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AR增强现实深度报告:VR、AR、MR到底有什么区别?

2023-02-05 19:12:41 1308

摘要:增强现实的技术现实增强现实(AR): 一种基于现代计算技术生成附加信息对使用者所看到的真实世界进行认知增强或扩张的技术。增强现实的核心技术要素主要包括了:光电显示技术、交互技术、注册技术和计算机图形技术。显示技术:目前普遍采用的透视式头盔显...

增强现实的技术现实

增强现实(AR): 一种基于现代计算技术生成附加信息对使用者所看到的真实世界进行认知增强或扩张的技术。增强现实的核心技术要素主要包括了:光电显示技术、交互技术、注册技术和计算机图形技术。

显示技术:目前普遍采用的透视式头盔显示器,包括视频透视式头盔显示器和光学透视式头盔显示器视。

注册技术:为了增强现实虚实无缝融合,三维注册起着重要的作用。

主要有两种:

A、基于跟踪器的三维注册技术主要记录现实中观察者的方向和位置,保持虚拟环境与现实环境的连续式,实现精确注册。主要采用的跟踪器包括电磁跟踪器、惯性跟踪器、测距仪、超声波定位仪、全球定位系统等。

B、基于视觉的三维注册技术主要通过给定的一幅图像来确定摄像机和现实世界中目标的相对位置和方向。

交互技术:交互技术满足了人们在虚拟和现实世界自然交互的愿望,AR 中虚实交互的基本方式有“视觉交互”、“物理交互”。

VR、AR、MR技术区分

虚拟现实(VR):一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

混合现实(MR):在虚拟场景中构建现实因素,在技术要素上,和增强现实(AR)更为接近,但是弥补了增强现实视角受限和清晰度不够的问题,同时强化了现实和虚拟环境的交互机制,也可以称之为介于虚拟和现实的“第三世界”。

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术差异对比:

浸没感:VR 系统强调完全浸没,使人类感官完全处于计算机控制的信息空间中。AR 系统完全相反,强调对现实认知的增强,浸没感不强。

注册内容及精度:在 VR 环境中,注册主要指把用户的各种虚拟感官进行精准匹配,如由远及近的视觉和听觉匹配,而注册误差主要体现在视觉系统和其他感官系统的冲突。在 AR 环境中,注册主要是指计算机所生成虚拟信息和现实视觉的精确匹配,包括了静态和动态两个方面。

系统性能要求:由于 VR 环境是完全的虚拟信息环境,内容往往是已定的情况,而对系统要求就是能够实时的对用户的感官进行匹配,要求有高计算能力。而 AR 是根据人的感官将虚拟信息与现实进行混合,该过程要求系统实时计算虚拟信息、人的感官、现实世界三者融合计算展示用户。

增强现实(AR)的产业现实

增强现实(AR)产业规模:AR 技术的最早应用可以追溯到 20 年前,但是直到最近几年才形成颇具规模的场。作为行业中的标杆式创业公司,Magic Leap 共获得了 7.94 亿美元的投资,同时据 Digi—Capital 的统计,过去一年 AR/VR 行业整体总投资共计约 20 亿美元,并且涵盖了视频内容、硬件、解决方案和服务、游戏、应用、广告/市场营销、技术、分销及外设等细分方向。

 市场总体规模预测:游戏《Pokemon Go》的火爆,会加速资本进入,虽然在 2011 年,全球 AR 的营业收入仅仅只有 1.81 亿美元,不过按照现在的情况来看,2017 年,AR 市场的规模将增长至 50亿美元左右。而根据 Digi-Capital 的数据,截止到 2020 年,AR 市场规模将达到 900 亿美元,远高于 VR 的 300 亿美元。

 细分市场规模:AR硬件由于在整个产业链中存在先发的规模优势,所以在初期,能够迅速的打开市场。参照智能终端的市场结构动态演变,我们认为随着产业链生态的持续完善,AR 数据、消费、娱乐等细分领域的占比会逐渐加大。

增强现实(AR)产业链结构:根据增强现实的技术路径可将增强现实的整体产业链拆分为硬件设备和软件应用两大分类。其中硬件设备类可以分为通用型设备(电子元器件)和非通用型(电子元器件)。软件应用也可以分为基础数据开发和场景型应用。

通用型硬件设备(电子元器件):主要包括处理器、图形处理器、内存、摄像头、屏幕、位置传感器等基础电子元器件。就整体产业链而言,通用型硬件设备市场目前处于相对被动的状态,直接受益于AR 市场扩张。

非通用型硬件设备(电子元器件):主要包括 AR 设备、触觉设备、3D 镜片、动作传感器等。该类电子元器件厂商的核心竞争力主要体现在细分技术方向上,而 AR 设备类厂商,如微软 Hololens、MagicLeap 等更需要系统设备整合性,场景应用型等几个方面。

系统开发工具:主要应用于 AR 系统开发的工具包和 API,使用相对广泛的包括 ARToolkit(日本大阪大学开发,用于快速编写 AR 应用)、Vuforia(高通公司开发,采用自然特征进行跟踪定位)、ARSDK(高通公司开发,移动增强现实,支持 Android 和 IOS)以及各类型商业软件开发包(为具体的商业提供应用开发)。

应用软件:主要包括AR设备、触觉设备、3D镜片、动作传感器等。该类电子元器件厂商的核心竞争力主要体现在细分技术方向上,而AR 设备类厂商,如微软 Hololens、Magic Leap 等更需要系统设备整合性,场景应用型等几个方面。

产业链成长性区分

 硬件设备方向:综合来看,AR 产业链结构跟通用计算机产业链有着很多的相似性,由于通用设备(元器件)厂商拥有强大的资本优势和研发优势,相对应的行业壁垒较高。而非通用设备(元器件)由于强调功能性和创新性,会随着需求端产生不断的应用变化,所以除了现有的专业级器件领域,还存在较大的成长性。

软件应用方向:主要分为消费级和企业级进行分类,基于对于整体行业未来会成为新通用计算平台的判断,我们认为消费级短期主要以过渡型 AR 技术为主导,充分平衡消费体验和技术成熟度,中长期随着硬件设备的提升及软件应用的丰富,会出现产品市场的完全替代。而企业端相比消费端在短期拥有集中爆发的优势(医疗、教育培训、产品营销已经开始打开市场),中长期的市场规模和持续性可期,所以,AR 产业链相比现存的计算终端设备未来将拥有更大的市场空间。

增强现实(AR)的爆发元年技术整合成熟,通用计算更迭

技术整合成熟:从最早的 2013 年 Google glass 面世,将 AR 技术正式引入世人视野,到 2015 年 Google glass 暂停发售。从微软、百度、联想等开始加速布局 AR 硬件及内容开发,到 2016 年 Pokemon Go 引爆全球,我们可以看到 AR 技术的产品整合及商业变现正在逐渐成熟。

专利技术高增长后的产品变现:2016 年,在专利方面,微软以它的HoloLens VR 平台和 Kindle AR 技术领跑,总共 141 项 VR/AR 相关专利;然后是谷歌的 45 项,亚马逊 33 项,苹果 12 项。其中Facebook 的专利情况不明。在所有公司的总榜上,佛罗里达的混合现实公司 Magic Leap 领跑,占 22.6%。然后是微软、索尼、三星、高通等。

通过交叉对比智能手机的技术专利周期和产品爆发周期、笔记本电脑的技术专利周期和产品爆发期、电视机的专利周期和电视机销量金额爆发期,在经历了第一轮的技术专利高速爆发期后以及市场的去泡沫化,接踵而来的就是成熟产品的落地。相较而言,AR 技术专利在经历了 2010-2013 年的高速爆发期,近两年增速相对放缓,但是在产品端,微软 hololens、Meta2则开始相继放量,所以我们预计 2017 开始,将会迎来产品端的持续放量。

商业巨头介入加速技术转化:不同于 2014 年 Google 的孤军奋战,随着 AR 技术在商业场景应用的优势凸显,以及在通用计算设备方向的潜力逐渐被商业巨头认知,2016 年各大商业巨头也加快了在AR 方向的技术和产品布局。

底层技术深度挖掘:从单一的微软、Google、Magic Leap 的体感交互、光场 显示到如今 Inter、苹果、百度等公司的人机交互、人工智能、计算机视觉。AR 的底层技术不仅得到了充分的丰富,还被挖掘出了更多的延伸方向。

技术专利把握关键环节:技术投入后的直接结果就是公司拥有相应的专利,目前 AR 世界专利申请数排名前五的是微软、高通、三星、Magic leap 和索尼,都在已有的智能硬件生产过程中把握关键环节,掌握核心技术。

硬件产品百花齐放:2016年除了微软的通用设备产品,联想也推出了搭载 AR 应用技术的智能手机 PHAB2 PRO(对应消费端场景),New Glass 系列(对应企业端消费场景),百度基于人工智能的场景深化也推出了 AR 过渡型产品“Baidu eye”。

通用设备更迭:在2016年4月份,微软正式发售HoloLens开发者版。通过两次的发布会对比,微软从最早的定位消费级(对标 GoogleGlass),向定位为“未来通用计算平台”转变。从两个方面来判断,即“开发系统向开发者开放”和“Holographic 向其他设备厂商开放”,微软未来的布局在于构建新的视窗系统生态,再现当年 Windows 系统的成功之路。

AR 成为通用计算平台的潜力:我们回顾一下计算机界面的演化,从命令行、窗口桌面,到触控。20 年前,人们要经过很好的培训才能使用命令行或编写代码来使用计算机,但如今,要使用智能手机或平板电脑,根本无需培训。从根本上讲,AR 创造了新的、甚至是更直观的方式与计算机互动,通过体感来进行交互,AR 还能为我们提供更大的视野,虚拟桌面的概念再也不用通过物理显示器的屏幕尺寸来定义。鉴于这种易用属性,以及广泛应用潜力,我们认为 AR 技术有望从特定用途发展成为更广泛的计算平台。

PC/智能手机触及瓶颈:通过对比 PC 及智能手机的年度出货数据,自 2015 年全球智能手机开始进入存量市场,同时平板电脑的同比增速也开始出现负增长,我们能够明显感觉到传统计算通用设备的瓶颈已经益发明显。

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