艾瑞咨询发布《中国增强现实(AR)行业研究报告》,如下:
近些年, AR频繁以媒体、产品、影视等形式出现在大众面前,饱受关注,然AR的概念已经出现了几十年,产业链各环节对于技术的积累和场景的探索也从未停歇。如果说元宇宙的火热为AR吸引了商业和资本的目光,人们对下一代计算平台和交互方式的不断探索将AR推向了风口浪尖,那么AR行业在技术、场景等方面数年的积累和从业者的坚韧会使他们在浪潮之下站稳脚跟、乘风破浪。
摘要
行业潜力:增强现实(AR)技术可将虚拟信息数据叠加在现实世界之上,兼具交互性、沉浸感、实时性等特征,短期内AR可作为效率工具使用,填补产业空白;长期来看,具有成为下一代计算平台的潜力。
驱动因素:政策方面 ,“十三五”规划中首次提及虚拟现实,“十四五”中列为数字经济重点产业,由最初的仅聚焦于技术研发到鼓励多产业进行融合创新。投融资方面,海内外头部企业把握元宇宙设备层交互入口-AR终端设备,并持续布局下游应用内容生态。
技术体系:AR整机根据模块功能不同可拆解为计算、光学和传感三大功能单元
“虚”软件技术:AR操作系统多基于安卓研发,支持硬件运行、内容展示和人机交互
“实”硬件技术 :
。主控芯片:AR功能复杂需专用芯片支撑,计算等功能云化方案较为远期
。光学显示:包含全新光学系统技术,配合微显示屏幕组成光学模组,是AR终端设备最为核心部分。
Birdbath+Micro OLED方案和自由曲面方案已率先落地并实现规模量产,阵列光波导和衍射光波导技术绝对参数较高更具未来,但制作工艺难度较大仍需长时间迭代。
“相”交互技术:交互方案与场景需求强关联,未来向多模态、精细化方向发展
“生”应用生益:B端场景需求为功能导向型,产品AR增值属性强于C端优先落地;C端对产品性能容忍度较低,厂商多以观影、娱乐场景入局打开市场,市场逐渐崛起。
发展困局: (1)AR产业链较长,目前整体技术尚不成熟,单一环节的提升难以撬动全行业的攀升,产业 内外的技术驱动力有限。 (2)终端产品难有消费级AR应用内容支撑,没有真正带有AR功能、发挥AR虚实 结合、交互能力价值的应用,行业尚未进入正循环。
发展趋势: (1)双线增长逻辑下,国内厂商多将采取小步快跑加速迭代方式逐渐完成专用设备到通用设备 的过渡;(2)AR作为元宇宙的交互入口之一,与元宇宙技术发展底层逻辑相同,二者相生相成。
一、根基:中国 AR 行业发展概述
1、AR/MR/VR/XR概念界定
功能效用略有重叠,然随技术愈发成熟将逐渐明晰定位界限
增强现实( Augmented Reality,简称AR ) 是一种基于计算机实时计算和多传感器融合的技术,可将虚拟信息数据(包括文字、图像、视频和3D模型)叠加在现实世界之上。目前对于AR和MR的概念存在一定混淆,从理论上来看,如显示画面仅为虚拟信息与事物的简单叠加则为AR,若可实现虚拟与现实世界的交互与信息获取则为MR。而从实际终端产品来看二者较为重叠,部分AR终端设备企业在产品中融入MR功能,但尚未达到理想状态MR的高度,即真实反馈、实时精准交互。
2、AR行业发展历程
行业进入复苏成长期,AR终端设备迭代有转向C端市场趋势
AR行业在2012年左右开始真正发展,零星场景进行尝新式应用,然而AR终端设备因清晰度较低、设备较重、软件应用不足等问题发展搁置。 AR行业在历经前期繁荣和泡沫后重新进入启蒙期,部分应用脱离终端桎梏率先落地C端,头部及初创企业纷纷入场补充产业空白领域,软件平台、硬件终端等技术齐头并进支撑AR终端设备研发。近几年软硬件技术的不断迭代,加之疫情的影响与对下一代交互模式/计算平台的探讨,引发元宇宙概念的火热,头部企业频繁向市场发声切入AR赛道,新产品定位剑指C端消费市场。市场多方再次将目光聚焦于AR行业,寻求切入机会,行业迎来快速成长期。
3、AR存在的意义
未来有望成为下一代计算平台,完成全环境内事物的数字化
从计算平台的演化看,平均每12-13年将产生新的计算平台,移动互联网时代已延续15余年,如今人们已不再满足于现有的计算输入输出方式与交互模式,在数字化的范围、程度和交互方式等方面寻求革新。AR究其特性及未来远期发展空间,可实现全环境内事物信息的实时采集反馈,且交互方式将更加直接自然,有望成为下一代计算平台。然其先决条件尚未满足,仍需网络、云计算、人工智能等多方技术的高度配合,AR终端设备技术及软件应用尚未实现规模化量产。
4、中国AR行业宏观政策分析
十三五首次提及虚拟现实,政策鼓励产业融合技术探索新模式
政策对于VR/AR的引导方向和精准度的变化,侧面印证了行业的发展进程,由最初的仅聚焦于技术研发到鼓励多产业进行 融合创新。“十三五”首次提及虚拟现实,AR和VR被视为具有重大战略价值和应用前景的创新先进技术。其中《“十三五”国家科技创新规划》提出要大力发展自然人机交互技术,在虚拟现实与增强现实技术方面,明确提出要突破虚实融合渲染、真三维呈现、实时定位注册、适人性虚拟现实技术等一批关键技术,并形成相关规范标准。就细分领域而言,除领先起跑的游戏娱乐场景外,政策期待AR/VR技术能够激发教育、文旅、医疗、工业等领域的新生产力并解决现有难题。
十四五中被列为数字经济重点产业,为双千兆网络强应用场景
政策重点强调以5G、千兆光网为代表的“双千兆”网络是制造强国和网络强国建设不可或缺的“两翼”和“双轮”,而AR行业自2019年开始进入复苏成长期,受近几年受疫情、消费升级等多方因素驱动,逐渐加快应用落地速度,一方面推进产业的创新发展,另一方面成为5G网络的强应用场景。工信部等五部门联合印发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022-2026 )》,明确提出到2026年,三维化、虚拟融合沉浸影音关键技术重点突破,终端产品和产业生态不断完善 ,并推广至行业规模应用。
5、头部企业投资/并购布局情况
把握元宇宙设备层交互入口,持续布局下游应用内容生态
国内外头部企业在虚拟现实产业布局主要集中在(1)虚拟现实技术和产品研发,包括关键元器件、感知交互技术和整机生产方面和(2)下游应用内容(3)元宇宙元年刺激下,也掀起了投资虚拟数字人相关技术的热潮。从投资领域来看,国外头部企业在确保占坑硬件技术、把握元宇宙设备交互入口的基础上, 积极布局以VR游戏为主的下游应用;从各家路线和落地产品上来看,Goolge在Google Glass“销声匿迹”后放缓步调;微软在拥有较为成熟的Hololens的基础上更侧重于应用布局;苹果更为关注虚拟现实相关技术,为即将推出的MR设备做积累;Meta以Oculus为原点,致力于打造社交元宇宙。
以下游应用作为首要切入口,热潮下加速硬件相关内容布局
国内头部企业以手机厂商、互联网企业为主,从投资领域来看,以技术壁垒相对较低、变现模式较为明晰且周期较短的下游应用作为首要切入口;结合时间周期来看,元宇宙概念的刺激下,2021年出现较为明显的峰值,以小米、OPPO为代表的企业开始跟进硬件设备的布局,与国外企业路径相似,各企业均将资源倾注在下游应用。整体来看,国外头部企业更注重长远且持续的战略布局,国内企业由于企业基因和主营业务限制,在技术处于百家争鸣态势的行业初期,投资较为谨慎,在布局上更注重短期变现和与原有业务的结合,希望在跟进元宇宙热潮的同时,激发主营业务活力。
6、中国AR终端设备出货量预测
乐观预测下,2030年AR终端设备出货量可超10亿台
AR终端设备的出货量增长可参考智能终端,乐观预测:预计2025年前,包括苹果在内的互联网企业、手机厂商等头部企业将陆续推出切入XR领域的新品刺激行业正向推动;2030年左右,AR产业或将突破现有技术瓶颈,推动供应链走向成熟,终端设备单价进一步降低,刺激C端消费者购买,最终完成消费者市场的规模上量,乐观预测下出货量可达10.76亿台。中性预测:基本模拟智能手机增速,AR终端设备作为智能手机的配件补充,此后快速发展。悲观预测:AR终端设备的交互方式和技术突破难度较大,中长期内难以实现突破性进展,仍需长时间的酝酿和沉淀。
二、掘金:中国 AR 行业核心技术分析
1、AR整机设备概述
全新光学显示及计算处理单元为AR整机最具价值量的模块
AR整机设备和智能手机的功能模块类似,主要可分为光学显示、传感器、摄像头、计算处理中心、音频和网络连接等主要模块,根据模块功能不同可拆解为计算、光学和传感三大功能单元。相较于智能手机,AR涉及了全新的光学方案,为AR整机中最核心部分(BOM占比接近一半),一定程度上决定了AR整机能否规模量产并推广至消费级市场的可能性。同时,AR虚实融合的特性更加注重环境感知和交互方式,要求能够快速(<20ms )完成环境信息采集,并融合虚拟图像,即考验AR整机的计算能力。因此,本报告将重点针对AR整机设备中计算单元和光学显示单元的技术发展路径进行研究。
2、AR终端设备形态发展路径
理想状态下倾向于一体机,中短期内一体式/分体式整机共存
理想状态下的智能终端设备需满足三大功能要素的完备,即计算、显示和交互。PC/平板/手机等智能终端已经成熟且可实现AR技术的应用,但其固有形态已确定,即无法对显示范围、便携性、交互方式等体验有突破性进展。因此,AR终端设备形态的出发点是可穿戴,终点是轻量化、无感操作的可穿戴。
目前AR整机从产品单元模块来看,可分为一体式和分体式两种形态,算力单元和显示单元整合为一体的为一体式设备,反之割裂开的是分体式,依赖手机、计算盒子等外部计算单元,以达到减重等优化效果。理想状态下的AR终端设备会倾向于 一体化设备,但因AR终端设备技术发展尚不成熟,未来较长一段时间内会存在一体式/分体式共存的情况。
为实现快速商业化落地,主流设备形态由一体式向分体式过渡
3、AR操作系统
多基于安卓系统开发,支持硬件运行、内容展示和人机交互
目前的AR操作系统非底层操作系统,主要在应用层做管理AR硬件与软件资源的软件程序,可以理解为类XR平台概念。AR操作系统需满足三个要素(1)支持硬件运行(2)支持内容展示,可实现2D/3D元素多窗口/多任务同时呈现(3)支持多模态交互方式,提升SLAM算法精度满足用户主观使用感受,并优化现有设备性能逐步解决散热、续航等问题。目前国内厂商的现有AR操作系统底层框架多源于原有手机/PC系统,企业完成上层技术定制开发与商业化落地,开放关键能力套件予开发者,起到类XR平台的作用,如3D建模、多应用展示、多内容共享等,助力应用软件完成规模上量。短期内难以出现完全独立的操作系统,需由头部企业联合硬件设备企业、芯片企业推进更加模块化的操作系统;基于安卓系统的AR操作系统或将持续3-5年。
4、AR主控芯片
AR功能复杂需专用芯片支撑,计算等功能云化方案较为远期
AR主控芯片主要指SoC计算芯片,需要满足终端设备在性能、功耗、连接、AI等方面的要求,为硬件设备提供操作系统运行、简单本地渲染、多传感器信息融合处理等支撑。现阶段高通的XR芯片平台方案一枝独秀,部分AR整机企业采用消费级芯片 (手机、AIoT芯片) 作为阶段替代方案。艾瑞认为,在中短期内将会持续两种阶段性过渡方案,但AR场景复杂的空间级计算和高品质图像处理等特殊要求仍需要AR专用芯片作为支撑。同时,为推动AR在消防、安防、工业、乃至军工领域的落地,国产化芯片方案的替代迫在眉睫。另一方面,在5G、云计算、云服务等技术在支撑下,将计算、存储等功能云化以降低本地要求可成为解决芯片桎梏的解决方案之一, 但中短期内相关基础设施建设不完备、难以有效支撑。
AR主控芯片方案路径
多芯片拼搭式方案和单芯片集成式方案适应不同算力需求
AR主控芯片方案分为多芯片拼搭式方案和单芯片集成式方案,多芯片拼搭方案将多个不同功能定位的芯片进行组合,降低 单一芯片多模块集成压力,注重计算能力、可较好地消化AR对于高算力的需求,但多个芯片一定程度上会增加PCB面积和功耗;单芯片集成式方案即将多个功能模块集成在一个芯片上,牺牲部分性能,更加注重芯片方案的小型化,主要应用于轻算力,追求极致轻量化的消费级产品设备。具体芯片配置方案的择选,将取决于AR终端设备的产品定位即落地场景需求。
5、AR显示原理及技术架构
以利用双目视差原理构建立体视觉为主,VAC问题仍待解决
为实现“现实的增强”即交互沉浸感,AR近眼显示系统NED(近眼显示系统:Near Eye Display)需构建在还原人眼立体视觉的基础上。人眼立体视觉是指人眼辨别周围物体间的距离、深度和体积的能力,主要来源于两个Vision Cue。目前市面上主流切入方案为通过最强Cue双目视差构建近眼显示系统 ,其中核心模块为(1)光学模组(2)光源(3)光学显示器件。
需同时呈现虚拟和真实世界的内容,多种光学方案仍共存
AR显示的核心在于同时呈现虚拟和真实世界,显示系统需在不遮挡视线的基础上叠加虚拟信息,并需要做到尽可能的轻量化以保证使用者的佩戴舒适度。 AR终端设备的光学显示系统通常由光学组合器和微型显示屏组成:(1)主要的光学方案包括光波导方案、Birdbath方案、棱镜方案、自由曲面技术方案等, 其中棱镜、Birdbath、自由曲面采取了传统的折射透射光学原理,光波导方案是一种基于波导技术的新兴技术,采用的是全反射原理。各方案在不同衡量指标下表现不同,目前尚无可满足各指标的完美光学方案,多种光学方案共存,业内对于光学方案无明确统一的迭代方向。(2)微型显示屏用以提供显示内容,与光学方案间有较强的绑定关系,即部分光学方案在微型显示屏的选择方面有一定局限性。
6、AR微显示屏幕技术概述
Micro LED为未来趋势,光波导方案微显示屏选择局限性小
目前多种AR头显设备的光学显示屏幕方案共存,因不同光学方案对高亮度需求的渴求程度不同,适配的光学方案和微显示屏方案相结合可发挥1+1 >2的效果。相对应的,某些光学方案在微型显示屏的选择方面有一定局限性。目前终端设备搭载 较多的是LCoS、DLP和Micro OLED三种屏幕,其中前两种方案均已实现规模化量产。Micro LED方案尚未实现量产,主要难点在于巨量转移技术和高制造成本,然而因其在低功耗、高亮度、高对比度等方面拥有绝对参数优势,Micro LED为业内公认的下一代AR显示技术趋势。
AR微显示屏幕技术对比
多显示方案共存,以适配不同光损程度、结构原理的光学方案
用户在使用HMD时的需求反映在显示面板层面时,主要体现在对亮度、显示效果、续航寿命和整机重量的敏感性。因不同光学方案的光损程度不同,在择选面板时主要考量的指标为亮度,高光损方案需高亮度面板支持。面板需要提供足够的亮度才能使HMD在叠加环境光后清晰显示画面,具体而言,在室外环境下(无墨镜片遮挡的非正午环境)需至少保证2000nit的入眼亮度,室外正午需近万尼特亮度支持。
Micro LED为未来趋势,中短期致力于 “阶段性完美解决方案”
LCoS主要优势在于高性价比,制备工艺成熟且廉价,同时保证各指标参数处于中等偏上水平,主要劣势在于对比度较低、功耗较高且无法在低温环境工作。DLP可以提供一个较为均衡的方案,高清晰、高对比度、高亮度,主要局限性体现在模组体积较大且难以缩小,不利于整机向轻量化发展。Micro OLED整体优势比较明显,高对比度、高PPI、低功耗且高低 温均可正常工作 (-46℃ ~ 70℃),较为短板的方面在于亮度较低,市面上主流产品亮度均<3000nit,而自身价格在LCoS面板的1.5倍-2倍左右,且由于使用有机发光材料易氧化,长期处于高亮模式会大大缩短寿命乃至烧屏。Micro LED在各参数方面拥有绝对优势,长期来看,为业内公认的下一代主流显示技术方案,但目前仍处于研发阶段,距离实现规模量产仍有多项技术难度待解决,如微缩制程技术、巨量转移技术、全彩化方案技术等。故整体而言,在光波导难以适配Micro OLED的前提下,中短期内行业将持续关注LCoS、DLP和Micro OLED三种解决方案,均衡整机成本、应用场景参数要求等指标,推出不完美的 “阶段性完美解决方案”。
7、AR光学系统技术:曲面的对比
Birdbath方案为短期内均衡成本和显示效果的快速落地方案
自由曲面方案和Birdbath方案相较于光波导方案来说完备程度更高,已经实现规模化量产。其中,Birdbath方案在国内消费级市场更为普及,其光损较为严重,常搭配Micro OLED屏幕使用,二者配合后的光效会优于目前已有的大多数方案。相对应的问题在于,AR产业链与已有的智能硬件或VR产业链重合部分较少,Birdbath方案“捆绑”的高质量Micro OLED屏幕未能实现规模化量产,存在 “短板效应”。整体而言,Birdbath方案的部分细节问题可通过更换材料等方式进行优化,技术迭代难度系数中等,在短期内可看作是一个均衡成本和显示效果的快速落地方案,其优质的显示画面为其在消费级市场的铺开提供了快速通道。
AR光学系统技术:光波导的特征
光波导绝对参数较高,但制作工艺难度较大仍需长时间迭代
光波导方案的基本构成是微投影光机、投影光学器件和光波导光学器件,基本原理为耦入区域的光学元件将微投影光机发出的光束耦入进波导片以全反射的方式进行传播。波导的传输方式为近眼显示系统的结构设计提供了更多的选择性,不局限于眼前,可以移至头部侧面或顶部,降低近眼显示系统对于现实世界的遮挡,有利于整机重新分配重心。其次,光波导的结构设计易于增大动眼眶范围,改善机械容差,从而使不同眼距的人群可以适应佩戴。光波导最大的优势在于可实现80%以上的透光率,在展示真实世界的同时,通过多层波导片的堆叠,可提供更加真实的三维图像 (波导片内每层均可提供一个虚像距离)。但光在波导片内多次耦入耦出的过程中存在光损,光效相对降低,且图像显示效果一般。整体来看,光波导方案绝对参数高,但制作工艺难度较大,耦入耦出能量损失大,成像质量有待提升,仍需较长时间的一段迭代。
AR光学系统技术:光波导的分类
阵列光波导和基于表面浮雕光栅的衍射光波导为主流方案
根据耦入耦出区域光学元件配置的不同,可以进一步将光波导方案进行划分——耦入区域常用反射镜、棱镜、表面浮雕光栅和体全息光栅等作为光学元件,耦出区域常用阵列半透射半反射镜、表面浮雕光栅和体全息光栅等作为光学元件。其中,主要基于斯涅尔折反射定律的称之为几何光波导方案,基于光栅衍射效应的称为衍射光栅光波导方案。
AR光学系统技术:阵列光波导概述
出射光均匀成像效果极佳,但制备工艺繁琐良率提高难度较大
国内初创企业布局阵列光波导较多,阵列光波导需要扩瞳技术,目前已解决一维扩瞳设计技术和量产的难题实现小规模出货,转向攻克二维扩瞳技术的落地。应用二维扩瞳技术的阵列光波导方案能够有效增加出瞳距离和动眼眶范围,在减轻光机体积的同时增大FoV至50度以上,为阵列光波导方案推广至消费级AR应用提供了可能性。目前二维扩展设计的难点在于阵列反射镜序列加工工艺需采用冷加工工艺,对光学加工的精度和一致性要求较高。整体而言,阵列光波导在延续光波导优良性能的基础上,拥有杂散光少、能量分布均匀、 FoV较大等优势,但制备工艺繁琐且环环紧扣,良率的提高相对困难。
AR光学系统技术:阵列光波导工艺
产能、良率和成本控制较难优化,分子键合技术成破局关键点
阵列光波导制备过程主要包括“切割-抛光-镀膜-胶合”,工艺流程繁琐且对各环节工艺精度要求较高,给产能、良率和成本均带来一定挑战。良率方面,制备难点主要在于镀膜和胶合工艺,镀膜工艺需叠加5-6片波导片,对于波导片的平行度精度要求较高,任意一片的误差都会导致报废,故该步骤为良率损失主要来源。生产效率和成本方面,主要依赖人工、对企业来说有一定负担,由于镀膜后的胶合工艺需将5-7片不同反射比的透镜进行胶合,要保证胶合过程中多层波导片平行排列且间隔厚度均匀,故目前该步骤主要依赖于人工操作,对产能限制较大且对厂商生产能力要求较高,进一步拉高生产成本。目前各厂商正积极布局分子键合技术,以替代传统胶合方案,提高产品良率,但由于叠加玻璃数量较多,仍对厂商制造能力和技术精度有较高要求。
AR光学系统技术:衍射光波导概述
量产性和良率更优,但模版设计难度大且色散问题有待攻克
衍射光波导技术光栅设计自由度大,制备工艺较为简单,良率和可量产性较易提升。其中,目前基于表面浮雕光栅技术的成像方案(SRG)较为成熟 ,已实现小规模量产并投入实际应用当中。其量产难点在于母版设计的难度较大,涉及半导体微纳米级别加工工艺,需在硅基底上通过电子束曝光和离子刻蚀制成母版。部分企业尝试布局体全息光栅光波导(VHG)在单色显示方面较为有优势,但光学原理、工艺、成本等问题尚未解决,处于较为早期阶段。整体而言,主流方案为基于 表面浮雕光栅的衍射光波导方案,其优势在于量产性和良率更优,行业挑战主要集中在如何在减少体积,增大FoV的同时仅用单波导片解决色散问题。
AR光学系统技术:衍射光波导工艺
微纳米结构设计难度大,目前整体工艺制造成本较为高昂
衍射光波导有两大工艺路径,(1)表面浮雕光栅光波导是在硅基底上通过电子束曝光和离子刻蚀制成光栅的压印模具,再通过纳米压印技术在玻璃晶圆上压印出成千上万个光栅晶片。其主要难点在于模板设计与制造和成本控制,一方面纳米级微结构对于设计和制造要求很高;另一方面其生产所需设备和工艺技术要求高,目前主要模板原材料和设备均依赖于进口,且压印模板的使用成本高、折旧较快,目前整体成品造价高。(2)体全息光栅光波导通过两个激光束产生干涉条纹对玻璃基底的感光薄膜进行曝光,产生明暗相间的衍射光栅;VHG主要依赖光刻技术、量产性不如SRG。
8、AR光学方案落地情况
国内初创量产性领先于行业,开始积极布局体全息光波导研发
AR光学模组涉及全新光学,传统光学厂商由光学元器件生产、代工组装业务,积极向AR领域延伸,如舜宇光学(表面浮雕、体全息光波导)、歌尔股份 (表面浮雕光波导)、水晶光电(Birdbath、阵列光波导、表面浮雕光波导)等,处于内部研发阶段,尚未实现规模量产。国内初创光学模组厂商在光学设计、量产方面领先于行业,以布局阵列光波导和表面浮雕光波导为主,已逐步落地、稳定出货并产生实际订单。目前AR光学方案仍处于百家争鸣、最终方案尚未有定论的快速发展阶段,多厂商开始尝试研发体全息光波导以满足市场需求。
9、AR交互技术概述
交互方案与场景需求强关联,未来向多模态、精细化方向发展
单一交互方式难以满足AR不同应用场景的综合需求,未来交互技术将向多模态、精细化方向发展。但目前AR交互技术尚未定性,目前分体式AR整机多采用手机或手柄/手环等保留机械感的方式,并配合语音交互使用,以最为成熟且学习成本较低的方案先行落地。以触控、手柄、手环交互等围绕“手”的交互方式多为主动交互,需要用户主动发出命令,精准度 较高且普适性高,部分技术较为成熟已优先落地;而以眼动追踪、面部识别等为代表的、无需用户额外操作的交互方式,更加自然、学习成本更低但目前技术仍不成熟,仅作为辅助交互方式。艾瑞认为,AR交互技术没有孰优孰劣之分,交互方式的选用和场景需求特征强关联,在细分场景下不适宜的交互技术叠加只会是“炫技”,增加成本的同时却没有优化体验。如办公场景则仍需保留机械式输入方式以提高生产效率;社交场景则更注重全面交互性,需要多模态交互技术融合支撑等;游戏等复杂操作场景对延时、精准度等要求较高故以手柄为主。
主流AR多模态交互方案
围绕类手柄展开的多模态交互方案为主流,配件落地形态多样
AR交互技术对整机硬件的要求
需多传感器、高性能芯片支撑,完成环境及用户特征信息采集
AR交互技术的实现首先建立在感知的基础上,才能完成人与空间的交互,除了涉及解决空间定位、场景识别等问题的SLAM算法技术(即时定位与地图构建技术),在硬件设备层面也有较高要求。一方面,为捕捉更全面的环境信息, 识别用户手部动作,需各类传感器配合广泛采集数据,如不同类型的摄像头、 红外传感器等;另一方面,为实现表情识别、眼动追踪等,在面对用户一侧同样需要设置相应的摄像头做信息捕捉。同时,多模态交互技术中涉及的空间计算、图像/视频/音频计算等复杂计算,对芯片也有较高要求。分体式设备由于算力单元剥离,主机设备与计算单元间的数据传输依赖无线传输或线缆传输,对传输速率、接口带宽等也有较高要求。
10、AR应用场景概述
B端产品AR增值属性强于C端优先落地,C端市场逐渐崛起
AR下游应用场景主要分为消费级应用市场(To C)和企业级应用市场(To B),目前C端场景主要涉及娱乐属性的观影、游戏场景,及偏工具属性的信息提醒和办公场景,其中观影场景发展速度最快,已有多款量产产品流入市场。B端场景主要涉及工业、教育、军事、安防、培训等场景,其中工业和培训场景已有较多成熟案例落地,其余场景仍在不断拓展阶段。艾瑞认为,目前AR市场不断加速推进经由容错高且价格敏感程度较低的B端市场验证、逐步向C端发展的进程,C端市场正逐渐崛起;但由于AR技术仍不成熟、C端已有应用场景非刚需且替代方案成熟,短期内或将面临商业变现增长乏力问题。长期来看 ,随着技术不断迭代,B端场景将愈发走向专业化,C端场景或将进一步细分, AR市场的快速增长和规模上量仍将依赖于C端市场的推动与爆发。
AR消费级下游内容生态商业模式
尚未出现全新应用生态,多基于已有成熟内容生态做延伸
AR应用场景设备需求情况
B端场景需求为功能导向型,C端对产品性能容忍度较低
根据应用场景使用需求和使用者偏好不同,B端定位和C端定位的AR整机产品在形态、功能、重量、显示效果、算力等方面有较大差距,适用的光学显示方案也有所不同。企业级应用场景对设备需求以生产力工具为主,所以更为注重产品的工作性能及相关功能,对于部分场景(如工业)需要能够同时显示真实和虚拟画面,即要求高透光率(80%+),常应用光波导方案;对于设备形态、重量、FoV等参数容忍度较高,一般情况下可接受头箍、头盔形态, FoV大于30度、对比度大于300:1即可。消费级应用场景中,核心需求点是清晰度、色彩还原度、便捷性和佩戴舒适性,人一般能够接受的重量需类比太阳镜/眼镜重量,大概在20g-35g,目前率先落地的Birdbath方案厂商可以将眼镜做到90g左右、1080P左右画质, 尚未能满足超高清屏幕时代下用户的极致需求。
AR终端定位与应用场景属性
企业级产品注重工具属性功能以作用专业场景,消费级产品有娱乐属性向工具属性转型趋势
三、扬帆:中国 AR 行业典型企业分析
中国AR产业链
多环节全新领域技术研发待攻克,应用侧仍处于试探性阶段
AR产业链较长,核心技术部分涉及全新领域,如硬件部分的光学模组、显示器件等技术,其原理与VR不相类似需从零突破。在软件开发方面,为更好地突出AR区别于其他智能硬件的优势,操作系统、软件开发工具等需适配其交互属性及虚实叠加功能进行重新开发,然目前专注于AR类别的厂商较少。就应用生态而言,AR在消费市场的应用内容较为单一,企业 级/公共服务类应用仍在试探尝新阶段,整体处于试探性阶段,需求端难以反哺上游形成良好的供需发展闭环。
中国AR产业链图谱
四、起航:中国 AR 行业发展趋势
1、中国AR产业困局:技术积累
短期内较难实现突破性进展,AR技术整体驱动力不足
梳理AR核心技术发展情况可发现,目前整体技术尚不成熟,单一环节的提升难以撬动全行业的攀升。短期内(3-5年)可商业化落地的技术尽管已实现较大飞跃,但相较于主要落地场景的已有成熟方案来说经济效益仍然很低。长期来看(5年后),尽管各关键技术的发展路径相对明确,但技术成熟的时间节点较远且阶段变现能力弱。AR行业的技术驱动不足,一方面,诸如微软、苹果等企业因技术成长时间较长开始放缓对光学显示企业的投资;下游应用场景有待挖掘,但部分场景 不存在刚需,行业整体外部挤压力量薄弱;另一方面,国内头部企业处于较为谨慎的持续观望态势中,虽持续投资相关领域且推出自家新品,但对于中国AR产业的推力较为有限,产业内部的技术驱动力不足。
2、中国AR产业困局:商业模式
终端产品难有消费级AR应用内容支撑,行业尚未进入正循环
AR市场的热度在元宇宙的刺激下不断攀升,浪潮后下一阶段的商业变现增长仍将来源于C端市场的爆发,但目前产业苦于下游内容应用生态发展不健全 ,难以形成“硬件-内容正向循环”,内容、服务将反哺硬件迭代,制约行业的正向发展。
理想状态下,硬件、软件、内容呈螺旋促进模式,环环紧扣且相辅相成。目前国内AR消费级应用生态基本移植手机2D应用,没有真正带有AR功能、发挥AR虚实结合、交互能力价值的应用;应用场景大多停留在大屏,作为手机配件存在,应用于观影、游戏等比较小众场景。初创硬件厂商不具备建设开发者平台、打造应用生态的资金实力,在此方面处于比较消极的心态;而以手机厂商为代表的头部企业仍对较为早期的AR市场处于积极布局、长期观望态度, 优先硬件部署,在内容生态方面的投入更青睐于商业发展模式较为清晰的、 逐步进入正向循环的VR产业;整体行业等待爆款产品出现,激发产业活力。
3、AR终端设备的双线增长趋势
增长路径殊途同归,行业将小步快跑加速迭代完成设备过渡
AR终端设备的迭代路线大致可分为两种,第一种增长曲线:追求大而全的‘All in one’通用型设备,第二种增长曲线:追求小而美的、专攻于某一个特定细分领域的‘One by one’专用型设备。目前以Microsoft的Hololens系列和MagicLeap的产品主要沿着第一种增长曲线迭代,产品单价高昂,而以国内厂商为代表的企业更顺应第二种增长曲线模式。艾瑞认为,第二种增长曲线将会成为中长期的主流路径,并随着行业不断向前推进,逐渐与第一种曲线交织、重合。在第一阶段或将针对某一重点领域切入并深耕,在击穿该场景后迁移至新的专用场景开始二次成长;第二阶段持续“滚雪球”、优化产品能力、挖掘新的应用场景,逐渐完成从专用设备到通用设备的过渡;第三阶段独立式AR终端设备范式基本确定,推进计算平台的变革。
4、元宇宙视角下AR的发展趋势
元宇宙并未改变AR发展路径,二者底层技术相生相成
元宇宙可以理解为一个基于现实真实世界打造的虚拟空间,功能价值上,用户可在虚拟活动平台中进行社交、娱乐、学习、交易等社会经济活动;技术路径上,为满足元宇宙沉浸感、交互性、多元内容、实时性等要求,AR技术是其发展的必经之路,作为元宇宙入口的硬件终端媒介,结合虚实信息、提供真实的人机交互体验等。一方面,元宇宙引导商业和资本再次聚焦AR市场,为AR提供了具备巨大潜力的应用场景;同时AR价值链与元宇宙价值链的底层逻辑高度重合,二者之间相生相成。另一方面,回归AR行业本质,元宇宙的火热并未改变AR行业的发展路径,如何将提高AR光学显示效果、如何将AR技术落地到产业端、消费端等问题仍是行业难点;市场关注度的提升促进了市场教育,聚集了资本、产业、用户等多方力量,具有一定催化作用,但核心仍是AR行业内部的技术迭代与商业模式闭环的打造。
5、AR应用场景的发展趋势
B端落地速度将快于C端,二者场景需求不同但发展路径相似
目前AR硬件终端在企业级应用主要作为生产力工具,在商业化落地中主要注重终端企业对行业的理解,以及是否能够提供完整解决方案。消费级市场作为最终规模上量的场景,用户容忍度低、深化难度大,未来将进一步拆分需求以精准满足用户的极致需求。二者发展路径略有不同但殊途同归,回归产业本质的底层技术、关键环节和与外部生态合作的急迫性相同, 二者相辅相成、互相成就。艾瑞认为,短期内企业级场景落地速度更快,处于拓新市场快速增长阶段;第二阶段基本完成垂直行业标准化方案打造,开始规模化复制并沉淀行业通用方案;长期竞争下,行业理解能力将成择选AR解决方案厂商的核心依据之一。消费级市场下,用户在元宇宙和多款AR新品的影响下逐步完成市场教育,短期内用户尝鲜后消费将回归理性,中长期需要新的场景功能和爆款产品再次点燃消费情绪。