要點(diǎn)

據(jù)媒體報(bào)道，蘋(píng)果預(yù)計(jì)將于2022年或2023年發(fā)布其首臺(tái)穿戴式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）或虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）裝置。供應(yīng)鏈上的多數(shù)制造商可能都位于中國(guó)臺(tái)灣，例如臺(tái)積電、大立光、業(yè)成與和碩。蘋(píng)果可能會(huì)利用其在中國(guó)臺(tái)灣的實(shí)驗(yàn)廠設(shè)計(jì)這款微型顯示器（micro display）。業(yè)界期待蘋(píng)果具有吸引力的用例將引領(lǐng)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）市場(chǎng)的騰飛。UTaesmc

蘋(píng)果的設(shè)備發(fā)布和該設(shè)備的XR技術(shù)（AR、VR或MR）相關(guān)報(bào)道尚未得到證實(shí)。該公司在iPhone和iPad上加入了AR應(yīng)用程序，還為開(kāi)發(fā)商創(chuàng)建AR應(yīng)用程序推出了ARKit平臺(tái)。蘋(píng)果將開(kāi)發(fā)一種穿戴式XR裝置，并將其與iPhone和iPad產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)或是綜效（synergy），并且逐步將AR從商業(yè)應(yīng)用擴(kuò)展到消費(fèi)應(yīng)用。UTaesmc

2014-2015年，AR和VR相關(guān)技術(shù)及裝置制造領(lǐng)域的投資激增。然而，到2017-2018年時(shí)，消費(fèi)性市場(chǎng)并未真正起飛，于是投資于上述技術(shù)和裝置的幾家先行公司面臨財(cái)務(wù)困難，導(dǎo)致AR和VR至今一直停滯不前。蘋(píng)果作為一家成功的消費(fèi)性電子產(chǎn)品（CE）品牌，與其他知名品牌相比吸引了更多關(guān)注。最近，供應(yīng)鏈和媒體一直流傳著關(guān)于該公司XR裝置的傳聞，蘋(píng)果還于2018年收購(gòu)了微型顯示器光學(xué)設(shè)計(jì)專(zhuān)家Akonia Holographics。盡管該公司的XR裝置有效性和性能規(guī)范尚未得到證實(shí)，但業(yè)界預(yù)測(cè)蘋(píng)果不久將發(fā)布其首臺(tái)XR裝置。盡管如此，穿戴式AR和VR設(shè)備的市場(chǎng)需求仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意。一年內(nèi)的裝置出貨總量估計(jì)低于1000萬(wàn)臺(tái)。Oculus的VR設(shè)備、HTC的Vive和索尼的PlayStation VR主要用于游戲，而大多數(shù)穿戴式AR裝置都是用于商業(yè)或垂直應(yīng)用程序。例如，Microsoft HoloLens 2和谷歌Glass都是供企業(yè)而非消費(fèi)者使用。UTaesmc

此外，AR（augmented reality）、VR（virtual reality）和MR（mixed reality）技術(shù)可能會(huì)令消費(fèi)者感到困惑。VR定義較為簡(jiǎn)單：用戶完全沉浸在計(jì)算機(jī)生成虛擬物體的數(shù)字世界中，而用戶周?chē)恼鎸?shí)世界被遮蔽。AR則能讓用戶同時(shí)看到計(jì)算機(jī)生成物體以及現(xiàn)實(shí)世界。MR一般被認(rèn)為是AR的一種，它更豐富地提供了由計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體。XR包括AR和VR條件。VR設(shè)備需要遮蔽，以便向用戶隱藏真實(shí)世界的環(huán)境，因此大多數(shù)的設(shè)備都是基于頭盔設(shè)計(jì)。另一方面，根據(jù)不同用例或應(yīng)用程序要求，穿戴式AR裝置的形狀因素也不同。例如，Microsoft HoloLens產(chǎn)品包括AR頭戴式雙目智能眼鏡，而Google Glass則配備單目智能眼鏡。一些AR設(shè)備為可拆卸穿戴式裝置，例如RealWear HMT-1。AR應(yīng)用程序也可在非穿戴式的智能手機(jī)上運(yùn)行。一些步槍的電子瞄準(zhǔn)鏡可以基于AR技術(shù)，增強(qiáng)真實(shí)的遠(yuǎn)距離視野。AR設(shè)備未必都是穿戴式的，這是其與VR設(shè)備的關(guān)鍵區(qū)別。UTaesmc

蘋(píng)果部署AR應(yīng)用

2017年發(fā)布的iPhone X是蘋(píng)果首款配備AMOLED顯示屏的機(jī)型。同年，iOS 11發(fā)布，蘋(píng)果發(fā)布ARKit來(lái)協(xié)助開(kāi)者開(kāi)發(fā)AR應(yīng)用程序，其中包含了應(yīng)用程序接口（API） 與軟件開(kāi)發(fā)工具套件（SDK），而RealityKit則是繪制或是渲染的引擎。2018年，Google發(fā)布了自己的Android操作系統(tǒng)ARCore平臺(tái)，其功能與ARKitx類(lèi)似。自此，智能手機(jī)上的AR應(yīng)用程序更加明顯，應(yīng)用商店也提供了AR應(yīng)用程序。在iPhone X推廣期間，蘋(píng)果鼓勵(lì)iPhone用戶通過(guò)手機(jī)后置攝像頭嘗試在裝置上使用AR應(yīng)用程序。UTaesmc

蘋(píng)果在AR領(lǐng)域探索的一個(gè)里程碑是開(kāi)發(fā)光探測(cè)和測(cè)距（light detection and ranging, LIDAR）技術(shù)，可以用來(lái)對(duì)環(huán)境做 3D建模，就如同F(xiàn)ace ID所使用的結(jié)構(gòu)光（structured light）技術(shù)，可以對(duì)人臉進(jìn)行3D建模以做后續(xù)辨識(shí)。蘋(píng)果于2020年3月首次在iPad Pro機(jī)型上搭載LIDAR雷達(dá)模組。此后，2020年10月發(fā)布的iPhone 12 Pro機(jī)型也搭載了LIDAR雷達(dá)。蘋(píng)果的LIDAR雷達(dá)是基于其直接測(cè)量飛行時(shí)間（dToF）技術(shù)。除了蘋(píng)果，其他知名品牌大多采用間接測(cè)量飛行時(shí)間（iToF）技術(shù)，該技術(shù)主要用于攝影，具有對(duì)焦深度檢測(cè)等功能。ToF模塊也可用于Microsoft HoloLens 2，對(duì)物體和環(huán)境進(jìn)行3D深度傳感和3D建模。UTaesmc

蘋(píng)果的dToF技術(shù)使用SONY單光子雪崩二極管（SPAD）傳感器，以實(shí)現(xiàn)其精確性、遠(yuǎn)距離觀察和環(huán)境光的抗干擾性。與蘋(píng)果2013年從PrimeSense收購(gòu)用于Face ID的結(jié)構(gòu)光技術(shù)相比，蘋(píng)果的dToF技術(shù)可能更適合AR應(yīng)用與戶外情境，更適合用作3D深度感測(cè)器，包括機(jī)器視覺(jué)和用戶界面。dToF模組目前只搭載于iPhone Pro和iPad Pro系列。一旦AR應(yīng)用更受歡迎，dToF模塊就可以擴(kuò)展到價(jià)格較低的產(chǎn)品中。蘋(píng)果在生產(chǎn)穿戴式裝置之前，已經(jīng)著手于創(chuàng)建一個(gè)完整的AR、iPhone和iPad生態(tài)系統(tǒng)。到那時(shí)，可穿戴和移動(dòng)設(shè)備上將都能運(yùn)行AR應(yīng)用程序。相比急于開(kāi)發(fā)穿戴式XR設(shè)備來(lái)說(shuō)，逐漸地向消費(fèi)者展示XR的價(jià)值、應(yīng)用、使用目的等，這反而會(huì)是讓XR應(yīng)用與市場(chǎng)起飛的關(guān)鍵。UTaesmc

蘋(píng)果在制造可穿戴XR設(shè)備中面臨的挑戰(zhàn)

穿戴式AR或VR裝置包含三個(gè)功能部件：顯示呈現(xiàn)、傳感機(jī)制和計(jì)算。穿戴式裝置的外型設(shè)計(jì)要考慮到舒適度和可接受度等相關(guān)問(wèn)題，例如設(shè)備的重量和大小。越靠近虛擬世界的XR應(yīng)用程序通常需要更強(qiáng)的計(jì)算能力以生成虛擬物體，因此其核心計(jì)算性能必須更高；但這也會(huì)導(dǎo)致更大的功率消耗。此外，散熱和內(nèi)部電池也限制了技術(shù)設(shè)計(jì)。這些限制也適用于接近現(xiàn)實(shí)世界的AR裝置。Microsoft HoloLens 2（566g）的電池壽命僅有2-3小時(shí)。通過(guò)將可穿戴設(shè)備連接（tethering）到外部計(jì)算資源（如智能手機(jī)或個(gè)人電腦）或電源的方法可以作為一種解決方案，但這將限制可穿戴設(shè)備的移動(dòng)性。UTaesmc

對(duì)于感測(cè)機(jī)制，大多數(shù)的VR裝置于進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)時(shí)，其精密度多半依賴(lài)于手持控制器（controller in hands），尤其是游戲，其中的運(yùn)動(dòng)跟蹤功能依賴(lài)于慣性測(cè)量裝置（IMU）。AR設(shè)備則偏向于采用徒手使用者界面，例如自然語(yǔ)音識(shí)別和手勢(shì)感應(yīng)控制。Microsoft HoloLens等高端設(shè)備甚至提供機(jī)器視覺(jué)和3D深度感測(cè)功能，這也是Microsoft 自Xbox推出Kinect以來(lái)一直擅長(zhǎng)的領(lǐng)域。相比于穿戴式AR裝置，VR設(shè)備上可能更容易創(chuàng)建用戶界面和顯示呈現(xiàn)，這是因?yàn)楸容^不需要考慮外在世界或是環(huán)境光的影響。而手持控制器也可以比徒手時(shí)的人機(jī)界面更容易開(kāi)發(fā)。手持控制器可以使用IMU，但手勢(shì)感應(yīng)控制和3D深度感測(cè)則依賴(lài)于先進(jìn)的光學(xué)技術(shù)和視覺(jué)算法，也就是機(jī)器視覺(jué)。UTaesmc

VR裝置需要遮蔽，以防止現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境影響顯示呈現(xiàn)。VR 顯示器可采用成本較低、供應(yīng)商更多的LTPS TFT液晶顯示器、LTPS AMOLED顯示器，或是新興的硅基OLED（微型OLED）顯示器。使用單一顯示器（給左右眼）具有成本效益，其大小如同5吋到6吋的手機(jī)顯示屏幕。但是采用雙顯示器設(shè)計(jì)（分開(kāi)左右眼）則提供了更佳的瞳距（IPD）調(diào)整和視角（FOV）。另外，鑒于用戶持續(xù)觀看計(jì)算機(jī)生成的動(dòng)畫(huà)，低延遲性（畫(huà)面流暢、防止模糊）和高分辨率（消除screen-door紗窗效應(yīng)）是顯示器的開(kāi)發(fā)方向。VR設(shè)備的光學(xué)器件（display optics）是介于顯示器和使用者眼睛之間的中間對(duì)象，因此對(duì)于菲涅耳透鏡（Fresnel lens）等光學(xué)設(shè)計(jì)而言，縮小厚度（裝置形狀因素）并保持出色的顯示效果可能具挑戰(zhàn)性。UTaesmc

圖：XR裝置中的主要功能部件UTaesmc

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來(lái)源：Omdia 9月1日用觸摸面板市場(chǎng)跟蹤報(bào)告UTaesmc

至于AR顯示器，則大多都是硅基微型顯示器，顯示器技術(shù)包括矽基液晶（liquid crystal on silicon, LCoS）、數(shù)字光處理（digitallight processing, DLP）或數(shù)字微鏡裝置（digital mirror device, DMD）、激光束掃描（laser beam scanning, LBS）、硅基微型OLED以及硅基微型LED（micro LED on silicon ）。出于抵抗強(qiáng)環(huán)境光干擾的需求，AR顯示器至少被要求必須要有高于10K尼特的高亮度（考慮到經(jīng)過(guò)waveguide后的損失，100K尼特更理想）。盡管是被動(dòng)發(fā)光，LCOS、DLP和LBS可以通過(guò)增強(qiáng)光源（如激光）來(lái)提高亮度。因此，相比于微型OLED，人們可能更偏向于使用微型LED。但在彩色化和制造方面，微型LED技術(shù)沒(méi)有微型OLED技術(shù)成熟。WOLED（用于白光的RGB color filter）技術(shù)可用于制造RGB發(fā)光微型OLED。但目前對(duì)于微型LED生產(chǎn)還沒(méi)有一個(gè)明確的方法。潛在方法包括Plessey的量子點(diǎn)（QD）顏色轉(zhuǎn)換（與Nanoco合作）、Ostendo設(shè)計(jì)RGB堆棧的量子光子成像儀（QPI），以及JBD的X-cube（三個(gè)RGB芯片的組合）。若蘋(píng)果設(shè)備基于視頻透視式（video see-through, VST）方法，那么蘋(píng)果就可以采用成熟的微型OLED技術(shù)。如果蘋(píng)果設(shè)備基于直接透視式（optical see-through, OST）方法，則無(wú)法避免較強(qiáng)的環(huán)境光干擾，而微型OLED的亮度可能有限制。大多數(shù)AR設(shè)備都面臨相同的干擾問(wèn)題，這可能也是Microsoft HoloLens 2選擇LBS而非微型OLED的原因。UTaesmc

設(shè)計(jì)微型顯示器所需要的光學(xué)元件（例如：waveguide或是Fresnel lens）未必就比設(shè)計(jì)微型顯示器來(lái)的簡(jiǎn)單。如果是基于VST方法，蘋(píng)果可以采用pancake式的光學(xué)設(shè)計(jì)（combination）來(lái)實(shí)現(xiàn)微型顯示器與光學(xué)器件的結(jié)合。如果是基于OST方法，可以選擇waveguide或是birdbath的光學(xué)設(shè)計(jì)。wabeguide光學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于其形狀因素更薄、更小。但waveguide光學(xué)器件對(duì)于微型顯示器來(lái)說(shuō)光性能微弱，還伴有失真、均勻性、色彩質(zhì)量和對(duì)比度等其他問(wèn)題。衍射光學(xué)器件（diffractive optical element, DOE）、全息光學(xué)器件（holographic optical element, HOE）和反射光學(xué)器件（reflective optical element, ROE）是waveguide光學(xué)設(shè)計(jì)的主要方法。蘋(píng)果于2018年收購(gòu)了Akonia Holographics，以獲得其光學(xué)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。UTaesmc

供應(yīng)鏈和媒體關(guān)于蘋(píng)果穿戴式XR設(shè)備的各種報(bào)導(dǎo)

2021年4月，《電子時(shí)報(bào)》透露蘋(píng)果將于2022年發(fā)布其首臺(tái)VR裝置。而一些媒體則預(yù)測(cè)蘋(píng)果將發(fā)布AR或MR裝置。據(jù)《電子時(shí)報(bào)》稱(chēng)，供應(yīng)鏈參與者將包括臺(tái)積電（用于micro  OLED的硅基驅(qū)動(dòng)電路）、玉晶光電（菲涅爾透鏡）、業(yè)成（光學(xué)組合或貼合）、大立光（光學(xué)透鏡）以及和碩（系統(tǒng)組裝）。作為全球最大的晶圓代工服務(wù)晶圓制造商，臺(tái)積電負(fù)責(zé)硅片生產(chǎn)合情合理。若蘋(píng)果將微型OLED用于其穿戴式XR裝置，則該公司或許會(huì)自行生產(chǎn)微型OLED。蘋(píng)果在中國(guó)臺(tái)灣擁有一個(gè)廠（桃園龍?zhí)叮?，該廠之前為美國(guó)高通公司所有，用于開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)其Mirasol技術(shù)。由于蘋(píng)果2014年收購(gòu)了LuxVue，獲得其微型LED技術(shù)和專(zhuān)利，因此該實(shí)驗(yàn)室也可能會(huì)用來(lái)生產(chǎn)微型LED。這些報(bào)道均未證實(shí)。UTaesmc

蘋(píng)果應(yīng)該傾向先致力于讓消費(fèi)者接觸、使用XR，并且感受到XR的好處，而不是急著推出其設(shè)備，目前面向消費(fèi)者的XR設(shè)備也尚未真正取得成功。雖然蘋(píng)果正在開(kāi)發(fā)其可穿戴XR設(shè)備并建立AR生態(tài)體系，但當(dāng)前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和微型顯示器技術(shù)（包括光學(xué)器件）要滿足蘋(píng)果的標(biāo)準(zhǔn)和要求頗具挑戰(zhàn)。因此，據(jù)Omdia分析，蘋(píng)果在2022年發(fā)布裝置可能還是為時(shí)過(guò)早。該公司首先要考慮其產(chǎn)品的營(yíng)銷(xiāo)策略，解決消費(fèi)者對(duì)于價(jià)格、形狀因素（尺寸和重量）、性能和必要性的擔(dān)憂。此外，蘋(píng)果需要確定新設(shè)備能否與iPhone和iPad實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，還是作為單獨(dú)的設(shè)備運(yùn)行。例如，第一代Apple Watch型號(hào)必須與iPhone配對(duì); 配備eSIM或GPS的后續(xù)型號(hào)則可以獨(dú)立運(yùn)行。接下來(lái)，為AR顯示器開(kāi)發(fā)光學(xué)器件比開(kāi)發(fā)VR顯示器光學(xué)器件更難，因?yàn)橐紤]現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境干擾。盡管蘋(píng)果分別于2018年和2014年收購(gòu)了Akonia和LuxVue，但該公司在顯示器和性能方面還未展示出進(jìn)展。在iPhone和iPad上啟用AR技術(shù)后，蘋(píng)果必須確定其新的穿戴式裝置與現(xiàn)有產(chǎn)品之間的協(xié)同作用，以進(jìn)行產(chǎn)品定位。最后，蘋(píng)果須向消費(fèi)者展示XR的可能用例。消費(fèi)者VR應(yīng)用有兩個(gè)明確的案例：VR游戲和基于虛擬形象的社交網(wǎng)絡(luò)（如Facebook Metaverse）。另一方面，大多數(shù)AR應(yīng)用程序并不是面向消費(fèi)者的，在企業(yè)對(duì)消費(fèi)者（B2C）市場(chǎng)中無(wú)法獲得，這限制了AR市場(chǎng)的增長(zhǎng)。UTaesmc

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Omdia中小尺寸顯示面板和觸摸介面研究總監(jiān)謝忠利UTaesmc