2024年MR行业专题报告:MR技术突破升级,苹果VP打开赛道空间
- 来源:华安证券
- 发布时间:2024/01/10
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MR行业专题报告:MR技术突破升级,苹果VP打开赛道空间。随着VR硬件端屏幕和算力芯片等部件升级,软件端应用广度不断扩展,为MR头显设备和相应应用落地打下基础。硬件方面,“pancake”折叠光路设计实现设备体积缩减;MicroOLED有效提升像素密度与亮度,提升视觉效果。软件方面,开发者可实现相同应用无障碍迁移,国内主流开发引擎Unity推出MetaOpenXR和Xcode版本,分别可实现Quest系列产品和苹果VP的相应软件的开发和迁移。迁移方式通过引擎内版本升级和额外功能插件的补充进行,迭代流程大约需要3-4个月时间,可在MR发展早期有效填充应用端空白。渲染技术方...
1 MR 蓄势待发,赛道规模增速跑赢行业
作为先于 MR 出现布局的 VR/AR 产业,其发展可追溯至 2014 年 Facebook 收购 Oculus 和 2012 年谷歌推出 AR 眼镜。行业早期处于技术积累期,在 2012 年到 2016 年 并未发布应用较广的代表性产品,产业技术在此阶段不断积累,为 MR 的出现打下技术 基础。2016 年,PS 率先推出其 VR 产品 PS VR,但由于平台相关 VR 应用的有限性, 出货量并未有亮眼表现。后续在 2020 年 9 月推出 Quest 2 成为带动 VR 行业的关键点, 成为 VR 行业第一个现象级产品。
1.1 全球 AR/VR/MR 市场空间
全球 AR/VR/MR 出货量整体呈现走高态势。据 wellsenn XR 统计,2016 年到 2020 年 AR/VR/MR 出货量随着产品应用的开发周期高速增长,从 2016 年的 167 万增长至 2020 年的 622 万,CAGR 为 38.9%。2021 年 Facebook 推出 Quest 2,全球 AR/VR/MR 出货量首次破千万,达到 1058 万台,较去年同比增长 70.1%。2022 年到 2023 年年中, 市场并未出现新产品,相关应用处于研发周期中,出货量呈现下滑趋势,2023 年预计出 货量为 1010 万台。未来随着 Apple Vision Pro 推出和 Quest 3 量产提供增量,2025 年 AR/VR/MR 出货量可达 2200 万台,2020 到 2025 年 CAGR 为 28.7%。
VR 产品推出频率增加,视觉效果质量不断提升。在 2016 年 PS VR 推出后,各大 厂商进入到产品积累研发时期。2022 年 9 月 17 日,Facebook 率先推出 Quest 2,搭配 了骁龙 XR2 处理器,拥有 6GB 内存,视觉方面 120Hz 刷新率和单眼 1,832 × 1,920 双 眼近 4K 的分辨率在视觉效果上远超同期其他产品,续航时间在 2.5 小时左右,售价为 400 美元。在 Quest 2 领跑 VR 行业两年后,Facebook 推出 Quest Pro,在运行效率上 略有提升,但视觉效果和续航时间上与 Quest 2 相比略有不足,价格也提升至 1500 美 元,因此在出货量上表现不佳。
1.2 全球 MR 市场空间测算
Quest 3 打开 MR 产品大门,Apple Vision Pro 推出提供后续增长动力。2023 年 9 月 28 日,Facebook 推出 Quest 3,8GB 内存搭配骁龙 XR2 Gen 2 处理器,120Hz 和单眼 2,064 × 2,208 分辨率较 Quest 2 提升一个等级。续航方面依旧保持 2-3 小时的 时间,售价约 500 美元。Apple Vision Pro 预计会在 2024 年 1 月末推出,苹果优质的生 态环境一定程度上提升市场预期,后续仍需观望产品上线后表现。
据统计,消费级 VR/AR 产品均价在 400 美元左右,Quest Pro 虽然售价为 1500 美 元,但出货量占比较小,占比约为 2%,对单机均价影响较小。经测算,全球 AR/VR/MR 市场空间从 2016 年 6.7 亿美元增长至 2022 年 41.6 亿美元,CAGR 为 35.6%。2023 年 市场空间可达 46.4 亿美元,同比增长 11.4%,受益于 MR 相关产品的推出,到 2025 年 市场规模有望达到 191 亿美元,2022 年到 2025 年 CAGR 为 66.2%。

短期 Apple Vision Pro 带动 MR 增长,长期观望平价产品推出。Apple Vision Pro 计划 24 年 1 月上线,预计 2024 年出货量为 50 万台,低于预期。Quest 3 作为 Quest 2 下一代产品,成功完成 VR 产品到 MR 产品转变,预计到 25 年会维持百万级以上的出 货量。预计在 2026 年,MR 产品经过两到三轮迭代,市场内布局玩家会推出多款平价 MR 产品,产品在技术上追平 Apple Vision Pro,目标用户群体增加拉高销量。2023 年 MR 产品出货量预计为 250 万台,单机均价为 400 美元;2025 年 MR 产品出货量预计 提升至 450 万台,受苹果 VP 影响单机均价涨至 2644 美元;2030 年预计市场总体 MR 出货量为 4110 万台,单机均价为 1546 美元。
2025-2026 年或将迎来行业拐点,价格向价值转化。经计算,2023 年到 2026 年处 于早期市场高速增长时期,价格溢价较大,市场饱和度较低,重点在于生态竞争。2026 年后,行业竞争加剧,市场规模增长放缓,预计到 2030 年达到 635 亿美元,2026-2030 年 CAGR 为 19.8%。
2 MR 技术原理
2.1 MR 定义及相关应用迁移
MR 也叫混合现实(Mixed Reality),是 VR 和 MR 技术的升级版。MR 通过在现实 的场景中融入虚拟元素,实现现实世界、虚拟世界和用户三方信息交互的回路。MR 相较于 VR/AR,更好的融合和处理真实物理世界和虚拟数字内容的空间关系。 VR(Vitual Reality)也称虚拟现实,是计算机设备为用户模拟出全三维虚拟数字 世界,通过视觉与听觉的同步协同,让用户沉浸在虚拟世界中。VR 所呈现的所有场景和 元素都是虚拟生成的,不与现实物理世界产生交互。 AR 也叫增强现实(Augmented Reality),可以理解为现实被虚拟数据增强了。例如 在汽车挡风玻璃上投射虚拟影像,用来道路导航或观察车身周围环境等。 MR 也称混合现实(Mixed Reality),通过将虚拟信息融入到真实物理环境,增强用 户体验,形成新的可视化环境,可以理解为 VR 和 AR 的结合。
从视觉画面角度来说,AR 是虚拟数字画面加裸眼物理现实,VR 是纯虚拟画面,MR 是 物理现实加虚拟数字画面。 从概念上讲,MR 与 AR 表现形式更加接近,都为“虚拟+现实”的组合表现形式,但 在视角和清晰度上,AR 由于其棱镜光学的折射影像,表现不及 MR。
MR 软件为行业蓝海,市场应用饱和度较低,玩家有望抢先培养用户,形成规模 效应。应用从 VR 到 MR 的迁移有两种解决办法:1)在原有 VR 内容上增加 MR 补丁 (例如增加眼追踪功能等);2)创建专有 MR 内容(多工具类+游戏娱乐类)。基础 VR 游戏移植到 MR 设备上需要增加空间计算部分,相较简单的游戏需要 3 个月,若新加 其他交互方式,还需另外约 1 个月进行调整。 Quest 3 可完全无障碍迁移 Quest 2 上应用程序,同时兼容 PC VR 相关内容。 另外 Quest 3 加入了深度传输器进行全色彩传输,构建新的交互层。 苹果为 Apple Vision Pro 创建了 VisionOS 系统,架构体系一脉相承。VisionOS 是专门应用在 Apple Vision Pro 上的系统,建立在 iOS、iPadOS 和 macOS 系统之 上。在架构层面,visionOS 与 iOS 和 MacOS 共享核心模块,底层逻辑的相似性使得其在功能上的迁移难度减少,兼容性大大提升,同时新增了一些用于交互视觉效果 的底层架构,用于实现应用的迁移。除了通过对原有软件的迁移,新的开发工具推 出为行业带来潜在空间。苹果推出 VisionOS SDK 为开发者根据其自身熟悉的框架进 行应用的开发,迭代和测试,实现早期生态内容的快速积累。
市场上主流开发者平台和版本为 Unity 中 Xcode 版本和苹果 visionOS。Unity 开发环境更为完善,标准化程度较高,软件应用层面更广。这其中一个重要原因是, Unity 下的 OpenXR 作为开发中间层,为不同的开发厂商提供 OpenXR 的标准接口,使 得开发代码向下能兼容不同的硬件设备,向上也可以完美对接不同开发商产品,这 在另一方面培养了 Unity 自身的开发大环境,使更多的开发者使用 Unity 进行开发。
为什么 Unity 应用层面更广? 1) Unity 结构完善,插件功能齐全,可实现苹果 VisionOS 下几乎所有插件功 能。例如 XR Interaction Toolkit 可实现手势追踪,Meta OpenXR Feature 可用来实现 MR 中一系列功能。Unity 开启的 Unity VisionOS beta 项目, 推出 PolySpatial 技术与 visionOS 深度集成,在渲染上通过 Unity 的创作 工具与 RealityKit 的托管应用渲染相结合,达到和苹果开发环境上同等的 渲染水平。 2) 用户基础牢固。Unity 在早期积累了大量的国内游戏开发者用户。使用 Unity 开发方便不同程序人员的接替更新。 3) 全平台适用,应用面广。Unity 通过与下游不同硬件设备制造商进行合作, 开发初可适配不同硬件的各类版本,例如使用 Unity 中 Android 版本进行 Quest 系列产品软件开发,使用 Xcode 版本为 Apple Vision Pro 进行软件 开发。而适用苹果的开发者平台只能开发苹果生态系统下的应用,局限性较 大,Unreal 在 PC 主机端应用较多,移动端存在发热发烫问题。

2.2 MR 关键技术解析
Micro OLED
由于头戴式设备对体积的要求,MR 和 VR 等设备大多采用 pancake 折叠光路的 设计模式,实现轻量化和微型化。人眼中成像的关键条件之一是光线需要足够距离 的光程,传统的菲涅尔透镜采用了多组镜片的方式实现,pancake 方式则是把镜片转 换为光学膜材,但是光学膜材对于光的损耗更高,因此需要亮度更高的屏幕。 Micro OLED 屏幕高度符合 MR 设备对于增强成像表现的需求。在 OLED 应用之前, 普遍采用的是 LCD 屏幕,通过缩小灯珠尺寸、增加灯珠密度的方式提升屏幕亮度, 代表产品为 Quest Pro。Micro OLED(硅基 OLED)是通过在单晶硅片上制备主动发 光性 OLED 器件的新兴显示技术,拥有自发光。单晶硅晶圆的应用可以在保证画质的 前提下进一步实现更小的显示面积,从而提升像素密度(PPI)。Micro OLED 的优势 在于体积更小,亮度更高、耗电量更少等。Micro OLED 劣势在于其仍处于开发初期,技术尚未完全成熟,成本较高,有进一步的压缩空间。
全彩透视
全彩透视(全彩 VST)的应用是 VR 与 MR 的重要区别之一。全彩透视原理是通 过 MR 设备上高清摄像头进行物理场景的捕捉,并在此场景上叠加虚拟窗口,实现现 实和虚拟场景交互。全彩透视实现过程可分为:1)透视;2)空间锚点(放置虚拟物 体);3)三维重建;4)环境理解及对象识别。与传统的黑白透视相比,全彩透视拥 有更高的精度和色彩丰富性,不会存在脱节感。
自动瞳距调节、眼部追踪和手势识别
瞳距是人两眼间的距离,在配近视眼镜时,会有测量瞳距的环节,目的是使镜瞳 距与人瞳距相吻合,防止人在佩戴上产生眩晕和疲劳。此原理在 MR 设备上也同样适用,因此有了自动瞳距调节功能。 眼动追踪和微型齿轮组组成调节系统。VR/MR 内有多个红外线 LED 对眼球进行 拍摄照射,从而获得眼球的瞳孔位置和反射的红外线位置,眼动追踪算法便可以根 据这两个位置进行计算,得到出孔位置、瞳距等信息,最后将此信号发给微型齿轮 组进行调节。 瞳距调节方式可分为三种:1)手动分段调节:该方式主要依靠用户通过分档旋 钮进行固定距离调节,代表产品为 Quest 2,分为 58mm/63mm/68mm 三挡;2)手动电 子无极调节:该模式依然是通过手动进行调节,但可根据图像清晰度在一定范围内 进行无极调节,一定程度上提升了精度;3)自动无极调节:通过眼动追踪技术实现 自动瞳距侦测,并进行自动调整,在精度和误差上都有较大提升。
眼动追踪系统可缓解图像渲染压力。整机设备受限于算力与功耗,MR 设备对于 清晰度和亮度等屏幕性能有较高要求,对整屏进行全渲染难度较大,因此需要眼动 追踪系统来进行点渲染。MR 设备通过对人眼注视点进行高清渲染,对图像边缘进行 模糊,降低了整体的渲染压力。 苹果 Vision Pro 是目前唯一应用手势识别的 MR 产品,实现基础是 Vision Pro 下方的两个高分辨率图像传感器。传感器可每秒传输 10 亿像素,精确捕捉人手的各 种动作和指令。
2.3 MR 渲染方式
渲染是计算机通过计算将 3D 模型转变为 2D 图像,并最终呈现在屏幕上的过程。 常见的渲染方式可分为 4 种:实时渲染、云渲染、离线渲染和混合渲染。
实时渲染(Real-time Rendering)
实时渲染是实时观看到渲染场景的效果,并不是预先制作并储备好的,在强交 互属性场景内应用较广,例如视频游戏、3D 动画、3D 游戏等。实时渲染注重创建计 算机图形的速度,为了使目标图片看起来自然流畅,需要图像以不小于 25 帧的速度 显示。 实时渲染的流程包括:1)几何处理:对指定环境的几何形状进行 3D 表示,通 常是通过定义场景对象的顶点、边和面完成;2)着色:通过对每个像素光照和着色 效果进行计算,对图像进行阴影化,呈现立体感;3)光棚化:将对象转变为屏幕上 像素,并添加纹理、光暗、颜色等。 实时渲染的优势包括:互动性、灵活性、高效性等,可以很好的满足 MR 产品对 场景呈现的低延迟性的高标准和高需求,因此也是 MR 产品的主要渲染方式。
云渲染(Cloud Rendering)
云渲染是计算机远程计算资源渲染 3D 图形和动画,主要通过云端的远程服务器 上完成,而非在本地计算机上进行渲染。与本地渲染不同,云渲染是通过多台计算 机通过网络在远程服务器上同时进行单帧数字图像和动画的渲染过程。云渲染在 MR 上的应用场景主要在于场景的预缓存,使得 MR 在视觉呈现方面更为流畅。 云渲染的优势:1)高效性:假设有 1000 个任务需要进行渲染,每个任务需要 1 分钟,那么实时渲染的方式需要本地计算机渲染 1000 分钟,但若使用 100 台服务器 进行云渲染,那么最终只需要 10 分钟就可以完成,大幅提升渲染效率;2)释放本 地计算机计算空间:大量的实时渲染会导致本地计算机 CPU 处于满负荷状态,出现卡顿甚至死机的情况,云渲染可以释放计算机算力资源,并且可以上传需求到云端 随时修改,极大延长计算机寿命。
离线渲染(Offline Rendering)
离线渲染与实时渲染相对应,计算机根据预先定义好的运动方向和光线对图片 进行渲染,并不需要实时的看到渲染场景。离线渲染与实时渲染相比,在真实度等 视觉效果上表现更为逼真,但在渲染时间上更长,过程可能需要几分钟甚至几小时, 因此离线渲染在影视行业应用更为广泛。
混合渲染(Hybrid Rendering)
混合渲染是多种渲染方式共同进行渲染的过程。具体包括:基于管线的混合渲 染、基于数据的混合渲染、基于硬件的混合渲染和基于框架的混合渲染等。 基于管线的混合渲染是指在一条渲染管线中用到不同的计算承载方式,包括: 光棚化,计算着色器,光线追踪着色器。 基于数据的混合渲染是指在渲染前先对 3D 场景或模型进行分类,通过不同的渲 染节点进行分类渲染,最终再把数据整合起来集中呈现。此类混合渲染模式与云渲 染有所关联,例如对 3D 数据进行分类后,可以把计算难度高、时间久的部分上传至 云服务器进行云渲染,对于计算难度低,结构简单的部分在本地计算机进行实时渲 染,通过这种灵活的调配,可以更好地适应复杂多变的渲染需求。 基于硬件的混合渲染是指 CPU 与 GPU 同时参加渲染的模式。此模式可以避免单 GPU 渲染所产生的 Debug,同时也可以更充分释放 CPU 效能。 基于框架的混合渲染是指从之前的框架转移到另外一个框架上实现渲染。此种 渲染模式通过 ECS 的数据连续内存存储特征,提升缓存命中率,另外多行计算也加 速了渲染过程。
3 MR 应用多场景覆盖
3.1 影视
混合现实(MR)技术在影视行业中应用广泛,可用于增强电影和电视制作效果, 提供更沉浸的视觉体验。应用场景包括:
特效和虚拟场景:MR 技术可以用于创建特效和虚拟场景,这些场景可以与 现实演员和环境相结合,使电影或电视节目中的幻想世界更加逼真。演员 可以与虚拟角色和物体互动,同时在现实环境中表演。
预览和预制作:制片人和导演可以使用 MR 技术来预览和预制作电影场景, 包括相机角度、灯光设置和角色动作。
虚拟摄影:MR 可以用于虚拟摄影,摄影师可以在虚拟环境中拍摄影片,而 不必在实际场地进行拍摄。为创作者提供了更大的创造自由度,并降低了 拍摄的复杂性。
实时特效:MR 技术使实时特效成为可能。在拍摄过程中,特效可以实时应 用到现实场景中,有助于演员和导演更好地呈现最终效果。
虚拟演员:MR 技术可以用于创建虚拟演员,这些演员可以在电影或电视节 目中扮演重要角色,降低成本和风险。
后期制作和修复:MR 技术可以用于电影的后期制作和修复工作,包括特效 合成、景色调整和修图,有助于提高视觉效果的质量。
互动体验:一些电影和电视节目利用 MR 技术提供观众互动体验,观众可 以使用 MR 头戴设备或应用程序与内容互动,如解谜游戏等。 MR 技术在影视行业中提供了多种工具和创新方法,用于改善电影和电视节目的 制作质量和观众体验,使创作者能够更好地探索虚拟和现实的融合,创造出更令人 惊叹的视觉效果。例如在漫威的《复仇者联盟:终局之战》中,MR 技术用于制作视 觉效果和虚拟场景,以实现超级英雄的超能力和交战场景。
3.2 办公
混合现实(MR)技术在办公行业中有许多潜在应用,可改善协作方式、提高生产 效率,并提供更直观的数据可视化。MR 在办公行业的主要应用包括:
虚拟协作空间:MR 技术可以创造虚拟协作空间,让远程团队成员以虚拟形 式在同一虚拟环境中会面、协作和交流。这有助于提高团队协作效率。
虚拟会议:MR 头戴设备可以用于虚拟会议,让会议参与者能够以虚拟角色 的方式在虚拟环境中参加会议,与他人面对面交流,共享文档和数据。
虚拟办公室:MR 可以用于创建虚拟办公室环境,让员工以虚拟形式在办公 室中工作,进行会议、社交互动和协作。
数据可视化:MR 技术可以用于可视化数据分析。员工可以在虚拟环境中查 看数据图表、图形和模型,以更好地理解和分析复杂的业务数据。
远程培训和教育:MR 可以用于员工培训和教育,提供沉浸式的培训体验, 包括虚拟培训模拟器和虚拟现实培训课程。
产品设计和演示:在设计和销售领域,MR 技术可以用于创建虚拟产品演示 和模型。员工可以使用 MR 头戴设备展示产品原型,向客户展示产品功能 和设计。
远程技术支持:MR 技术可以用于远程技术支持,技术人员可以通过头戴设 备远程查看设备或系统的问题,并提供实时指导和支持。
实时数据反馈:MR 技术可以用于提供实时数据反馈,例如生产线工人可以 通过头戴设备查看设备状态、生产率和质量数据。
虚拟助手和自动化:MR 头戴设备可以与虚拟助手集成,提供自动化任务支 持,如语音命令控制、计划提醒和数据检索。
在提高办公场所的协作、效率和可视化能力下,MR 技术也为未来办公环境提供 了更多创新的可能性。例如技术专家可以通过微软最新 HoloLens 2 智能眼镜在远程指 导现场的员工进行设备维护。通过 MR 技术,将多屏信息放置于整个空间中,超越手机、 PC、电视等二维物理尺寸极限,无需切换即可一眼掌握所需信息。现场的维护人员通过 头显设备与专家联络,专家可以远程同步观测故障点,并通过空间标注的方式进行操作 指导。
3.3 游戏
混合现实(MR)技术在游戏行业中具有巨大的潜力,它可以将虚拟世界与现实世 界相结合,为玩家提供更加沉浸和互动的游戏体验。以下是 MR 在游戏行业的一些主 要应用:
增强游戏体验:MR 可以用于增强传统视频游戏的体验,使玩家能够在现实 世界中移动,并与虚拟游戏元素互动,提供更真实的游戏体验。
实时多人游戏:MR 技术可以用于多人游戏,玩家可以在现实世界中互动并 协作,或对抗虚拟敌人,增加游戏社交属性和互动性。
运动和体育游戏:MR 可以用于创建虚拟体育游戏,例如虚拟高尔夫、篮球 或足球。玩家可以在现实世界中运动,并在虚拟环境中进行互动和竞争。
解谜和冒险游戏:MR 技术可以用于创建解谜和冒险游戏,要求玩家在现实 世界中寻找线索和物品,以解开虚拟谜题和故事情节。
文化和历史游戏:游戏开发者可以使用 MR 技术创造文化和历史游戏,让 玩家亲身体验不同时代和地点的历史事件和文化遗产。
教育游戏:MR 技术可以用于创建教育游戏,帮助学生在虚拟环境中学习和 解决问题,提供更具互动性和趣味性的学习方式。
实景逃脱游戏:MR 可以用于创造实景逃脱游戏,在现实世界中玩家需要解 决谜题和任务,以完成游戏目标。
《MR 全息博物馆》是全球首款体验型 MR 游戏,游戏将玩家带入了一个高度真实 的自然世界,包括海洋、森林和恐龙时代。玩家通过 MR 头显,可以看到栩栩如生的 海豚、水母、复原化石和恐龙蛋等生物。
3.4 居家
混合现实(MR)技术在居家行业中有许多潜在应用:
家庭娱乐:MR 可用于增强家庭娱乐体验。家庭成员可以使用 MR 头戴设备 来与虚拟游戏、角色或娱乐内容互动。
家庭自动化:MR 技术可以与智能家居设备集成,提供更直观的控制方式。 例如控制灯光、温度、安全系统等。
虚拟家庭助手:MR 可以用于创建虚拟家庭助手,类似于虚拟助手设备(如 智能音响)。
家庭教育:家庭教育可以受益于 MR 技术。家长和孩子可以使用 MR 设备来 参与虚拟实验室实验、虚拟旅行、历史重现和其他互动学习体验。
虚拟装修和家居设计:用户可以使用 MR 来虚拟装修或重新设计自己的家居 环境。他们可以在虚拟环境中尝试不同的家具、颜色和布局,以便更好地 规划和决策。
远程家庭聚会:MR 技术使家庭成员在虚拟环境中聚会成为可能。
应用案例:IKEA Place 应用程序使用增强现实技术,让用户在家中查看虚拟家 具摆放效果,以决定购买哪种家具来装修房间,提供更丰富、互动和创新的体验。
3.5 医疗
混合现实(MR)技术在医疗行业中可以用于医学培训、手术规划、患者治疗和医 疗数据可视化等方面。具体应用场景包括:
医学培训和教育:MR 技术可以用于创建沉浸式医学培训模拟器,允许医学 生和医疗专业人员在虚拟环境中进行手术和临床实践。
手术规划和导航:医生可以使用 MR 头戴设备来规划手术和导航手术过程。 包括可视化患者的解剖结构,显示重要的血管和组织,以及在手术过程中 提供实时引导和建议。
患者教育:MR 技术可以用于患者教育,医生可以使用虚拟模型和可视化工 具向患者解释疾病、治疗方案和手术过程,帮助患者更好地理解和参与决 策。
远程医疗和诊断:医生可以使用 MR 技术进行远程诊断和治疗,通过头戴设 备查看患者的医学图像、数据和生理参数,提供专业意见,从而改善远程 医疗的质量和效率。
疼痛管理和康复:MR 可以用于疼痛管理和康复治疗。患者可以在虚拟环境 中参与互动康复程序,减轻疼痛并促进康复。
医疗数据可视化:MR 技术可以用于可视化医疗数据,使医生能够更好地理 解和分析患者的健康信息。这可以包括三维医学图像、病例研究和病历数 据的可视化。
训练和模拟:医疗专业人员可以使用 MR 技术来模拟紧急情况和危机处理, 以提高应急响应和团队协作的能力。
MR 技术的应用有助于改善医疗保健领域的治疗质量、提高患者满意度,并促进 医学研究和创新。在工具和资源上进行了扩充,用以应对更多挑战。 应用案例:Complete HeartX 将利用高真实度的 3D 模型和动画帮助医学生理解 与视觉化呈现如心室纤维性颤动等医学问题。
3.6 教育
混合现实(MR)技术在教育行业中具有广泛的应用,可以改善学习体验、提高教 育质量,并增强学生的参与度。具体应用包括:
沉浸式学习体验:MR 技术可以创造沉浸式学习环境,使学生能够与虚拟对 象、场景和模拟器互动。有助于学生理解抽象概念、历史事件、科学现象 等,从而提高学习效果。
虚拟实验室:在科学和工程教育中,学生可以使用 MR 设备来进行虚拟实 验室实验。这可以减少实验成本、危险性和资源需求,同时提供更安全和 可控的实验环境。
虚拟考古学和历史重现:学生可以通过 MR 技术参与虚拟考古学和历史重现 项目,探索虚拟遗址、文物和历史场景。
医学和生命科学教育:医学生可以使用 MR 来模拟手术和解剖实验,以提高 技能和理解人体结构,同时赋能教育和医疗行业。
远程教育和协作:学生可以通过 MR 头戴设备参加虚拟课堂,与老师和同学 互动,提高远程学习的互动性和效果。
定制化教育:MR 技术允许教育者根据学生的需求和能力提供个性化教育内 容。虚拟教材和教育应用程序可以根据学生的学习风格和水平进行调整。
实地教育:学生可以在实际场地之前使用 MR 进行虚拟实地教育,如虚拟考 察、野外考察和博物馆参观等。
MR 技术的教育应用有助于提高学生的学术成绩、增强对知识的理解,并创造更 具吸引力和有趣的学习体验。同时也为教育者提供了更多工具和方法,以满足不同 学生群体的需求。
4 MR 产品:苹果 VP 技术生态领先行业, Quest 3 价格优势显著
4.1 Apple Vision Pro 产品情况
VisionPro 是苹果在 2023 年 6 月 5 日发布首款 MR 产品,预计在 2024 年 1 月 26 日 在美国市场发售。苹果官方现已开放开发者套件,并允许开发者访问 Vision Pro 开发者 实验室,提供 VP 上运行的 VisionOS、iPadOS 和 iOS 应用的演示。 硬件上,主要从处理器、交互、视觉等方面进行阐述。 在处理器方面,苹果 VP 依旧使用自研芯片,采用了 M2+R1 芯片组合。M2 芯片应用 于 Mac 高端系列产品,采用 ARM 架构;其 SoC 芯片采用了 5nm 工艺;晶体管方面超上一 代 M1 芯片 25%,达到 200 亿;拥有 24GB 内存;内存带宽上超 M1 芯片 50%,可达到 100GB/s。 R1 芯片为定制芯片,主要负责传感器的信号处理,包括:相机输入处理、传感器输入处 理和麦克风输入处理等。R1 通过处理输入信号并将数据流传输到其他组件或显示器,响 应时间约为 12 毫秒,实现几乎无延迟的实时视图呈现。

交互方面,苹果 Vision Pro 实现“去手柄化”,跳过主流手柄 6DoF,实现“手+眼 +口”协同交互方式。首先,实现基础需要硬件设施上多个摄像头和传感器高度协同。 Vision Pro 共计搭载 12 个高精摄像头(2 颗 RGB 摄像头;4 颗眼球追踪红外摄像头;2 颗外侧视角摄像头;4 颗下侧视角摄像头)和 5 个传感器(LiDAR 激光雷达、深度摄像 头以及环境传感器等),并结合专用的 R1 芯片,为用户呈现三维化虚实交互空间。第二, 多方位的摄像头及眼神追踪等功能可实现多线程任务处理,更贴切真实场景。例如,单 线程手柄操控需要“查找”“选中”“确认”单步流程进行,但用户通过眼神控制光标和 手势动作可同时完成多个流程。
视觉上,Apple Vision Pro 内屏拥有两个 Micro OLED 显示器,外屏为 5.99 英寸 柔性 OLED。每片 Micro OLED 分辨率为 3800x3000,单眼分辨率超 4K;尺寸大小为 1.42 英寸; 96Hz 刷新率;屏幕亮度为 5000 尼特。外屏柔性 OLED 尺寸为 5.99 英寸, 由 LG Display 提供。 Micro OLED 是当下与 MR 显示需求契合度最高的技术。传统的 LCD 技术正逐步 被 OLED 技术所取代,Micro OLED 优势在:1)与 OLED 相比尺寸更小,体积重量上 的优势更适合头戴设备;2)响应速度块,可以满足较高帧率刷新率的 MR 头显设备需 求。
光学方案方面,Apple Vision Pro 头显采用“Pancake”方案。“Pancake”方案 通过多镜片叠光路设计,使其具备轻薄特点,同时 0-700°屈光度调节更好满足近视用户 需求。另外,单层全彩光波导镜片设置与大视角高画质的平衡的技术应用可增强用户视 野的扩展性和鬼影抑制效果。
4.2 Quest 3 产品情况
Quest 3 于 2023 年 10 月 10 日在北美发售,是 Meta 发布的第一款 MR 头显,定 位为游戏设备。硬件方面较 Quest 2 进行升级,软件方面 Quest 3 继承了部分 Quest 2 相关游戏和应用,使得老玩家可以实现无缝迁移。 硬件方面,Quest 3 配置虽不及 Vision Pro,但依旧在其自身定位下领跑市场,成为 当下销量最好的 MR 头显设备。Quest 3 搭配了高通骁龙 X2 Gen 2 芯片,8GB 内存使 其处理能力较 Quest 2 提升一倍;7nm 制程较 Quest 2 也有升级;核心频率为 1.8GHz; 刷新率为 90Hz;单眼 2064 × 2208 分辨率较 Quest 2 提高 30%,在视觉上达到行业领 先水平。
处理器方面,骁龙 XR2 Gen2 对架构进行了大优化,CPU 性能提升 33%,GPU 性 能提升 250%,能效提升 50%,约延长设备半小时续航时间,NPU 神经处理单元在 AI 性能上提供 8 倍效能。骁龙 XR2 Gen2 平均透视延迟约为 12 毫秒,与 Apple Vision Pro 表现相同。 交互方面,Quest3 共搭载了两个全彩透视摄像头和一个深度传感器。Quest 3 现支 持多模态输入,即用户可同时通过手柄和手势进行操作。另外,Quest 3 在手势识别上 性能表现有较大提升,对比 Quest 2,在高速手势识别延迟时间上减少 75%。 视觉和光学方面,Quest 3 搭载了单眼分辨率为 2064x2208,刷新率最高 120Hz, PPD 达到 25 的 LCD 显示屏幕。Quest 3 同样使用 Pancake 透镜,光学堆栈缩减超 40%, 较菲涅尔镜组在距离上缩减 30%。
4.3 BOM 拆分对比
苹果 Vision Pro 售价 3500 美元,远超市场其他 MR 产品,据 wellsenn XR 统计, 产品 BOM 约 1509 美元,占售价比约 43%。拆分看,在计算和存储上,除了主处理器 (M2:单片 120 美元)和协处理器(R1:单片 60 美元)是自给自足,其余器件都是向 其他厂商采购,此部分共计约 250 美元。 显示屏是占 BOM 比例最高部分,可分为内屏和外屏。成本最高项为显示内屏,使 用了索尼供应的 1.3 寸的硅基 OLED,单片 350 美元,共计 700 美元,占 BOM 的 46%。 光学器件 BOM 经统计总计约 116 美元;交互传感器 BOM 经统计总计约 85 美元; 结构件 BOM 经统计总计约 137 美元;连接件 BOM 经统计总计约 17 美元;电池 BOM 经统计总计约 18 美元;声学部件 BOM 经统计总计约 11 美元;包装附件 BOM 为 15 美 元;ODM/OEM BOM 为 130 美元。
据维深 wellsenn XR 统计测算,Quest 3 整体 BOM 成本约为 428 美元,占销售价 格的 86%。细分看,主板(XR2、RAM、ROM 等一系列芯片)是整机硬件成本占比最 高部分,硬件成本约为 148 美元,占 BOM 比例约为 35%,其中 SOC 芯片 XR 2 gen 2 成本约为 90 美元,为单器件最高成本,占 BOM 比例为 21%;RAM 成本约为 18 美元, 占 BOM 比例 4 %;ROM 成本约为 10 美元,占 BOM 比例 2%;LCD 屏成本约为 80 美 元,占 BOM 比例 19%;光学模组“Pancake”成本约为 50 美元,占 BOM 比例 12%; 摄像头模组成本约为 39 美元,占 BOM 比例 9%。

5 国内厂商 MR 布局情况
5.1 国内上市公司 MR 布局
国内厂商积极布局 MR 产业,包括文旅、影视、教育、游戏和交互等领域。
5.2 国内外一级市场融资情况
国内一级市场融资项目主要分布在 AR 眼镜研发及制造、VR/MR 内容生态开发及 XR 显示等领域。
海外一级市场融资项目主要分布在 VR 游戏、AR 医疗、VR/MR 开发平台及 XR 显 示等领域。
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