小海按：在元宇宙到来之前，首先需要的是一个能够让用户真正进入数字世界的硬件终端。不论 AR 还是 VR，今天在显示、计算和交互上还有大量的痛点问题需要解决。
作者 | 王君辉、郑玥
编辑 | 郑玄
2021 年下半年，以 VR 头显销量破千万成为关键节点，开始突破「硬件卖不出去——做内容不赚钱——缺少好内容更没人买硬件」的负面循环。
就像先有电脑才有互联网，在元宇宙到来之前，首先需要的是一个能够让用户真正进入数字世界的硬件终端。
今天来看，以 VR 头显（XR 头显）和 AR 眼镜为代表的近眼显示终端（Near-eye displays，NEDs）最有可能成为元宇宙时代的第一个通用硬件终端。这两个终端分别对应不同的用户使用场景，其中 VR 头显对应桌面级场景（今天主流设备是 PC），AR 眼镜则对应移动场景（今天主流设备是智能手机）。
尽管两者都在 2014 年前后起步，但 VR 头显成熟更快，2021 年突破千万级门槛后，业内普遍认为 VR 已经出现第一个真正意义上的通用消费级终端（以 Oculus Quest 为代表）。
相比之下，AR 设备虽然在 2022 年有了较大的进展，出现了第一代真正面向 C 端用户的消费级 AR 眼镜。但受算力、功耗、显示和光学技术等方面的制约，功能上只能满足特定消费场景的需求，距离通用级终端出现的时间点，还有至少 5-10 年。
二者技术上有很多相似之处，决定性的区别是产品体积带来的制造难度。AR 眼镜的承重主要在鼻梁，理想的产品重量需要控制在 70g 以内（iPhone 的 1/3）。而承重在整个头部的 VR 头显，今天 500g 的重量（PICO 4 重 596g、Quest 2 重 503g）就已经有较好的用户体验。
AR 眼镜：消费级元年
根据使用场景，AR 眼镜可以分为 ToB 的工业级和 ToC 的消费级，消费级 AR 眼镜又可以细分为面向特定使用场景的非通用级和通用级 AR 眼镜。
AR 眼镜分类——极客公园
三种产品的技术难度依次递升，今天 AR 行业的基本共识是：2022 年是消费级 AR 眼镜的元年，但距离真正有机会取代手机的通用消费级 AR 眼镜出现则需要至少 5-10 年。
过去：「失败」的生产力工具
Google Glass 是近代 AR 眼镜的开端，对于这个售价 1500 美元的产品，谷歌最初的定位是消费级但不论是硬件技术还是内容应用，当时的条件远未成熟。2015 年，Google 宣布放弃 Google Glass 项目。
Google 的失败启发了后来者，比如微软于 2015 年 1 月推出的第一代 HoloLens，就将目标用户定位为企业用户。然而从结果来看，过去 6 年 AR 眼镜作为生产力工具并不算成功。
2016-2023 年 AR 眼镜出货量
数据来源：陀螺研究院，光大证券研究所
AR 眼镜遇到的问题是：作为生产力工具，其在军事、设计、维修、办公协同等领域发挥出了一定的价值，但都算不上是革命性的提升。
现在：满足特定场景的「功能机」
2022 年 8-10 月，在一年中的消费电子产品发布旺季，仅国内市场就有超过 10 款消费级 AR 眼镜发布。
2022 年 AR 产品发布统计
数据来源：互联网整理
这些 AR 眼镜可以归成两大类，一类是 Nreal、雷鸟、Rokid 为代表的更偏娱乐应用的产品，更直接点就是「观影神器」；还有一类是 OPPO、亮亮视野、光粒科技、李未可等，产品定位是在翻译、运动、导航等一些特定场景做工具。
目前给予光波导技术的发展，价格大幅降低、显示效果大幅提升，AR 眼镜开始迈入消费市场。但要注意的是，今天受到显示技术、算力的限制，一名消费者能接受的重量的智能眼镜，依然远不足以满足多个场景复合使用。对此主机厂的做法是：强化某几个场景的功能，针对特定问题做特定解。今天比较典型的使用场景有听障翻译、户外运动和地图导航等。
未来：从手机配件，到「干掉」手机
从 ToB 到 ToC，2022 年 AR 完成了一个重要的里程碑。而下一个目标，则是成为一个通用级平台。
这件事情最大的难点，在于智能眼镜的重量（80g）只有普通智能手机的 1/2 甚至 1/3，却要装进复杂程度堪比甚至超过最先进的 iPhone 的屏幕、光学模组、芯片、传感器等电子元器件。这里的挑战远不止工业设计，屏幕技术、光学技术、芯片技术、电池技术等都需要全面升级。
今天，一部分 AR 主机厂商选择针对固定场景进行优化。另一种思路是手机+眼镜的模式。
高通骁龙 XR2 无线智能眼镜参考设计。
图片来源：高通官网
在这个过程中会有一个非常重要的机会：定义 AR 眼镜的交互范式，就像当年乔布斯在 iPhone 上做的那样。
谁能成为这个定义者？
VR 头显：跨过千万门槛后，走向何方？
对于硬件和内容，经常有人类比经典的哲学问题「先有鸡还是先有蛋」。但「先有硬件还是先有内容」是有答案的——PC 和智能手机的发展历程都能证明，硬件和交互范式先定下，才会有内容的爆发，才会进一步迎来生态的繁荣。
随着 2021 年 Oculus Quest 成为第一个达到千万级年销量门槛的 VR 硬件，大家相信，今天 VR（XR）已经跨过普通消费者能接受的最低门槛，第一代真正意义上的通用级设备已经出现或者非常接近出现，这意味着人类前往元宇宙的第一个硬件入口已经出现雏形。
2019 年 5 月 Quest 横空出世，大大降低了用户的使用门槛，一方面是价格更便宜且用户无需高配置电脑；另一方面，不需要在外部设置相机、插一堆线缆并反复调试。经过迭代，VR 头显进入全新时代。
值得注意的是：业内也有观点认为，Quest 的体积依然过大，算不上是真正的「iPhone1」。NOLO VR 创始人张道宁认为，「今天 Quest 积累的用户不是扎克伯格说的 10 亿（普通消费者）中的 1000 万，而是 3000 万（重度游戏用户）的 1000 万。」
2020 年-2022 年 Q3 海外 VR 头显出货量
数据来源：Wellsenn XR
对于 VR 硬件，一个非常典型的误区是：很多人认为做硬件就是做主机厂，现在这已经是 Meta、PICO 和苹果等几家大厂的游戏。
实际上真正决定产业走向的，不只是几家大厂，而是整个产业链的技术发展，我们梳理出四个主要的技术趋势：交互，显示、计算和 MR。
交互：基础架构已定，等待超级应用
2022 年 8 月，扎克伯格称，VR 本质上要解决的是「临场感（presence）」的问题，要做到不论实际上人在哪里，都能在虚拟世界里感觉就像和另一个人待在一起一样。
解决这个问题，需要让计算机理解用户的动作，并给出足以欺骗身体各个感官的反馈信号，也就是人机交互。
首先，手是人类与自然世界交互的基础。VR 中手的交互方式有两种，第一是手势识别（裸手交互），第二是用手柄交互。经过开发者和消费者几年的自然选择，今天手柄+镭射点选取的方案已经成为 Quest 的最主要交互方式。
接下来更多交互会加入 VR 交互系统，提升临场感。在 2022 年发布的 Quest Pro、PICO 4 等新一代 VR 头显上，面部追踪（眼球追踪）和全身捕捉是新解锁的两大交互技术。
眼部追踪和面部捕捉，2022 年已经开始集成到最前沿的 VR 头显产品，包括 PICO 4 Pro 和 Quest Pro 等。根据国内眼球追踪技术供应商七鑫易维的数据，2022 年眼追在 VR 硬件的渗透率不到 5%，但预计未来 2 年将会加速提升，达到主流产品的 80% 以上。
眼追和面追的引入，将带来大量的应用机会。如：
面部表情实时映射
注视点渲染
轻交互
虹膜识别
此外，全身动作识别也是一个值得期待的交互技术。2022 年的新品，Meta 和 PICO 均已展示了在增加少量可穿戴传感器的情况下，实现全身动作捕捉的解决方案。
Meta 和 PICO 都将健身和运动类内容视作全身捕捉一个重要的落地场景。低成本全身捕捉有机会进一步降低虚拟人门槛，会加快虚拟人应用在 VR 直播、VR 办公等场景下的落地。
VR 显示：更轻薄，更清晰
佩戴体验依然是今天 VR 最核心的短板，对于 VR 显示技术的发展方向，PICO 总裁周宏伟曾经总结为两个「qing」：更轻薄，更清晰。轻薄和清晰由 VR 显示系统决定，主要由光学模组和显示面板两部分组成。
光学模组的存在，是 VR 的显示系统与 PC、智能手机的最大不同点。VR 显示的原理简单来说就是用放大镜（光学模组）看电子屏幕，从而扩大视场角制造沉浸感。
传统菲涅尔透镜和 Pancake 透镜厚度对比
图片来源：量子位
VR 光学经历了非球面透镜、菲涅尔透镜和 Pancake 方案三个阶段。目前采用的最佳方案是 Pancake，其方案原理是将光线进行多次折叠，使其比采用菲涅尔透镜时更加轻薄，缩减了 VR 设备的体积与重量。
但 Pancake 依然有痛点。一方面折叠光路带来光损，意味着功耗更大，另一方面复杂工艺导致良率较低，成本较高。目前市面上普遍使用的 2P 方案的供应成本为 300-400 元，是工艺成熟的菲涅尔透镜的 20 倍以上。
显示面板的升级也来到了第三阶段。从 2022 年开始，提升产品的显示效果就成为重要任务，包括增强 VR 显示面板的分辨率、色彩饱和度、响应速度等。
VR 显示面板的三个发展阶段
图片来源：极客公园
算力：终端不够，云端来凑
2019 年底发布的高通骁龙 XR2 依然是目前全球 VR 一体机市场的主力芯片，包括 Quest 2、PICO 4、奇遇 Dream Pro 和 YVR 2 等均使用骁龙 XR2 芯片作为核心终端处理平台。
2022 年 10 月，高通推出最新旗舰 XR 平台——第一代骁龙 XR2+ 平台（骁龙 XR2+Gen1）。新平台优化了功耗和热性能，这使得该平台能够在不牺牲终端外形设计的情况下，更多地赋能全感官交互，比如在元宇宙中创建栩栩如生的表情。
Meta Quest Pro 是第一款使用骁龙 XR2+Gen1 的产品，此外根据高通的消息，多家 OEM 厂商已计划推出搭载骁龙 XR2+ 平台的商用终端。
国内厂商也在发力，全志科技、瑞芯微、联发科等都在加速布局 XR 芯片的研发。
尽管芯片公司还在努力提升终端处理器的性能，但从趋势上看，将更多计算处理放在云端的端云混合协同，可能是 XR 头显更长期的技术架构。
这种基于 5G 传输的端云混合架构，可以让 XR 设备不再受限于传统散热、功率和外形等方面的限制，而是可以利用智能网联边缘的算力，面向大型负载场景打造不受线缆束缚的沉浸式体验。
MR：未来三年最重要的机会
在 Quest Pro 上，Meta 确实做到了更多。低于 10ms 时延的全彩立体视频透视（Video See Through，简称 VST），让 VST 不再只是 VR 头显观察外界的一个鸡肋辅助功能，而是成为了一个真正意义上的 MR 混合现实功能。
Quest Pro 的 3D 全彩透视
图片来源：NathieVR
从 Meta 的演示以及国内外媒体流出的体验视频来看，由于透视是完全 3D 的，Quest Pro 的 MR 模式下，虚拟物体能够很好的和真实世界融合在一起。
当然目前这项技术仍处于早期，还有不少的问题，比如清晰度和续航，不过有高通底层的支持，业内普遍认为，未来 1-2 年，全彩 See Through 也就是 MR，将成为 XR 头显的标配功能。
这件事的挑战在于：整个行业需要学会如何使用 MR 技术，并做出杀手级的应用。Meta 给出的核心使用场景是办公，以及 VR 健身，但很显然开发者和主机厂需要找到更多的应用场景。
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