風(fēng)口：IT巨擘爭奪增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)未來市場

文 | 本刊記者　馮錫平

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風(fēng)口：IT巨擘爭奪增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)未來市場

文 | 本刊記者馮錫平

增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品有可能將徹底改變?nèi)藱C(jī)交互方式，引導(dǎo)IT產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)革命性變化帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

AR技術(shù)可以用于精密儀器制造和維修。

微軟公司于北京時間2016年2月29日宣布，Ho loLens全息眼鏡開發(fā)者版本(deve loper edition)面向開發(fā)者接受預(yù)訂，售價3000美元，3月30日起開始發(fā)貨。從2015年1月起，IT業(yè)巨頭微軟公司發(fā)布的Ho loLens就成了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augm ented Rea lity，簡稱 AR）領(lǐng)域的明星產(chǎn)品，該產(chǎn)品的一舉一動都頗受業(yè)界關(guān)注。2015年，微軟公司的技術(shù)人員先后公布了一些相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。首先，基于W indows 10的通用應(yīng)用都可以在 Ho loLens 上運(yùn)行。其次，微軟不會發(fā)布有線版本的 HoloLens，HoloLens被定位為一款“無線設(shè)備”。第三，Ho loLens在正常使用時，續(xù)航時間已經(jīng)能夠達(dá)到 5.5 小時，在高強(qiáng)度的極限條件下，續(xù)航時間大概可以達(dá)到 2.5小時。與此同時，關(guān)于AR產(chǎn)業(yè)的另一條新聞同樣引起了不小的震動。據(jù)美通社報道，在接受Goog le公司領(lǐng)投的總計(jì)5.5億美元的B輪投資一年后，AR產(chǎn)品公司Magic Leap于近日完成7.935億美元的C輪融資，由中國的互聯(lián)網(wǎng)巨頭阿里巴巴公司參與領(lǐng)投。此輪融資完成后，該公司的累計(jì)融資額達(dá)到14億美元，估值達(dá)到45億美元，一個尚未正式推出產(chǎn)品的神秘初創(chuàng)企業(yè)正式邁入“獨(dú)角獸俱樂部（估值超過10億美元的創(chuàng)業(yè)公司）”。這兩則消息的爆出再次將AR技術(shù)和產(chǎn)品推向熱點(diǎn)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

基礎(chǔ)核心技術(shù)進(jìn)步和相關(guān)配套軟件成熟后，基于AR技術(shù)的可穿戴設(shè)備很可能成為下一個“個人電腦平臺”，成為IT行業(yè)的下一個風(fēng)口，多家技術(shù)公司加入了對AR未來市場的爭奪。微軟通過Ho loLens產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和推廣在前端吸引市場和客戶的注意力，Google通過巨額投資Magic Leap公司也完成了產(chǎn)業(yè)布局?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭Facebook通過Oculus Rift產(chǎn)品在VR行業(yè)取得領(lǐng)先地位，在認(rèn)清了AR產(chǎn)品潛在的巨大市場之后，也在加快這方面的步伐，著手開發(fā)AR技術(shù)和產(chǎn)品。為了追趕微軟和Goog le在AR領(lǐng)域的腳步，蘋果公司已經(jīng)在AR領(lǐng)域進(jìn)行了一些并購交易，其在2015年5月收購了一家名為“Metaio”的德國技術(shù)公司(Metaio在世界范圍內(nèi)擁有多達(dá)171個AR的相關(guān)專利)。進(jìn)一步，蘋果公司于2015年底收購了動態(tài)捕捉技術(shù)公司Faceshift。Inte l、高通、索尼和三星等IT行業(yè)巨頭也通過控股、投資、收購或者自主研發(fā)等方式完成了行業(yè)布局，蓄勢待發(fā)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是什么？

AR是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無縫”融合的新技術(shù)，是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtua l Rea lity，簡稱VR)上發(fā)展起來的。它將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實(shí)場景中，把原本在現(xiàn)實(shí)世界一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的實(shí)體信息(視覺、聲音和觸覺等信息)，通過多種技術(shù)手段模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，增加用戶對現(xiàn)實(shí)世界的感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)有時也被稱為混合現(xiàn)實(shí)(MR：Mixed Reality)。

AR與VR的主要不同在哪里？首先是應(yīng)用場景的不同，對比VR，AR不是單純被創(chuàng)造出來的，是利用技術(shù)在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上增加內(nèi)容，而VR是一個完全被創(chuàng)造出來的世界。其次，兩種產(chǎn)品所用的核心技術(shù)有很大的不同，對比VR，AR需要將“虛擬信息”與真實(shí)場景融合，并具有互動性。簡單講，VR只需要感知自身狀態(tài)，而AR需要感知環(huán)境狀態(tài)以及自身狀態(tài)。因此，除了VR所需的核心技術(shù)之外，AR的核心技術(shù)還涉及到信號處理傳感器、三維重構(gòu)、三維物體識別和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)四個領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)。

最后，從應(yīng)用角度上來講，VR設(shè)備更多在家庭或者辦公場所等固定位置空間使用，而AR有所不同，無論是人處于室內(nèi)還是室外，處于靜止或者運(yùn)動狀態(tài)下，AR設(shè)備都因?yàn)榫哂懈玫幕有?，擁有更廣闊的應(yīng)用背景。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的前景

AR產(chǎn)品的出現(xiàn)是IT業(yè)界的必然發(fā)展趨勢。2007年蘋果公司推出iPhone以來，智能手機(jī)應(yīng)用得到了普及，IT業(yè)界正式進(jìn)入了移動互聯(lián)時代，人們對手機(jī)的使用和依賴已經(jīng)逐漸超過PC機(jī)。但是，目前手機(jī)過小的屏幕限制了某些功能的使用。與此同時，在人獲得的外界信息中，視覺信息占百分之八十以上，手機(jī)和PC機(jī)顯示屏幕是平面二維的，而真實(shí)世界是三維的，二維圖像和視頻在采集和顯示的過程中丟掉了實(shí)際事物重要的第三維信息，無法完全滿足人類大腦處理信息的習(xí)慣。針對圖像和視頻應(yīng)用，人腦更需要獲取與現(xiàn)實(shí)事物完全一致的“全部三維信息”。AR產(chǎn)品的出現(xiàn)能夠很好地滿足這一需求。進(jìn)一步，AR產(chǎn)品可以通過注視、手勢和聲音改變?nèi)藱C(jī)交互的方式，正如Magic Leap公司在介紹其研發(fā)的產(chǎn)品時所用的標(biāo)語——“The World is Your New Desktop(世界就是你的新桌面)”，AR產(chǎn)品的出現(xiàn)很可能會從根本上改變“人機(jī)交互”的方式，引導(dǎo)IT產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)革命性的變化。

在PC機(jī)時代，人機(jī)交互主要借助于鍵盤和鼠標(biāo)來完成；在移動互聯(lián)和智能手機(jī)時代，人機(jī)交互方式主要通過觸控和聲控等方式來實(shí)現(xiàn)。盡管如此，手機(jī)與人身體的融合程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，手機(jī)對人來說還有很明顯的“攜帶感”。在可以預(yù)見的未來，AR產(chǎn)品有可能將徹底改變?nèi)藱C(jī)交互的方式，將雙手從繁重和復(fù)雜的人機(jī)交互方式中解放出來，這一革命性的變化出現(xiàn)后必將帶動或者改變相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

首先，AR技術(shù)和產(chǎn)品將會改變當(dāng)前游戲產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀。目前游戲產(chǎn)業(yè)面臨用戶時間越來越碎片化的問題，游戲產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了“移動游戲時代”，游戲愛好者正逐漸將注意力從臺式機(jī)和手機(jī)遷移到移動設(shè)備，沒有一家公司能夠扭轉(zhuǎn)游戲用戶和玩家習(xí)慣的轉(zhuǎn)變。AR游戲可以讓位于全球不同地點(diǎn)的玩家，共同進(jìn)入一個真實(shí)的自然場景，以虛擬替身的形式，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)。Magic Leap在2015年公布了一段AR游戲視頻，展示了辦公室虛擬射擊游戲的瘋狂。目前，任天堂和迪士尼等游戲產(chǎn)業(yè)巨頭已經(jīng)推出AR游戲，讓游戲玩家可以與各種動畫人物互動。

其次，由于AR具有能夠?qū)φ鎸?shí)環(huán)境進(jìn)行增強(qiáng)顯示輸出的特性，其應(yīng)用的場景要比VR更加廣泛，可以涉及到生活和經(jīng)濟(jì)中的各個領(lǐng)域，如家裝市場、市場營銷、車載系統(tǒng)和教育等領(lǐng)域，其在醫(yī)療研究與解剖訓(xùn)練、精密儀器制造和維修、軍用飛機(jī)導(dǎo)航、工程設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程機(jī)器人控制等領(lǐng)域，具有比VR技術(shù)更加明顯的優(yōu)勢。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)生可以利用AR技術(shù)，輕易地進(jìn)行手術(shù)部位的精確定位；在工業(yè)維修領(lǐng)域，AR技術(shù)通過頭盔式顯示器將多種輔助信息顯示給用戶，包括虛擬儀表的面板、被維修設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和被維修設(shè)備零件圖等；在教育領(lǐng)域，AR可以將文字和圖片立體化，進(jìn)而增加閱讀的互動性和趣味性。

咨詢公司Manatt Digital Media在2015年發(fā)布的報告中預(yù)測，到2020年AR產(chǎn)品及相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模為1200億美元，其中包括了硬件、商務(wù)、數(shù)據(jù)語音服務(wù)以及影視產(chǎn)業(yè)，按照此預(yù)測，AR行業(yè)將成為IT業(yè)界的下一個風(fēng)口之一，將攪動或者改變現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)格局。

AR技術(shù)可以用于教育和互動游戲領(lǐng)域。

基礎(chǔ)核心技術(shù)在哪里？

在1945年7月出版的《大西洋月刊》上，工程師Vannevar Bush描繪了他的一個構(gòu)想——一部可連接在普通眼鏡上的頭戴式照相機(jī)，可記錄評論、照片以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在許多層面上，Vannevar Bush的構(gòu)想都是如今這些AR設(shè)備的先驅(qū)。1990年，波音公司的裝配工在組裝波音777飛機(jī)的電線時就佩戴了一種可以直接疊加飛機(jī)機(jī)體的顯示儀，這樣可以節(jié)約組裝過程中所耗費(fèi)的時間。IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史告知我們，一個新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)及發(fā)展壯大，離不開基礎(chǔ)核心技術(shù)的進(jìn)步和支撐，AR技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品的出現(xiàn)也是多種基礎(chǔ)核心技術(shù)得到發(fā)展后才逐漸出現(xiàn)的。

高盛公司公布的報告中稱，微軟的Ho lo Lens產(chǎn)品硬件的3個主要部分是處理器、顯示器(微投影系統(tǒng))和攝像機(jī)。其中CPU采用是英特爾最強(qiáng)勁的Atom Cherry Trail處理器，它擁有2.7GHz的主頻，并且支持無線充電；在CPU之外，微軟為Ho lo lens定制了一顆全息處理芯片HPU（Ho lo g ra p h ic Processing Unit）用于處理眼鏡上各種傳感器帶來的信息，并將輸出信息映射到周圍的物理世界里。顯示器上，微軟使用兩個高清微型投影機(jī)（每個鏡片一個）保持鏡片透明。最后，Ho loLens使用至少7個攝像頭來追蹤用戶的運(yùn)動，理解周圍的環(huán)境。除此之外，Ho loLens使用了多種傳感器，包括陀螺儀和光線傳感器等，兩側(cè)和內(nèi)部有麥克風(fēng)和小型揚(yáng)聲器。

與Ho loLens不同的是，截止目前，仍沒有人知道 Magic Leap設(shè)備長什么樣，Magic Leap 公司也沒有公布任何圖片。但是，根據(jù)Magic Leap 感知研究的高級副總裁 (VP o f Percep tion) Gary Bradski透露，Magic Leap采用一個完全不同的方法來實(shí)現(xiàn)“光場顯示”，它采用光纖投影，其技術(shù)基礎(chǔ)是“超高分辨率光纖內(nèi)窺鏡”技術(shù)。簡單原理就是光纖束在一個1mm 直徑管道內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，利用MEMS技術(shù)精確改變旋轉(zhuǎn)的方向，然后就可以掃描一個較大的范圍，由于光的可逆性，倒過來就能做一個高分辨率投影儀。Magic Leap在光纖高分辨率投影儀的另一端設(shè)有一個微鏡頭陣列，來生成四維光場，從多角度將畫面直接投射于用戶視網(wǎng)膜，從而達(dá)到“欺騙”大腦的目的。此外，該設(shè)備還擁有眼球注意力追蹤系統(tǒng)、視角調(diào)整系統(tǒng)等多項(xiàng)專利功能，極大程度上保障了畫面的真實(shí)感。從目前AR行業(yè)兩大領(lǐng)頭公司公布的產(chǎn)品細(xì)節(jié)或者相關(guān)技術(shù)資料我們可以看出，AR產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)涉及到了眾多基礎(chǔ)核心技術(shù)，硬件技術(shù)上包括高性能低功耗的通用處理器和專用處理器(全息處理芯片、生物識別芯片和環(huán)境光感應(yīng)芯片等)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)和各種高精度傳感器設(shè)計(jì)等眾多基礎(chǔ)工業(yè)核心技術(shù)。在軟件方面，目前能夠推斷出相關(guān)產(chǎn)品采用了三維信息感知算法、三維場景重構(gòu)算法、場景識別算法、物理仿真與建模和計(jì)算機(jī)視覺等核心軟件算法和技術(shù)。在 Magic Leap 所展示出來的 demo以及HoloLens的概念產(chǎn)品中都體現(xiàn)了現(xiàn)在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最新研究成果。

國內(nèi)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)萌芽

國內(nèi)的AR產(chǎn)業(yè)尚處于萌芽狀態(tài)，硬件產(chǎn)品多數(shù)處于概念階段。沒有硬件平臺的支撐，軟件也很難起步。目前，AR產(chǎn)業(yè)的參與者以中小企業(yè)為主，國內(nèi)的IT行業(yè)巨頭還沒有自主研發(fā)相應(yīng)的概念產(chǎn)品或者進(jìn)行相關(guān)的大手筆投資，消費(fèi)級市場近乎空白。同國外相比，國內(nèi)的AR產(chǎn)業(yè)市場劣勢十分明顯，歸其原因，主要有下面的幾點(diǎn)。

首先，在硬件層面上，作為一個“平臺級”的產(chǎn)業(yè)，AR產(chǎn)品平臺需要強(qiáng)大的基礎(chǔ)工業(yè)做支撐，無論是運(yùn)算能力強(qiáng)大的超低功耗通用和專用處理器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，還是各種高精度傳感器和精密儀器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，國內(nèi)與國外都有著較大的差距。憑借其行業(yè)影響力和資金優(yōu)勢，Goog le、微軟和蘋果等國外巨頭都比較容易得到上游半導(dǎo)體廠商的支持，而國內(nèi)的AR行業(yè)的初創(chuàng)公司很難有這樣的機(jī)會。

其次，在軟件方面，國內(nèi)在AR產(chǎn)品相關(guān)核心算法和產(chǎn)業(yè)鏈上的差距也非常大。國外巨頭通過大量資金投入進(jìn)行自主研發(fā)或者收購具有核心算法和專利的初創(chuàng)企業(yè)，已經(jīng)在核心專利上取得優(yōu)勢地位。在此基礎(chǔ)上，國外不少企業(yè)開始為開發(fā)者提供移動端的開發(fā)套件，并在相關(guān)“云服務(wù)”和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)上進(jìn)行支持。

最后，在內(nèi)容方面，國外已經(jīng)演化出成熟的AR移動平臺，商品廣告、移動購物、多屏互動和位置導(dǎo)航等資源日漸豐富。國內(nèi)的AR移動平臺尚未成型，多以獨(dú)立APP的形式進(jìn)行資源覆蓋，用戶規(guī)模也受到限制。

對比于桌面PC機(jī)時代，在基于智能手機(jī)的移動互聯(lián)時代，我們與國外巨頭之間的差距已經(jīng)在縮小。針對AR行業(yè)，至今國內(nèi)外還都沒有成熟的硬件產(chǎn)品和軟件平臺出現(xiàn)。而近十年，國內(nèi)的風(fēng)險投資市場也日趨成熟。如果通過資金和技術(shù)整合，集中精力在幾項(xiàng)核心技術(shù)上取得突破，依托國內(nèi)龐大的用戶群和市場進(jìn)行提前布局，國內(nèi)企業(yè)仍然有機(jī)會在整個產(chǎn)業(yè)鏈上占有一席之地。