科技巨頭XR頭顯“難產”，元宇宙還沒落地就熄火？

2023-03-31 來源：網絡整理

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關鍵詞： XR頭顯

VR/AR頭顯進一步在消費級市場滲透，還需進一步解決佩戴舒適度、設備功耗、設備成本等方面的問題。直到2023年第一季度，市場尚未出現一款現象級的頭顯產品，現在談論元宇宙應用似乎為時尚早。

曾幾何時，元宇宙概念一炮而紅，互聯網巨頭爭先加速布局。在元宇宙概念起來之前，VR/AR已被行業關注了多年，由于硬件和軟件發展不成熟，承載VR/AR技術的頭顯并未大范圍鋪開。2021年元宇宙熱度的高漲，把頭顯設備再一次帶到主流視野。2022年，大家意識到，元宇宙在短期內還無法落地，緊接著該行業又遭遇了降溫。

XR頭顯設備作為元宇宙的關鍵入口，理應是最先爆發的細分應用之一。大家對于XR頭顯設備的預設是——它是取代智能手機的下一代現象級產品，尤其在智能手機、個人電腦式微之后，是能夠顛覆手機的下一代設備，并將開啟更廣闊的市場空間。

近年來，谷歌、蘋果、微軟、Mate等科技巨頭扎堆布局，以期從頭顯設備方面來切入元宇宙商業版圖。其實，它們很早以前就已經在AR/VR行業發力，但多年來都未推動行業迎來爆發期。

目前，各類頭顯的商業化進度不一，其中VR頭顯設備已初步商用，全球市場年出貨量達到數千萬臺， AR頭顯在非消費類領域少量出貨，消費類AR頭顯暫未商業化。再觀察巨頭們在AR頭顯方面的表現：谷歌的Google Glass以失敗告終，蘋果一再推遲頭顯的發售日期，微軟和Mate雖有發布頭顯，但并非消費級產品。

整體而言，VR/AR頭顯想要在消費級市場滲透，還需進一步解決佩戴舒適度、設備功耗、設備成本等方面的問題。直到2023年第一季度，市場尚未出現一款現象級的頭顯產品，現在談論元宇宙應用似乎為時尚早。

AR、VR、MR、XR是什么？

元宇宙路線圖將元宇宙(Metaverse)定義為“虛擬增強的物理現實和物理持久的虛擬空間的融合”。在談論元宇宙時，我們經常能看到AR、VR、MR、XR這些詞匯，雖然其中的部分詞匯暫無明確的定義，但是筆者還是羅列了一些主流的釋義。

AR(Augmented Reality)為增強現實，可“無縫”集成真實世界和虛擬世界的信息，并把它們實時疊加到同一個畫面或空間中，這些信息包括視覺、聽覺、味覺、觸覺等。其應用包括：短視頻軟件的AR特效功能、Pokémon Go游戲等。

VR(Vritual Reality)即虛擬現實，可通過為用戶提供視覺、聽覺等信息來模擬現實。用戶佩戴VR頭顯設備進入虛擬世界，可通過手或眼睛與內部的虛擬元素做交互。其應用包括游戲制作、建筑設計、影視動畫、旅游、軍事模擬等。

MR(Mixed Reality)是混合現實，它將虛擬內容與現實世界結合起來，產生實時的可視化新環境，虛擬物體可被真實物體遮擋，真實物體也會影響虛擬元素的陰影和光照。業內也有觀點認為，MR是虛實融合程度較高的AR，該詞是微軟為了不重蹈谷歌眼鏡的覆轍而自創的，后續廠商為了商業競爭優勢就沿用了MR的叫法。

XR(Extended Reality)指擴展現實，是對AR、VR、MR等沉浸式技術的統稱。

注：因為業內對于MR的定義還存在分歧，有人認為MR是AR的一種(左圖)，也有人認為MR技術結合了AR與VR兩種技術(右圖)。

圖1：XR、MR、AR、VR之間的關系制圖/來源：國際電子商情

筆者通過對上述釋義制作出了圖1，直觀體現了XR、MR、AR、VR的關系。MR暫無明確的官方定義，業內針對其釋義還存在分歧。一些人認為，MR應該歸類為AR的范疇，它本質上是更高級的AR(圖1左)；也有人認為，MR是AR與VR技術的融合，它身上集合了后兩者的特點(圖1右)。本文中提到的AR頭顯，包含了普遍意義上的MR頭顯，該信息在下文將不再贅述。

不同的XR頭顯方案

關于元宇宙能帶來的市場價值，最近幾年有許多行業機構給出了預測。比如，彭博行業研究報告預計，2024年全球元宇宙的市場規模將達8,000億美元；普華永道預計顯示，到2030年全球元宇宙市場規模將達1.5萬億美元。與此同時，社會各界有越來越多的人相信，XR頭顯是開啟元宇宙世界入口的鑰匙。

目前，大部分VR頭顯設備采用全包圍設計，較為主流的屏幕方案是Micro OLED，因外界光線對畫面亮度的影響較小，在昏暗環境下能保證屏幕視覺效果。此外，在售的許多VR頭顯還采用了頭部追蹤技術，用戶只需移動頭部即可環顧四周，就能身臨其境地體驗虛擬世界。

圖2：AR設備組成系統簡要分類制圖/來源：國際電子商情

一個完整的AR系統包括硬件與軟件，它主要有三種組成形式：基于計算機顯示器(Monitor-Based)的AR實現方案、光學透視式(Optical See-through) AR系統和視頻透視式(Video See-through) AR系統。其中，以光學透視式AR系統以穿透式頭顯(HMD)為代表(圖2)。

AR頭顯(穿透式HMD)主要有三種外形：第一類是頭戴類外形，代表產品為微軟HoloLens 2，其功能強大，但重達566克、功率為8W、續航2-3小時，不適合長期佩戴，適合室內使用；第二類是附加模組+眼鏡外形，通過吸附或卡嵌方式把模組固定在鏡框上，代表產品有Google Glass、OPPO Air Glass等；第三類是傳統眼鏡類外形。

后兩類AR頭顯的功能較弱，但其重量明顯更輕，比如Google Glass第一代重33克，OPPO Air Glass 2重38克，而頭戴式的HoloLens 2重達566克。前微軟HoloLens團隊負責人Alex Kipman曾表示，實現真正的沉浸式AR眼鏡，需在HoloLens 2基礎上減重6倍以上、功耗降低4倍以上。這要求AR頭顯的重量不超過94克、功率不大于2W。

另外，對于AR頭顯而言，屏幕亮度非常關鍵。以AR低視力智能眼鏡為例，該產品采用開放式設計，可讓用戶通過周邊視覺查看周圍環境和事物，以確保他們能夠安全自由地移動。開放式設計讓AR助視器對外界光源的敏感度較高，在電影院、餐廳等光線昏暗的環境中，佩戴者可能無法分辨出清晰的圖像。

表1：Micro OLED和Micro LED方案性能指標對比

AR頭顯的屏幕主要有兩種技術路徑——Micro OLED方案和Micro LED方案，這兩者同為自發光技術，與LED和OLED、LCD等材料相比，它們具備高亮度、高分辨率、高對比度、輕薄化、小型化、低功耗、設計靈活等特點。

Micro OLED由CMOS技術與OLED技術緊密結合而成，是無機半導體材料與有機半導體材料的高度融合。不過，因摻和了有機半導體材料，Micro OLED的使用壽命低于Micro LED。

再對比兩者的參數，在發光效率、亮度、對比度、響應時間、工作溫度等方面，Micro LED的各項指標均優于Micro OLED(表1)。只是Micro LED晶片像素尺寸更小、量產難度更大，單色光源的Micro LED已接近量產，但仍面臨著良率問題。

科技公司頭顯的研發進度

當一個新興行業的市場空間越大，行業領先企業的布局動作就越快、投入也越大。由于頭顯是進入元宇宙世界的關鍵設備，越早搶占頭顯設備的市場份額，就越能在未來廣闊的元宇宙市場奪得先機。為此，蘋果、微軟、Meta等科技企業均爭先下場。

·蘋果頭顯再傳推遲發售

2015年，蘋果公司被傳出在組建項目組研究AR頭顯。最初，該公司計劃在2022年6月發布該產品，后來發售時間被推到了2023年4月。最近，該產品的發售時間又延遲至6月。

今年1月，《國際電子商情》援引外媒消息報道：“蘋果將于2023年發布的首款頭顯的售價或高達3,000美元，到2024或2025年初該公司不急于推出AR眼鏡，而是改推低成本版的MR頭顯設備。”

若蘋果首款頭顯售價為3,000美元，它將難以復刻初代iPhone的成功，畢竟該價格遠超過大家的心理預期。所幸的是，蘋果低成本頭顯的價格或與iPhone持平，這將是推動消費類頭顯滲透率的重點產品。

分析機構還推斷，蘋果首款頭顯將采用Micro OLED方案，其顯示屏幕供應商可能是索尼和LG Display。同時，該產品還將配置LG Innotek的3D感應模塊，模塊內置由中國供應商提供的中低端攝像頭。

其實，蘋果首款頭顯采用Micro OLED方案并非空穴來風。雖然Micro OLED各項指標弱于Micro LED，但是Micro OLED已經能量產全彩屏，Micro LED還只是在單色屏的階段。由于Micro LED晶片紅光發光效率差，若采用全藍光又會面臨“如何高效色轉換”問題，這使得“無法實現全彩高亮顯示”成為其在近眼顯示領域的主要缺陷。單色屏可滿足瀏覽資訊、導航等簡單應用，但這類技術目前還面臨良率問題，根據蘋果公司一貫的產品風格，它顯然不甘于推出功能如此簡單的產品。

·微軟HoloLens 3量產困難

2021年上半年，Alex曾對外界透露稱，微軟正在研發第三代HoloLens，該產品將在沉浸感、舒適度、任務價值上有提升。但考慮到需要改進的程度，消費者版本的HoloLens可能還要等很久。但在2022年6月，Alex受丑聞影響而離開微軟，HoloLens項目轉由Scott Evans接手。去年12月，Scott發文指出，微軟正在推進包括顯示、追蹤、傳感器、電池壽命在內的所有核心硬件技術。

此前，外媒曾援引消息人士爆料稱，HoloLens 3和之前兩代產品一樣，依賴Windows操作系統，是一臺可獨立運行的計算機，該項目的內部代號為Calypso計劃。今年2月，外媒爆料稱，微軟擱置了Calypso計劃，轉而開發需連接手機的頭戴顯示屏。

綜合以上消息，可從側面佐證，HoloLens 3也面臨著技術難題。

·Meta更新VR/AR硬件技術路線圖

在所有科技巨頭中，Meta(前臉書)對元宇宙的投入最為大張旗鼓。2021年Q4，臉書(Facebook)更名為Meta(元)，該名取自于Metaverse(元宇宙)的前綴，足以彰顯其在重塑品牌方面破釜沉舟的決心。

投資元宇宙無法速見成效，顯然Meta也知道這個道理。Meta主導元宇宙核心項目的Reality Labs在2021年“燒”了102億美元，2022年又“燒”了137億美元。但Meta似乎越挫越勇，今年Q1，該公司公布了未來四年的VR/AR硬件技術路線圖：針對AR頭顯設備，2025 年，將發布首款帶有顯示屏的智能眼鏡，以及控制眼鏡的“神經接口”智能手表；2027年，推出首款技術成熟的AR眼鏡“圣杯”。針對VR頭顯設備，在今年將推出旗艦產品Quest 3，與上一代Quest 2相比，其厚度減半、功能加倍，但價格只有小幅度增長。

從科技巨頭的新動態和頭顯產品路線圖中不難判斷，承接元宇宙落地重任的終端設備還待突破。實際上，元宇宙對一些人而言僅是一個模糊概念，雖然基于智能手機、平板電腦等設備的AR/VR功能，在游戲、教培、導航等領域得到了應用，讓AR/VR技術得以向大眾展示，但是萬眾翹首以待的元宇宙世界的大門還未真正打開。

現在的頭顯產品是智商稅嗎？

目前，市面上的頭顯設備產品已經有一定的出貨量。

據市調機構Omdia預測：2023年，全球XR近眼顯示設備出貨量將達2,400萬臺，同比增長67%；在市場營收方面，2022年XR近眼顯示設備營收為6.2億美元，預計2023年將提升到11.5億美元；在所有的XR近眼顯示設備中，VR頭顯的出貨量仍占據主流。同時，該機構還預測指出，考慮到AR顯示和光學引擎的復雜性，AR顯示技術還需3-5年才能發展成熟。

無論是普通大眾還是分析機構，大家對AR頭顯進入消費市場，抱有“還要打長期持久戰”的觀點。當前發售的XR頭顯以VR設備為主，再加上少量的AR頭顯，這些產品應用于游戲、旅游、教培等領域。筆者在表2列舉了近一年來發布的XR頭顯，僅供讀者參考(該表格信息為不完全統計)。

表2：已發布的VR頭顯設備(不完全統計)

現階段，VR頭顯的發售和出貨相對較多。而AR頭顯產品主要處于發布階段，它整體上的出貨量并不多。今年1月發布的雷鳥X2 AR眼鏡，采用了Micro LED+衍射光波導全彩雙目異顯方案，它使用的應該是表面浮雕光柵波導，屬于衍射光波導中的一個細分類別。表面浮雕光柵波導具備輕薄、視場角大、眼動范圍大、量產成本低的優勢，被認為是AR行業主流顯示技術路線。

已發布或出貨的VR頭顯多為游戲專用，主要運用在SteamVR平臺和PS5等平臺，可為消費者帶來沉浸式的游戲體驗。值得注意的是，新VR頭顯的屏幕方案并不完全一致，根據表1信息可知：索尼PS VR2采用OLED屏，創維PANCAKE 1C 使用LCD+Pancake方案，Pimax Crystal使用QLED+mini LED背光屏，Shiftall MeganeX使用Micro OLED屏、VRgineers XTAL 3使用LCD屏……不同屏幕方案的價格也不同，從數千人民幣到超過1萬美元。由此可見，與AR頭顯比起來，VR頭顯屏幕材料現在的選擇更多。

無論是VR頭顯還是AR頭顯，它們都是很新鮮的產品，還沒有經過太多市場的驗證。其市場價格可能還偏高，在這個階段談性價比，恐怕無法滿足消費者的需求。