产业元宇宙的关键技术(终端硬件:虚拟现实的交汇点)
作者 | Ivy2022-03-11

元宇宙,这个词诞生的意义可能大于一切,大于任何对她的解读。元宇宙,无疑是颠覆式创新的集大成者,我很希望元宇宙能够遍地开花,扎扎实实的在各行各业展现她的魅力。

《产业元宇宙》第5章|产业元宇宙的关键技术(2.终端硬件:虚拟现实的交汇点)

终端硬件:虚拟现实的交汇点

经历半年元宇宙相关概念的“狂轰乱炸”,相信我们对增强现实(AR,Augmented Reality)这项技术不会陌生,她将虚拟信息和现实世界巧妙融合,通过对计算机生成的文字、图像、模型等信息模拟仿真,映射和应用到真实世界,使两种信息互为补充,从而完成对现实世界的“增强”。AR这把通往产业元宇宙大门的“钥匙”之一,也曾经历潮起潮落。从2020年开始,AR逐步蓄势爆发,尤其在今年,AR将迈入蓬勃发展的康庄大道。

一份最新的分析报告尤其引人瞩目。根据方舟资本的预测,到2030年增强现实AR的市场规模将从10亿美元扩大至1万亿美元,增长足足1000倍!方舟资本认为,在初期面向消费者的AR体验承载于智能手机之上,而在今后10-20年内,AR的重要载体是头戴式移动设备。根据预测,2022年底将有大批消费级AR头显设备上市,这些设备或将引发可穿戴计算平台的蓬勃发展。由此带动,到2030年AR将深刻变革人们的工作、购物、交互和娱乐体验,增强现实的整体市场规模也将迎来指数级提升。

《产业元宇宙》第5章|产业元宇宙的关键技术(2.终端硬件:虚拟现实的交汇点)

方舟资本并不是唯一一家给予AR激进预测的机构。根据IDC估计,2021年虽然售出了不到100万台AR眼镜和头戴设备,但到2025年,预计AR设备销量将增长到2340万台,也就是5年达到2000%的增长幅度,其中2B企业客户将贡献总销量的85%左右。

《产业元宇宙》第5章|产业元宇宙的关键技术(2.终端硬件:虚拟现实的交汇点)

在产业元宇宙中,AR是虚与实的交汇点之一。不过AR的诞生先于元宇宙,最早可以追溯到上世纪五十年代。令人记忆犹新的是9年前,在2012年,社交媒体、广告新闻、期刊杂志上到处是谷歌推出AR眼镜的消息,甚至英国王子查理斯都成了这款黑科技产品的“代言人”,《时代》周刊更是将其评选为当年最具创新的产品之一。然而,仅仅两年后,谷歌AR眼镜项目就被暂停,并登上美国《技术评论》杂志的科技界失败项目榜单。这一轮AR热潮再起,虽然难免令人有种“狼又来了”的质疑,但是这一次AR终于化羽成蝶,具备了跨越鸿沟,走上康庄大道的必备条件。

到底具备了哪些条件呢?这里我们得立足于更大视野来观察,将VR、AR、MR视为一个整体。VR虚拟现实、AR增强现实和MR混合现实等多种技术,可以统称为XR扩展现实(Extended Reality)。根据统计,2021年全球AR出货量57万台,较2020年增长44%,如果将VR一起纳入考虑,则已超越1000万台量级,这一行业公认的“奇点”。当下XR的发展阶段,可类比智能手机产业苹果iPhone上市前夕的行业拐点阶段。随着产业链和技术不断发展,内容应用逐步繁荣,生态参与者加速入局,整个产业元宇宙生态正在持续丰满。

XR上游的供应链核心部件通过数年的攻坚战,取了突破性的进展,批量装机和大规模出货在即。精确传感、动作跟踪、3D光学成像、专业视觉计算芯片,以及XR操作系统和计算平台都逐步成熟。5G、Wi-Fi等基础网络通信能力提升,也在为XR做进一步的准备。内容层面,借助云平台和便捷的开发工具,开发者可以更高效地生产丰富的XR应用内容。加之疫情发生以来,越来越多企业开展“云办公”“线上经营”“远程监控”“无接触生产”,消费者的娱乐需求也日益旺盛。这些都为XR创造了得天独厚的市场环境,预示着2022年XR或将迎来高光之年。

《产业元宇宙》第5章|产业元宇宙的关键技术(2.终端硬件:虚拟现实的交汇点)

虽然AR和VR往往同时被提及,两者都带来虚拟世界的体验,他们都是感官扩展技术,但实现路径存在较大差异:VR是利用设备模拟一个虚拟世界,利用计算机生成一种模拟环境,强调户与虚拟世界的实时交互,带来封式、沉浸式的虚拟世界体验;而AR则借助算机图形技术和可视化技术产生真实世界中不存在的虚拟对象,并将虚拟对象准确“放置”在真实世界中,使用户处真实世界与虚拟世界的交融中,带来感知效果更丰富的环境体验。

《产业元宇宙》第5章|产业元宇宙的关键技术(2.终端硬件:虚拟现实的交汇点)

当然AR和VR也有相同点,其中之一便是他们都曾历经坎坷。VR这个词第一次火起来,也是在2012年,与谷歌发布AR眼镜几乎重叠。当时有两家厂商推出了头戴式的VR设备,一个是当时不为人知的Oculus,一个是手机企业HTC。那一年被不少媒体称为“VR元年”。2014年,Oculus被曾经的Facebook以30亿美元收购了,又掀起了一轮VR小高潮,2016年达到投资高点,群雄逐鹿,好不热闹。但是,看似蓬勃发展的VR,结果就终止在热热闹闹的阶段。在2017年,行业投资明显衰减。之后几年,没有一家VR创业的企业在这个行业赢得丰厚的利润。

整体上看,VR在2012年开始,经历了4年的热捧,之后又经历了4年的低谷,2020年疫情也为VR带来了曙光,目前VR逐步走出谷底,即将迎来5-10年的稳定增长阶段。与VR类似,AR此前并未能引发巨浪,而是形成了4个不同的发展阶段:移动AR软件阶段、移动AR硬件阶段、捆绑式AR眼镜阶段,以及独立AR眼镜阶段。

  • 移动AR软件阶段:即在标准智能手机、平板电脑上使用的AR软件,比如苹果的ARKit等。

  • 移动AR硬件阶段:专用的智能手机、平板电脑AR硬件和软件,如谷歌Tango智能手机。

  • 捆绑式AR眼镜阶段:需要与智能手机、平板电脑或PC主机绑定的AR硬件,如Nreal Light AR眼镜。

  • 独立AR眼镜阶段:无需绑定主机的AR硬件,比如微软的HoloLens。

虽然AR的技术要求比VR更复杂,涉及与真实环境的融合,传感器和数据的融合等技术,但是业界普遍认为AR技术的适用场景也更广泛,AR将比VR更快的商业化落地,收入规模也将大于VR。

根据IDC统计,2020年全球虚拟现实终端出货量约为630万台,VR、AR终端出货量占比分别为90%、10%。预估2024年终端出货量将超过7500万台,VR、AR成长率分别为56%、188%,AR增速强劲。即便VR现在出货远远领先于AR,但AR终端出货量有望在2023年正式超车VR。随着5G技术及5G网络的发展赋能更多的应用场景,人工智能技术和计算视觉的融合驱动,行业玩家的创新硬件功能驱动。VR、AR技术和应用也呈现融合互通趋势,MR、XR等概念应运而生。

《产业元宇宙》第5章|产业元宇宙的关键技术(2.终端硬件:虚拟现实的交汇点)

最终2C消费端和2B端各行各业结合起来,是XR增长的完整故事,如果仅从近期来看,B端为XR的主流生态,XR的增长将由2B端的应用主要带动。从B端起步,或是以B端反哺C端,是XR企业近几年的生存之道。2B端应用方面,XR能否有应用前景看三个方面:XR解决方案能否场景化、产品化,具备可复制性;能否真正解决痛点问题,而非伪装需求;场景市场空间是否足够大,从而支撑技术开发。

工业领域,XR已经成为基于工业互联网物联网平台实现数字孪生的核心技术之一。比如工业软件巨头PTC公司已经将其在产品设计、PLM领域积累的核心优势,整合至内部XR平台,依托开放生态中的平台软件,推出以数字化映射为基础的整体框架和整套解决方案。数字孪生帮助PTC在虚拟空间中构建出与物理世界完全对等的数字镜像,通过收集产品研发、生产制造、商业推广等维度的数据并进行分析,为下步的产品设计、生产工艺、市场投放等关键环节打下基础。这些场景中XR的应用需求非常清晰,界定相对明确,举几个具体例子:

  • 员工培训:借助XR技术,可以将企业中熟练工人的既有知识经验和技能固化下来,成为行动准则和模板,对新员工进行培训。

  • XR巡检:相较于人工巡检,XR巡检可为现场人员提供丰富的可视化内容,让后台数据前置到业务一线。

  • 故障诊断:现场设备的复杂度日益提高,对维修人员的操作提出了新挑战,这时利用XR技术可以为维修人员提供贴身指导。

  • 质量检验:XR技术用来进行质检项目的实时显示,可以将实时信息以可视化的形式展现在工人眼前,并提示可能的原因。操作员可以进行拍照、标注、记录取证,上传到后台。

  • 协作研发:XR可以推进跨地域的协作研发,比如多个工程师利用XR技术在三维空间内共同开发新产品。

  • 产品演示:XR可以用于产品结构展示与装配训练,使受训人员熟练掌握设备的结构信息和装配技能,节省了传统演示与训练中昂贵的成本并避免了事故的发生。

XR在医疗行业亦带来了巨大的价值。手术操作训练中,XR技术可以通过显示、触感、力反馈等设备,使接受培训的医生沉浸在虚拟场景中,进行手术操作和练习,体验真实的临床手术过程,可以有效提高医生诊断病情和制定治疗方案的能力,同时能够大幅降低传统培训中的器材、标本等成本。此外,XR在远程医疗、诊疗技术提升等方面也将发挥重要作用,改善医疗资源不均的问题。

XR在行业中的多点开花为从业者注入了剂强心剂,虽然多数产品仍然难以达到稳定的盈利水平,但是也摆脱了过去完全依赖于投资者的局面,形成了有力的造血来源。未来随着C端用户数量的不断提升、B端应用开发的意发丰富,将加速XR在下游应用的发展。

IDC预测,2024年XR技术在2B端的应用案例,主要将围绕员工培训、设备维护和产品演示等场景开展。虽然元宇宙是当下的热点概念,XR设备是元宇宙的重要入口之一,但是这一轮XR的快速增长由上下游产业链和内容生态逐步成熟所助推,而并非由元宇宙带火,反而是XR在2B端的应用将推进产业元宇宙的发展进程。

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