、快速且高效的人工智能模型，這些模型可以直接在資源受限的設備 (例如控制器或 HID) 上運行，而無需將全部數據發送到頭戴式設備。

對于嵌入式開發人員而言，Nordic獨有的 Neuton 模型可在 CPU 上實現Edge AI，用于處理來自加速度計、慣性測量單元 (IMU) 和光電容積脈搏波描記法 (PPG) 等傳感器的時序數據，尤其適用于超低功耗無線應用。Neuton Edge AI模型的大小通常小于 5 KB，與其他基于 TensorFlow Lite、PyTorch 或 Keras 的 CPU 運行模型相比，體積更小、速度更快、效率更高，最高可達 10 倍。該技術適用于解決Edge AI 的諸多挑戰，例如實時手勢識別、減少無線鏈路傳輸的數據量以及進一步降低系統延遲。

這種邊緣AI方法與Nordic的超低功耗架構相結合，威力尤為強大。XR設備無需頻繁充電即可長時間連續運行，使其在教育和醫療保健等對可靠性要求極高的專業環境中非常實用。對于開發者而言，全新的XR領域既帶來了令人興奮的機遇，也帶來了技術挑戰。XR應用需要仔細平衡處理能力、無線帶寬、電池續航時間和散熱限制。必須實時傳輸高保真傳感器數據，同時又不影響用戶的舒適度和安全性。Nordic的nRF54系列SoC為開發者提供了滿足這些需求的工具。其強大的處理能力、對多種無線協議的支持以及AI集成，為開發者構建沉浸式且可擴展的應用提供了靈活的基礎。實際上，開發者可以設計出性能媲美有線系統的XR頭顯，并配備近乎零延遲的無線多控制器輸入系統——并且可以在本地運行機器學習模型，以適應用戶行為。

無限潛力

展望未來，XR 將更加普及于日常生活。頭戴式設備將持續縮小尺寸，像太陽鏡一樣舒適且不會惹來別人的奇異目光。低延遲無線網絡將使人們能夠從地球的任何角落參與到同一個共享的虛擬環境中。邊緣AI將使這些體驗更加智能、情境感知且無縫適應。擴展現實正在從一項小眾技術發展成為觸及多個領域的主流平臺。從有線、高功率系統向輕便、無線、智能的 XR 設備的轉變正在加速這一進程。隨著物理世界和數字世界之間的界限日益模糊，XR 將重新定義人們學習、協作和體驗世界的方式。無線技術和Edge AI的協同作用，或許讓我們比想象中更接近這一愿景。