AR的玄学:奇点时刻是否即将降临?


    
    AR产品被视为是继智能手机之后,下一个划时代的终端设备。
    头戴、手持、空间显示是目前主要的三类AR产品。其中,AR眼镜凭借着轻量便捷的特点而备受瞩目。
    在戴上AR眼镜的那一瞬间,感知与交互从二维平面延伸到三维空间,科幻片场景触手可及。
    2012年4月,AR眼镜行业的先驱Google Glass发布,激起了不小的浪花,一大波创业公司纷纷涌入赛道。但浪潮很快退去,消费级AR眼镜成了明日黄花。
    十年过去,智能手机的市场已经发酵完全,AR的技术沉淀与生态圈发展也上了数层台阶。大家都在翘首以盼新的革命性终端出现,各路玩家也在争相推出各具特色的AR产品。
    那么,AR赛道大爆炸的奇点时刻是否真的到来了?在这条充满未知的科幻路上,又有着怎样的辛酸过往与复杂现状?
    本文将从以下三部分,介绍AR产品技术,分析AR产业格局:
    1.虚拟与现实的交界2.过山车与金字塔3.苹果:正在蓄力中
    虚拟与现实的交界
    对于当下的大多数人来说,AR技术只是个令人“不明觉厉”的概念。常被拿来同AR相提并论的还有VR,不过二者“同名不同命”,有着很大的区别。
    从字面上看,AR即Augmented Reality,增强现实,是一种将计算机构建的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景之上的技术;VR即Virtual Reality,虚拟现实,指的是利用计算机模拟创建一个三维虚拟世界,是一种多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真技术。
    简而言之,二者均能够提供虚拟体验,但VR做的事情是基于全虚拟世界的、对现实的模拟和再创造,而AR则是在现实世界上赋予虚拟元素。
    除了技术差异,AR与VR的终端形态也各不相同。
    目前推出的VR产品主要是头显设备和VR一体机,侧重于提供绝对逼真的沉浸式体验;而AR产品则主要为可穿戴式的AR眼镜、空间展示的显示屏和手持式的移动设备,侧重于虚拟数字画面与裸眼现实的交互体验。
    这些不同之处也决定了AR与VR商业化发展的命途迥异。
    爱玩游戏的读者可能对VR已经十分熟悉。继2D到3D的革新后,VR技术凭借着卓越的全场景沉浸体验,使游戏的可玩性和丰富度又上了一个台阶,给大量玩家带来了无可比拟的游戏氛围。
    虽然目前的VR技术尚未完全成熟,但其在游戏市场,尤其是恐怖游戏领域,相比普通游戏已经打出了独家优势,同时还在向健身等领域拓展。
    相比之下,AR的商业化之路要坎坷得多。
    自2016年AR游戏《Pokémon?GO》在手机平台上引起了一阵AR热潮后,由于受限于技术和生态场景,再无一款AR游戏能够延续热度。
    不过,AR的主战场并非游戏领域。随着AR技术的快速迭代,外加5G、元宇宙等新技术不断发展,主打轻量化和交互体验的AR眼镜重回电子设备赛道,相关产业链也在迅速成长。
    AR产业链包括底层技术架构、核心器件、内容供应、整机制造环节。其中,成本占比最高的是核心器件中的光学显示部件,主要为光机模组。以微软AR眼镜HoloLens成本拆分为例,其光学显示成本占比高达43%。
    光机模组所涉及的光学技术和光机硬件技术是AR眼镜的核心技术,不同的技术路线对应着不同的AR眼镜产品。
    
    
    AR眼镜的先驱,Google Glass,采用的光学方案为棱镜方案。
    这一方案的光学显示系统主要由投影仪和棱镜组成:通过投影仪投射出图像,进而棱镜将图像直接反射到人眼视网膜中,叠加现实图像,形成虚实融合的视觉体验。
    棱镜方案技术相对成熟,但有着难以克服的缺点:棱镜厚度较高,视场角较小,能够呈现的画面空间有限。
    以Google Glass为例,其只有15°的视场角,用户使用时必须将视线聚焦在右上方才能看到图像,且光学镜片厚度达到10mm,略显张扬的外观也劝退了部分用户。
    
    
    Google Glass AR眼镜
    在棱镜方案的基础上,自由曲面光学技术将棱镜平面更改为内凹曲面,从而提升了光机模组发出光线的反射效率,增大了可视角度,且成像质量较好,图像的颜色真、亮度高、对比度高。
    自由曲面方案最具代表性的产品是日本爱普生AR眼镜和美国梦境视觉的AR头盔,分别有着23°和90°的视场角,但体积和重量是一大缺陷。爱普生AR眼镜有着13mm的厚度,美国梦境视觉的Meta2系列AR眼镜厚度超过50mm,仅光机系统重量就约有420克。
    Birdbath技术的视场角通常在50°,产品形态更接近传统眼镜,但其光线透过率较低,亮度和对比度较低,不适用户外场景,在室内影音体验终端得到了更多的应用,代表性产品有联想Mirage AR头显和OPPO AR Glass 2021。
    
    
    联想Mirage AR头显(左)OPPO AR Glass 2021(右)
    以上三种光学方案的共性是,伴随着视场角扩大,镜片的厚度与体积也在增加,且均存在着不同程度的亮度和色彩问题。
    基于全反射原理的光波导技术方案,能够实现极致轻薄的佩戴体验,同时画面呈现的清晰度高、可视角度大,在AR眼镜市场上有很大的发展潜力,其代表性产品有微软Hololens、Rokid Glass 2。但由于光波导技术较为复杂,当前成本较高。
    过山车与金字塔
    上一波AR潮是怎样冷却的?
    2012年,谷歌发布AR眼镜Google Glass,正式将AR技术带入了消费级市场,大量的初创公司如雨后春笋般开始成长。
    但好景不长。AR公司Magic Leap于2016年前后获得近30亿美元的融资,克服了多项技术难题,成为了AR传奇独角兽,随后却经历了业务断崖式下跌、产品销售停滞、估值腰斩、人才流失等多轮风波,元气大伤。
    究其原因,一部分是管理层缺乏经验和方向,无力在全新的领域开疆扩土,但一个重要原因是公司在融资时抛出的概念宣传片太过超前,而实际做出的产品与市场预期大相径庭,导致消费者与资本拒绝买账。
    技术实力配不上科幻野心,Magic Leap甚至一度被贴上“AR骗子”的标签。
    巨头谷歌作为消费级AR眼镜的先驱者,投入了大量资源,被市场寄予厚望,但也没能逃过惨淡收场的结局。
    Google Glass的外型过于“高调”,重量与体积难以被大众接受;并且只有拍照、录像、通话、消息显示等功能,对比手机并没有替代性和创新感。此外,眼镜上的摄像头引发了大众对于隐私遭到侵犯的担忧。
    Google Glass于2015年1月暂停发售,这一轮的AR热潮惨遭失败。
    面对终端硬件量产的高门槛与内容生态的贫瘠,AR行业进入了冷静期。微软、苹果等科技巨头在此期间并没有停止技术布局,做了一系列AR专利申请与相关企业收购的动作。
    与此同时,国内的阿里、百度等也开始入局AR。2016年里约奥运会,腾讯QQ推出“QQ-AR”传递火炬活动,使国内大众对AR有了更多的了解。
    随着5G技术的商用普及, 5G+AR成为移动运营商的重要盈利点,加之“元宇宙”概念开始发酵,AR设备作为元宇宙的硬件入口,再次坐上了向上爬坡的过山车。
    从产品端看,国内AR产业大致呈“金字塔”格局。最底层的是不具备显示功能的智能眼镜,如华为的鸿蒙眼镜,仅有音频摄像功能。
    第二层的产品以显示为攻关方向,目前的主流技术路线为Birdbath和光波导方案。
    如第一部分所述,Birdbath方案凭借相对低的技术门槛和观影方面的突出显示效果,已经实现了消费端量产出货。更为复杂的光波导方案能够达到虚实交互的体验,产品形态更贴近普通眼镜,但现有的技术方向尚未明朗。
    塔尖的AR眼镜,具备全息显示与实时交互的实用功能,又能作为轻便美观的时尚单品,唯一的缺点是,它目前只存在于宣传片中。各路玩家仍在不同的方向上探索,努力靠近珠峰。
    从企业端看,AR玩家大体可以分为三类:一类是国外科技公司,如微软、苹果、三星、谷歌等;一类是以华为、OPPO、小米为代表的国内手机厂商;第三类是国内新兴AR企业,其中最为有力的玩家有Nreal、雷鸟创新、Rokid等。
    在AR市场份额上,国外科技公司占据了B端最多的出货量,国内手机厂商份额相对最少。国内新兴AR企业主要面向C端,占据了超过80%的国内AR市场份额。
    数据显示,2022年第三季度国内消费级AR眼镜销量已达数万台,其中Nreal以34.5%的市场份额占据首位,主打产品为Nreal Air;位列第二的是雷鸟创新,市场份额28.6%;Rokid紧随其后,以24.4%的份额位列第三。(数据各家有出入,本文引用下图)
    
    Nreal成立于2017年1月,其创始团队在微机电和光学领域沉淀多年,自研光学引擎“惊鸿锐影”2.0,在全球消费级AR眼镜行业跑到了早期领先地位。
    同样深耕自研的还有脱胎于TCL电子的雷鸟创新,其技术团队在XR(Extended Reality,扩展现实)领域有多年开发经验,2017年还取得过VR全球销量第五的成绩,在光学前沿技术领域持续探索。
    Rokid创立于2014年,专注于研发传感器、芯片、新材料、光学显示、声学、算法、XR操作系统等前沿人机交互技术,自研智能语音交互技术应用于产品Rokid Glass。
    2022年8月,Nreal面向中国市场正式推出了三款硬件产品,包括Nreal X、Nreal Air两款AR眼镜和一款转接设备Nreal适配器。
    2022年10月18日,Rokid发布了专为Rokid Air配备的AR眼镜智能终端Rokid Station,使得其AR眼镜产品的内容应用更加丰富。仅仅两天后,雷鸟创新发布了新一代消费级XR眼镜雷鸟Air 1S,提升了观影游戏等场景的显示体验。
    
    雷鸟Air 1S,图源雷鸟XR官方微博
    
    
    Rokid Station,图源Rokid若琪官方微博
    目前,国内消费级AR眼镜市场风生水起,价格区间在2000-3000元的产品已经初步形成竞争格局。看起来,AR技术距离“飞入寻常百姓家”,似乎已近在咫尺。
    苹果:正在蓄力中
    作为当代终端设备智能手机的定义者,苹果在AR方面的动向备受行业内外关注。蒂姆·库克曾在一次财报电话会议上表示,苹果“从长远来看非常重视增强现实技术。”
    尽管苹果的AR产品迟迟没有面世,但苹果在相关技术发展中的存在感丝毫不弱。据报道,早在2016年,苹果AR/MR(混合现实)头显项目就已正式立项。
    2017 年 6 月,苹果无视市场对 Apple Glass 的呼声,选择从软件层入手,基于已有的移动端硬件生态构建 AR 生态,推出移动端 AR 开发工具集合 Arkit。在随后发布的iOS中,苹果不断集成AR功能,推出了一系列原生AR应用。
    在2022年Q1季度财报会议上,库克宣布苹果 App Store 现有AR软件应用已超14000款。2022年6月的WWDC上,ARKit如期更新至第6代(ARKit 6)。
    ARKit为苹果储备了大量内容生态、AR开发者、用户教育等,是苹果在AR软件层面的巨大竞争力。
    然而,由于硬件问题迟迟未能解决,苹果的轻量级AR眼镜一鸽再鸽,原计划2023年发布,后推迟到2025年。有消息指出,苹果AR眼镜的发布已被无限期推迟,相关团队如今大部分专注于制造MR设备。
    
    比起AR,MR的体验感会更加真假难辨。这是因为AR是裸眼现实,而MR(Mix reality)则是数字化的现实,可以简单理解为“真实世界+虚拟世界+数字化信息”,强调的是物理实体和数字对象实时共存并相互作用,产生新的可视化环境。
    强悍的功能,需要搭配强大的硬件。
    根据科技媒体The Information披露的信息,苹果的首款MR设备将不晚于今年第三季度发布。作为全新品类终端,苹果为MR头显设计了两枚独立的芯片,包含一枚代号为Staten的主SoC芯片(含CPU、GPU和存储器),一枚代号为Bora的专用图像信号处理器(ISP)芯片,用于处理外部摄像头捕捉到的图像,还原用户周围的环境。
    这样的组合,为苹果MR产品的算力、感知等几个维度提供了保障,但同时其散热与功耗也是棘手的问题。就多芯片+多传感器带来的功耗看,其电池组的体积很难在满足续航的同时进一步减小。
    此外,苹果MR产品的交互方式也备受关注。目前,AR眼镜最常见的交互方式为外接设备交互与手势交互。结合多方信息与专利动态来看,苹果所采取的交互方式可能是多种集合,包括语音交互、手势追踪,甚至是眼动追踪。
    
    
    苹果MR眼镜概念图 来源:Redmondpie
    1月8日的Power On节目上,行业记者Mark Gurman称“2023年将是属于苹果MR头显的一年。”而这也是苹果启动AR战略后的第七个年头。
    经过七年的打磨,第一款产品才刚要问世,这一方面体现了苹果对于技术完善度的追求,另一方面也说明AR/MR产业链的基础之薄弱。
    智能手机已经进入下滑周期,整个手机行业都在寻找新的增长曲线。苹果的MR产品无疑会激起浪花,但能否激活市场,引发规模效应,依旧绕不开打造生态和降低成本的产业核心问题。
    据悉,苹果的首款MR头显售价不会低于3000美元(超2万元人民币),这意味着其难以打开C端市场,同时也面临着如今AR市场的通病:
    杀手级应用严重缺乏,谁来做软件开发者?
    OS赖以生存的基础是全球3400万的苹果注册开发者,APP store有着超过164万个不同种类的应用。而如果苹果的MR产品定位于企业用户或专业玩家,软件开发者规模很可能大幅缩减。
    况且,苹果将为MR产品构建一个新的操作系统。目前,苹果已经申请了RealityOS和xrOS两个系统商标,其系统应用是否能与MacOS/iOS完全兼容,还要打个大大的问号。
    抛开种种猜测与存疑,苹果的品牌号召力是毋容置疑的。仅仅是发布一款MR产品,就足够吸引大量用户去主动了解什么是AR/MR,从而为初创公司省下大笔用户教育的成本。
    《三体》中提到的“技术爆炸”多少有着科幻小说的夸张滤镜,现实中性能和生态这两大难题横亘在AR赛道上,阻拦着产业迈向下一阶段的步伐。
    即便目前AR已经收敛到了一个看似有无限希望的技术路径,但和手机、电视等高度成熟的电子产品比起来,还是差了很多意思,甚至可以说缺乏一个集中的爆点。毕竟,室内影音娱乐需求的解决方案已经非常完善,AR只是来干这个绝对是大材小用。
    好在,已经有众多的厂商正在探索更加新鲜、刚需的场景。AR真正的奇点时刻,或许就将在某款产品或某个应用横空出世的那一刻到来。
    这个厂商会是谁呢?