科技巨头XR头显“难产”，元宇宙还没落地就熄火？

2023-03-31 来源：网络整理

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关键词： XR头显

VR/AR头显进一步在消费级市场渗透，还需进一步解决佩戴舒适度、设备功耗、设备成本等方面的问题。直到2023年第一季度，市场尚未出现一款现象级的头显产品，现在谈论元宇宙应用似乎为时尚早。

曾几何时，元宇宙概念一炮而红，互联网巨头争先加速布局。在元宇宙概念起来之前，VR/AR已被行业关注了多年，由于硬件和软件发展不成熟，承载VR/AR技术的头显并未大范围铺开。2021年元宇宙热度的高涨，把头显设备再一次带到主流视野。2022年，大家意识到，元宇宙在短期内还无法落地，紧接着该行业又遭遇了降温。

XR头显设备作为元宇宙的关键入口，理应是最先爆发的细分应用之一。大家对于XR头显设备的预设是——它是取代智能手机的下一代现象级产品，尤其在智能手机、个人电脑式微之后，是能够颠覆手机的下一代设备，并将开启更广阔的市场空间。

近年来，谷歌、苹果、微软、Mate等科技巨头扎堆布局，以期从头显设备方面来切入元宇宙商业版图。其实，它们很早以前就已经在AR/VR行业发力，但多年来都未推动行业迎来爆发期。

目前，各类头显的商业化进度不一，其中VR头显设备已初步商用，全球市场年出货量达到数千万台， AR头显在非消费类领域少量出货，消费类AR头显暂未商业化。再观察巨头们在AR头显方面的表现：谷歌的Google Glass以失败告终，苹果一再推迟头显的发售日期，微软和Mate虽有发布头显，但并非消费级产品。

整体而言，VR/AR头显想要在消费级市场渗透，还需进一步解决佩戴舒适度、设备功耗、设备成本等方面的问题。直到2023年第一季度，市场尚未出现一款现象级的头显产品，现在谈论元宇宙应用似乎为时尚早。

AR、VR、MR、XR是什么？

元宇宙路线图将元宇宙(Metaverse)定义为“虚拟增强的物理现实和物理持久的虚拟空间的融合”。在谈论元宇宙时，我们经常能看到AR、VR、MR、XR这些词汇，虽然其中的部分词汇暂无明确的定义，但是笔者还是罗列了一些主流的释义。

AR(Augmented Reality)为增强现实，可“无缝”集成真实世界和虚拟世界的信息，并把它们实时叠加到同一个画面或空间中，这些信息包括视觉、听觉、味觉、触觉等。其应用包括：短视频软件的AR特效功能、Pokémon Go游戏等。

VR(Vritual Reality)即虚拟现实，可通过为用户提供视觉、听觉等信息来模拟现实。用户佩戴VR头显设备进入虚拟世界，可通过手或眼睛与内部的虚拟元素做交互。其应用包括游戏制作、建筑设计、影视动画、旅游、军事模拟等。

MR(Mixed Reality)是混合现实，它将虚拟内容与现实世界结合起来，产生实时的可视化新环境，虚拟物体可被真实物体遮挡，真实物体也会影响虚拟元素的阴影和光照。业内也有观点认为，MR是虚实融合程度较高的AR，该词是微软为了不重蹈谷歌眼镜的覆辙而自创的，后续厂商为了商业竞争优势就沿用了MR的叫法。

XR(Extended Reality)指扩展现实，是对AR、VR、MR等沉浸式技术的统称。

注：因为业内对于MR的定义还存在分歧，有人认为MR是AR的一种(左图)，也有人认为MR技术结合了AR与VR两种技术(右图)。

图1：XR、MR、AR、VR之间的关系制图/来源：国际电子商情

笔者通过对上述释义制作出了图1，直观体现了XR、MR、AR、VR的关系。MR暂无明确的官方定义，业内针对其释义还存在分歧。一些人认为，MR应该归类为AR的范畴，它本质上是更高级的AR(图1左)；也有人认为，MR是AR与VR技术的融合，它身上集合了后两者的特点(图1右)。本文中提到的AR头显，包含了普遍意义上的MR头显，该信息在下文将不再赘述。

不同的XR头显方案

关于元宇宙能带来的市场价值，最近几年有许多行业机构给出了预测。比如，彭博行业研究报告预计，2024年全球元宇宙的市场规模将达8,000亿美元；普华永道预计显示，到2030年全球元宇宙市场规模将达1.5万亿美元。与此同时，社会各界有越来越多的人相信，XR头显是开启元宇宙世界入口的钥匙。

目前，大部分VR头显设备采用全包围设计，较为主流的屏幕方案是Micro OLED，因外界光线对画面亮度的影响较小，在昏暗环境下能保证屏幕视觉效果。此外，在售的许多VR头显还采用了头部追踪技术，用户只需移动头部即可环顾四周，就能身临其境地体验虚拟世界。

图2：AR设备组成系统简要分类制图/来源：国际电子商情

一个完整的AR系统包括硬件与软件，它主要有三种组成形式：基于计算机显示器(Monitor-Based)的AR实现方案、光学透视式(Optical See-through) AR系统和视频透视式(Video See-through) AR系统。其中，以光学透视式AR系统以穿透式头显(HMD)为代表(图2)。

AR头显(穿透式HMD)主要有三种外形：第一类是头戴类外形，代表产品为微软HoloLens 2，其功能强大，但重达566克、功率为8W、续航2-3小时，不适合长期佩戴，适合室内使用；第二类是附加模组+眼镜外形，通过吸附或卡嵌方式把模组固定在镜框上，代表产品有Google Glass、OPPO Air Glass等；第三类是传统眼镜类外形。

后两类AR头显的功能较弱，但其重量明显更轻，比如Google Glass第一代重33克，OPPO Air Glass 2重38克，而头戴式的HoloLens 2重达566克。前微软HoloLens团队负责人Alex Kipman曾表示，实现真正的沉浸式AR眼镜，需在HoloLens 2基础上减重6倍以上、功耗降低4倍以上。这要求AR头显的重量不超过94克、功率不大于2W。

另外，对于AR头显而言，屏幕亮度非常关键。以AR低视力智能眼镜为例，该产品采用开放式设计，可让用户通过周边视觉查看周围环境和事物，以确保他们能够安全自由地移动。开放式设计让AR助视器对外界光源的敏感度较高，在电影院、餐厅等光线昏暗的环境中，佩戴者可能无法分辨出清晰的图像。

表1：Micro OLED和Micro LED方案性能指标对比

AR头显的屏幕主要有两种技术路径——Micro OLED方案和Micro LED方案，这两者同为自发光技术，与LED和OLED、LCD等材料相比，它们具备高亮度、高分辨率、高对比度、轻薄化、小型化、低功耗、设计灵活等特点。

Micro OLED由CMOS技术与OLED技术紧密结合而成，是无机半导体材料与有机半导体材料的高度融合。不过，因掺和了有机半导体材料，Micro OLED的使用寿命低于Micro LED。

再对比两者的参数，在发光效率、亮度、对比度、响应时间、工作温度等方面，Micro LED的各项指标均优于Micro OLED(表1)。只是Micro LED晶片像素尺寸更小、量产难度更大，单色光源的Micro LED已接近量产，但仍面临着良率问题。

科技公司头显的研发进度

当一个新兴行业的市场空间越大，行业领先企业的布局动作就越快、投入也越大。由于头显是进入元宇宙世界的关键设备，越早抢占头显设备的市场份额，就越能在未来广阔的元宇宙市场夺得先机。为此，苹果、微软、Meta等科技企业均争先下场。

·苹果头显再传推迟发售

2015年，苹果公司被传出在组建项目组研究AR头显。最初，该公司计划在2022年6月发布该产品，后来发售时间被推到了2023年4月。最近，该产品的发售时间又延迟至6月。

今年1月，《国际电子商情》援引外媒消息报道：“苹果将于2023年发布的首款头显的售价或高达3,000美元，到2024或2025年初该公司不急于推出AR眼镜，而是改推低成本版的MR头显设备。”

若苹果首款头显售价为3,000美元，它将难以复刻初代iPhone的成功，毕竟该价格远超过大家的心理预期。所幸的是，苹果低成本头显的价格或与iPhone持平，这将是推动消费类头显渗透率的重点产品。

分析机构还推断，苹果首款头显将采用Micro OLED方案，其显示屏幕供应商可能是索尼和LG Display。同时，该产品还将配置LG Innotek的3D感应模块，模块内置由中国供应商提供的中低端摄像头。

其实，苹果首款头显采用Micro OLED方案并非空穴来风。虽然Micro OLED各项指标弱于Micro LED，但是Micro OLED已经能量产全彩屏，Micro LED还只是在单色屏的阶段。由于Micro LED晶片红光发光效率差，若采用全蓝光又会面临“如何高效色转换”问题，这使得“无法实现全彩高亮显示”成为其在近眼显示领域的主要缺陷。单色屏可满足浏览资讯、导航等简单应用，但这类技术目前还面临良率问题，根据苹果公司一贯的产品风格，它显然不甘于推出功能如此简单的产品。

·微软HoloLens 3量产困难

2021年上半年，Alex曾对外界透露称，微软正在研发第三代HoloLens，该产品将在沉浸感、舒适度、任务价值上有提升。但考虑到需要改进的程度，消费者版本的HoloLens可能还要等很久。但在2022年6月，Alex受丑闻影响而离开微软，HoloLens项目转由Scott Evans接手。去年12月，Scott发文指出，微软正在推进包括显示、追踪、传感器、电池寿命在内的所有核心硬件技术。

此前，外媒曾援引消息人士爆料称，HoloLens 3和之前两代产品一样，依赖Windows操作系统，是一台可独立运行的计算机，该项目的内部代号为Calypso计划。今年2月，外媒爆料称，微软搁置了Calypso计划，转而开发需连接手机的头戴显示屏。

综合以上消息，可从侧面佐证，HoloLens 3也面临着技术难题。

·Meta更新VR/AR硬件技术路线图

在所有科技巨头中，Meta(前脸书)对元宇宙的投入最为大张旗鼓。2021年Q4，脸书(Facebook)更名为Meta(元)，该名取自于Metaverse(元宇宙)的前缀，足以彰显其在重塑品牌方面破釜沉舟的决心。

投资元宇宙无法速见成效，显然Meta也知道这个道理。Meta主导元宇宙核心项目的Reality Labs在2021年“烧”了102亿美元，2022年又“烧”了137亿美元。但Meta似乎越挫越勇，今年Q1，该公司公布了未来四年的VR/AR硬件技术路线图：针对AR头显设备，2025 年，将发布首款带有显示屏的智能眼镜，以及控制眼镜的“神经接口”智能手表；2027年，推出首款技术成熟的AR眼镜“圣杯”。针对VR头显设备，在今年将推出旗舰产品Quest 3，与上一代Quest 2相比，其厚度减半、功能加倍，但价格只有小幅度增长。

从科技巨头的新动态和头显产品路线图中不难判断，承接元宇宙落地重任的终端设备还待突破。实际上，元宇宙对一些人而言仅是一个模糊概念，虽然基于智能手机、平板电脑等设备的AR/VR功能，在游戏、教培、导航等领域得到了应用，让AR/VR技术得以向大众展示，但是万众翘首以待的元宇宙世界的大门还未真正打开。

现在的头显产品是智商税吗？

目前，市面上的头显设备产品已经有一定的出货量。

据市调机构Omdia预测：2023年，全球XR近眼显示设备出货量将达2,400万台，同比增长67%；在市场营收方面，2022年XR近眼显示设备营收为6.2亿美元，预计2023年将提升到11.5亿美元；在所有的XR近眼显示设备中，VR头显的出货量仍占据主流。同时，该机构还预测指出，考虑到AR显示和光学引擎的复杂性，AR显示技术还需3-5年才能发展成熟。

无论是普通大众还是分析机构，大家对AR头显进入消费市场，抱有“还要打长期持久战”的观点。当前发售的XR头显以VR设备为主，再加上少量的AR头显，这些产品应用于游戏、旅游、教培等领域。笔者在表2列举了近一年来发布的XR头显，仅供读者参考(该表格信息为不完全统计)。

表2：已发布的VR头显设备(不完全统计)

现阶段，VR头显的发售和出货相对较多。而AR头显产品主要处于发布阶段，它整体上的出货量并不多。今年1月发布的雷鸟X2 AR眼镜，采用了Micro LED+衍射光波导全彩双目异显方案，它使用的应该是表面浮雕光栅波导，属于衍射光波导中的一个细分类别。表面浮雕光栅波导具备轻薄、视场角大、眼动范围大、量产成本低的优势，被认为是AR行业主流显示技术路线。

已发布或出货的VR头显多为游戏专用，主要运用在SteamVR平台和PS5等平台，可为消费者带来沉浸式的游戏体验。值得注意的是，新VR头显的屏幕方案并不完全一致，根据表1信息可知：索尼PS VR2采用OLED屏，创维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……不同屏幕方案的价格也不同，从数千人民币到超过1万美元。由此可见，与AR头显比起来，VR头显屏幕材料现在的选择更多。

无论是VR头显还是AR头显，它们都是很新鲜的产品，还没有经过太多市场的验证。其市场价格可能还偏高，在这个阶段谈性价比，恐怕无法满足消费者的需求。