某国、IMAX、DMD和元宇宙：中式内卷的反面样本

本文来自微信公众号：金捷幡（ID：jin-jiefan），作者：金捷幡，头图来自：《头号玩家》剧照

由于众所周知的原因，加拿大在我国过去三年里形象大跌。曾在那里旅居过几年有点感悟，考虑到情况有所缓和，今天我们沿一条不常见的路径探讨一下标题中的复杂话题。

一、引子

加拿大的体制其实和美国相去甚远，它更像北欧多一些。由于相对完善的福利制度，劳动人民996的激情非常弱。

悠闲寒冷的生活除了使懒人多，倒是也会带来不少的创新，只是3000多万的人口在市场竞争中对阵美帝比较艰难，比如：

• 黑莓 vs 苹果

• Corel vs Adobe

• ATI vs Nvidia

• Maple vs Mathmetica/MATLAB

• Shopify vs Amazon

  ……

不过，在一些需要消费品味的东西上，加拿大有一些老牌帝国的傲慢文化，比如：

• 商务人士喜欢的四季酒店

• 旅游人士喜欢的（前）费尔蒙酒店

• 人生赢家喜欢的庞巴迪环球

• 男生喜欢的始祖鸟（Arc'Teryx）

• 女生喜欢的露露（Lululemon）

   ……

上述品牌的特点是在价格上绝不妥协，但在品质上也确实出类拔萃。

持有类似特点的另一个加拿大品牌，就是我们今天的主角：IMAX。

二、IMAX

看电影选IMAX通常体验会有所不同，原因是IMAX影片从制作到放映环境都有一套封闭的高标准。这是需要品味积累的，并不是简单搞一个大屏幕就可以替代。

“大”和“清晰”是两个比较矛盾的指标，但如果钱特别多，则不是问题。

特大的商业IMAX屏幕面积有800平米，只有IMAX高达18K分辨率的70mm胶片（15/70）才能真正满足它。遗憾的是，虽然IMAX有完整的胶片放映方案，但除了科技馆博物馆以外，几乎没有几家电影院买得起和养得起。

同时，也没有几个导演能够用得起15/70胶片。事实上，没有一部商业电影是完全用IMAX 70mm胶片拍的，比如最新一部007《无暇去死》里只有40分钟。

虽然我觉得作为观影天花板的IMAX胶片影院300元一张票很合理，但明显大多数观众不会买账，而且也没那么多片子可放。这导致IMAX必须对市场妥协，对竞争对手妥协。

IMAX的早期使命就是“大”（Max），但是随着数字化浪潮的到来，IMAX在“大”上面没那么较真儿了，大多数IMAX数字影院的屏幕（3-6层楼高）和旗舰级影院（10层楼高）比要小得多。

IMAX在全球有约1600家影院，而大中华区就占了其中近一半。虽然IMAX占中国市场份额不到5%，但按惯例依然有各式各样的竞争对手冒出来卷。应该承认，IMAX在这种环境下的品质确实做出了不小的妥协。

毕竟电影数字化以后技术门槛大大降低，买几个投影机包装一下有什么难的，你IMAX不也只有4K分辨率的数字放映机。

4K数字到18K胶片间的鸿沟，是人类数字化征途中极少有的一次败绩。

三、神奇的DMD

因为大多数观众满足于4K，所以商业放映机的核心部件厂商德州仪器（TI）始终没有推出8K的原生DMD。对电影迷来说，这是个很大的遗憾。

在我的文章里，从来没谈过的一类芯片是MEMS（微机电系统）。今天，正好聊聊MEMS之王DMD（数字微镜芯片）。

4K液晶有830万个像素，4K DMD是在对角不到2厘米的阵列上面有830万个可以独立翻动的小镜子。

电子显微镜下的小镜子，可以朝两个方向翻12度

人类追求极限的过程中，有很大一部分是在和光较劲儿。对于数字投影来说，就是要把一束光切成百万丝，然后还要独立控制其中的每一丝。

TI在研发和量产DMD时，曾遭到内部的激烈反对，因为实在太难太难太难了。听TI的朋友讲，DMD在前几十年都没赚多少钱。

那它难在哪儿呢？

四、伟大的DMD

每个铝合金小镜子是沉积到一个SRAM单元上的，它比头发丝截面还小几倍，另外要能朝两个方向翻转。估计没人能做出这么小的马达吧？

实际上小镜子是巧妙设计靠静电驱动的，并依赖极其袖珍的铰链弹性复位。

红色的两根就是复位关键：静电吸附镜子翻转后产生扭矩

这一步大致做了10年，尝试了无数种材料和工艺，但仍不成熟。因为目标是每个镜子要在10万小时生命期里翻动2万亿次无损坏，但当时做到500小时都难。

静电扭矩和机械扭矩平衡的计算，实际上比这个复杂得多，还要需要计算那些静电力需要多大电容，产生这些电容最小需要多少电压

最后，100万个镜子的总无故障翻动要求是恐怖的100万乘2万亿次。如果这个任务交给我，估计辞职一万次的心都有。

TI的工程师们又花了10多年，集合了电子、机械、材料、化工等多学科的顶尖专家，反复试验排除任何一个导致失效的设计，最终实现了即使在投影机高温环境下也都稳如泰山的微动结构。

即使如此，事情大概也只做了一半。

如何让这些小镜子能够显示亿万种颜色？如何控制显示的灰度？如何把这种特殊的芯片有经济性地制造出来？

工程师们的创新是让人敬佩的。因为小镜子可以快到每秒钟翻动数千次到上万次，TI的图像处理算法可以通过几百次红、几百次蓝和几千次绿的开关（占空比）来调制各种颜色，还可以通过每秒几千次开关镜子来控制亮度/灰度。

这并不容易，因为镜子只有12度的翻转，在如此小的面积和角度上实现光线的射入和射出的完全开关需要极其精确。此外，占空比原理看起来和后来OLED控制每个像素的驱动芯片有点像，但第一个吃螃蟹总是更艰难的，要考虑人眼最低能接受的频率。

此解决方案就是鼎鼎大名的数字光线处理（DLP）。

DLP投影最大的优势是，它的光线不像液晶那样穿透过去有巨大的损耗，对比度也比液晶投影高得多。对于高端三片DLP机器来说，精准的颜色和黑度都是液晶难以匹敌的。

五、DMD是怎么制造的

我们讨论过很多关于半导体制造的知识，这里当然要再深入一步。

通常的MEMS模块以传感器为主，由硅CMOS单元叠加MEMS单元耦合而成。输入是声光电等模拟变量，输出大多是简单的几个数值或开关，这通常对加工精度要求不高。

DMD的难度则大得多得多，它的输入是每秒千万甚至上亿个颜色的数值，输出是每秒几百万个镜子的几十亿次独立运动。

DMD大概需要在制作SRAM以外再做三次光刻：

第一次是画底板，相当于一个金属框架，支撑第二层的那些部件并分离开，还要与SRAM连接。

第二次是画中间最复杂的铰链层，这一层要做York（轭）、静电充电板和产生扭矩的那个Hinge、还有镜子止动支撑等。

第三次是画百万个镜子，镜子本身是沉积的一层铝合金，底下的一层spacer被刻蚀掉以后，镜子就变成单腿独立可翻动了。

DMD作为MEMS的旗舰，也有力地促进了各种MEMS芯片的发展。后来各种各样极富创新的微机电芯片纷纷出现，因为DMD让大家体会到没有什么是造不出来的。

DMD的开发团队负责人Larry Hornbeck毕业于美国一所二线大学：凯斯西储。他从本科到博士连续一个专业读了13年，到31岁才毕业，应该不算天赋型同学吧。

Dr. Hornbeck毕业后在达拉斯工作40多年几乎只做了一件事，就是DMD。最终他功成名就，甚至还拿了一尊奥斯卡奖。

六、VR和元宇宙

说了那么多，既然TI在DMD上有如此宽阔的护城河，为什么还赚不到大钱呢？

因为液晶。液晶统治了绝大多数显示市场。

液晶同志和LED同志精诚合作，技术发展更加宏大和迅速，连诺贝尔奖都拿了三次。

个人猜测，IMAX影院最大的对手也将是液晶：VR眼镜里的液晶。

IMAX和普通电影最大的差异化在于“沉浸感”，在家看大屏电视最大的问题也是难以获得沉浸感。

VR眼镜却能解决这个问题。

下面的视频是我用Meta/Oculus Quest 2录制的看IMAX片头，实际感受效果几乎和影院相当。

IMAX片头是精心设计过的，对分辨率不太敏感。实际上，虽然Quest2号称准4K，但实际上单眼只有2K，这离我们期待的电影清晰度还有距离。

科技工作者仍在不断努力，比如所谓第四代半导体IGZO应用在新一代薄膜晶体管上，使袖珍液晶面板进一步提高分辨率更加可行。8K甚至更高的VR设备，必然出现在未来的路线图上。

虽然什么算元宇宙还有争议，但足够迷惑肉眼让人忘了是在现实世界还是数字世界，应该是最正宗的视觉元宇宙。

七、细节

Quest 2的手柄也很有意思，只要一节5号干电池。以我对体感游戏的认知，加上被Wii手柄虐过好多年，肯定觉得锂电池是更好的选择。

然而我错了。Quest 2手柄的省电到了夸张的程度：在低烈度使用情况下，半年换一节电池都是可以的。

因为它的原理和电视遥控器很像，只需要发射红外线，没多少功耗。其光学追踪技术难在VR头盔上的四摄像头，要几无延时地追踪和判断手柄的精确位置，这背后的软件和AI算法难度非常之高。（注：配合光学追踪判断手柄动作的还有另一种MEMS芯片：TDK Invensense的6轴高精度IMU（加速计+陀螺仪），这玩意儿的功耗也只有毫瓦甚至随时微瓦级休眠。)

从Quest Pro的泄露信息看，它可以精细捕捉全身动作。这需要的算法和算力比之前只能捕捉手部又进了一大步。但是它跳票了，估计是太难做了。

VR是一个例子，特斯拉是另一个例子，软件越来越成为主机/设备厂的门槛和核心竞争力。甚至看看我们常提到的ASML：早在90年代初的一台光刻机就有上亿行代码，到DUV有十亿行再到EUV有几十亿行。

很多日本公司的硬件很棒，但软件差到不行，细节上的缺失使那些曾如日中天的产品逐渐落伍，关于这点之前聊索尼时也说过：那些几十个键的遥控器、反人类的同步工具和复杂的树状菜单。

八、内卷

未来的中外元宇宙可能根本无法互通，甚至大家说的元宇宙都不一定是同一个东西: 各种虚拟现实应用/虚拟货币/虚拟产权（NFT）等等在我国的合法性都是两说的。

“卷”不只有价格杀到死和劳力拼到衰竭，利用信息不对称的概念“割”也是另外一种。那么作为消费者或投资者应该如何建立自己的价值判断呢？

上面提到了很多品牌和技术，大多经过了十年甚至几十年的沉淀。我们在内卷这些领先者的同时，有时会忘记一些东西。

我们看到在TWS耳机市场里，多到吓人的厂商在卷AirPods；我们也能看到在电动汽车市场里，多到吓人的厂商在卷特斯拉。

IMAX、DMD、特斯拉…甚至四季酒店和Lululemon，它们都有一些很耐琢磨的细节，这些细节让它们在内卷泥潭中出淤不染、濯清不妖。

在“内卷+”的思潮中，批评谩骂很容易，但欣赏就难了。

学会欣赏细节，才能制作细节。

承认问题和差距，才能建立纠正反馈循环。

最后，躺平下来，听听美妙的音乐，看看孩子的笑脸，从细节中获取治愈的力量。

本文来自微信公众号：金捷幡（ID：jin-jiefan），作者：金捷幡