从苹果ARkit看AR未来的黄金五年[附下载]| 智东西内参

2017-09-02 23:05 VR/AR 来源:创头条 查看原文

智东西(公众号:zhidxcom)
编 | 十四

9月12日,苹果将在新总部“乔布斯剧院”举办秋季发布会。有分析人士认为,官方公布的邀请函上色块边界虚化的设计,以及“我们,家里见(let’s meet at our place)”的宣传语,或暗示本次发布将与增强现实有关。

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事实上,库克已经多次在多个场合深切的表达过对AR的看好,苹果也多次被爆组建专业团队,研发和收购相关专利,布局或有七年之久。今年6月的WWDC上,苹果终于憋出了用于程序员开发的测试版平台ARkit(正式版将随着iOS11面见大众)。

本期的智能内参,我们推荐来自东兴证券的增强现实行业报告,从苹果发布的ARkit出发,盘点元器件、载体、内容应用、用户量组成的AR生态,分析AR在C端落地的未来黄金五年。如果想收藏本文的报告全文,可以在智东西(公众号:zhidxcom)回复关键词“nc182”下载。

以下为智能内参整理呈现的干货:

为什么说ARkit是苹果新生态的第一步?

野心:全球最大的AR平台

根据研究机构Global Market Insights 的数据,到2024年AR 产品的市场规模将会达到1650 亿美元,并以80%高速增长。

苹果是世界上仅次于微软的AR巨头。近七年,苹果收购了大量AR公司,根据彭博社报道,苹果组建了一支1500人左右的AR团队,聚集各路硬软件研发的专家。而根据 Piper Jaffray 研究,2016 年苹果公司总收入同比下降7%的情况下,在 AR、VR 等技术研究的资金却同比增长 21%,达到 104 亿美元。

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*苹果在AR领域的收购

2017年6月6日WWDC上,苹果推出了第一个AR产品——ARkit(供开发人员使用的测试版)。苹果用户更新系统到iOS11后就可以使用ARkit的AR功能。用苹果官方的话说,ARkit是一项核心技术,一夜之间将成为全球最大的AR平台。

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*AR流程

ARKit 包含两部分,一部分是为 iOS 构建增强现实 App 算法框架,另一部分是一整套 SDK(软件开发环境包)。

AR 算法编程是实现 AR 功能的基础,SDK 是类似于桥梁,连接硬件和操作系统,也用于 AR 算法和硬件、操作系统的连接。ARkit 含有苹果研发、大量创新和成熟的AR 算法,也含有与整个硬件、操作系统契合度非常高的算法,以及一整套原生态SDK 。

技术:单摄SLAM+VIO环境追踪

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*AR原理

ARkit最大的优点是仅用单摄像头+IMU(惯性测量单元,即手机中的陀螺仪加速计) 实现了效果非常好的SLAM(即时定位与地图构建)。一般来说,现今单摄像头手机使用 AR 会面临无法获取场景深度信息和缺乏图像识别能力的问题,业内本来认为很难实现。

此外,ARkit利用一种称为“ 视觉惯性测距”(VIO)的技术实现环境追踪。使用 iPhone 和iPad 的相机及动作传感器,实现设备动作追踪、相机场景捕获和高级场景处理。这个技术来自设备 IMU 的数据与相机可见的场景结合,来测算手机的位置并识别场景图像中的主要平面边界等关键区域,找出最易显示的表面并将三维虚拟对象投放出来。用户移动装置时,相机通过追踪场景的平面图像在帧与帧之间位置的变化,来确定空间位置,保证位置对象位置的准确性。

相比之前的 相比之前的 AR 效果差,ARkit 提升了AR很多方面的性能:

1、使用最新的计算机视觉技术能够显示高级复杂的 AR 内容,支持 360 度切换视;

2、AR 内容是基于现实环境投放的,与现实环境较好的融合;

3、快速稳定的运动定位、追踪;

4、图像跟踪的效果很好,当你移动手机时保持追踪,构造出的虚拟物体会被钉在原处,即便你把手机移开,当你再次对准原区域,虚拟物体仍然会在那里;

5、周围光照评估效果非常好;

6、系统较为稳定,对系统资源消耗小(经过实测,iPhone 6s Plus 能够保持 60 fps的稳定刷新率,偶尔出现掉帧);

7、接入移动端游戏引擎 Unity,3D 渲染效果大幅提升。

吸引开发者:降低算法门槛

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*ARkit解放内容开发者

ARkit 已经集成了大量成熟 AR 算法和与软硬件契合的 SDK,开发者只需要开发应用内容,而之前 AR 内容公司需要自己研发 AR 算法,SDK,或者使用市面上低级的SDK。开发难度大,研发成本高,投入风险大,AR 效果差,这也是之前 AR 不能发展起来的一个核心难点。ARkit 推出后,大量公司都会涌入 AR 应用开发,AR 内容会快速增长。

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*AR内容应用会快速增长

国内VR/AR 团队已在紧密的开发期。根据一级市场公司调研,整体 VR/AR 公司在ARkit 出来时都极为兴奋,许多 VR/AR 公司均着手开发 AR 应用。面对新兴市场和庞大的用户量,传统公司亦纷纷开展业务或者布局。

国外,第二季度 AR 内容公司数目提升 60% ,预示着第三季度消费者和企业级 APP快速增长。根据硅谷风投公司 VR Fund 发布 2017 第二季度 AR 产业景观图,当中包含约 150 家 AR 初创公司。第二季度专注内容开发的 AR 公司数目比第一季度上升了60%。AR 行业在 Facebook、苹果等科技巨头的推动下进展明显, 二季度设备和 SDK领域最为活跃,说明 AR 行业正处于进化阶段,而这两个领域的活动将下一季度继续推动消费者级和企业级 app 的增长。

用户:存量转换 年底1.45亿

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*ARkit使用条件

ARkit 硬件要求是 A9 处理器以上,操作系统是iOS11(9 月份上线),也就是说支持的手机是苹果 6S 以上,平板电脑是ipadPro、ipad2017 及其以上机型。根据东兴证券统计,2017年初支持 ARkit 的存量设备是 3.3 亿台,2017 年苹果大概会卖出 2.5 亿台(含 0.4 亿台ipad),到 2017 年底全球会有 5.8亿台设备支持 ARkit,有效用户转化比例按照保守 25%估计,年底会与 1.45 亿有效 AR 用户。

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*iPhone销量统计和预测

未来四年苹果 AR用户规模将以超过 65%的平均复合增速快速增长,2020年达到11 亿用户,全部转化。随着手机迭代跟新,支持 ARkit 的存量设备会不断增加;随着AR 内容应用的丰富,AR 有效用户的转化率也会不断提高。

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*未来五年移动AR苹果用户

体验突破:通用+便捷

从软件看,ARkit 出来之后 AR 功能就只需要打开通用 APP,扫描任意平面就能选择使用任意 AR 功能展示,任意 AR 内容,与手机使用 APP 差别不大。而ARkit 之前的 AR 模式是下载各种特定 APP,扫描特定的识别码(比如扫福),才会出现特定单一的 AR 效果(比如扫福只能出现红包)。ARkit 带来的 AR 模式的变化具有了通用性,用户体验、便利性大幅提升。通用性是 C 端爆发的基础要素之一。

从硬件上看,苹果AR使用成本低,不需要额外的硬件 。现有的苹果手机、ipad 即可使用 AR 功能 。一项技术能不能在 C 端爆发,有一个非常重要的因素在于设备使用是否便捷。VR 头盔、一体机体验效果很好,可其设备笨重、使用复杂很难在 C 端爆发。之前谷歌推出的Tango手机AR功能强大,但需要鱼眼摄像头、红外线传感器等安装在手机上,改变了手机原有形态,销量惨淡。

黄金五年 生态初现

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*AR发展演进

苹果 ARkit 的推出,意味着 AR 在C 端开始实质落地,相关应用行业如AR 游戏、AR 营销、AR 教育等将享受数年的技术红利期,从之前的萌芽状态到快速发展,拥有一片广阔的蓝海。

元器件迭代更新

1、单摄变双摄:场景识别大幅提升。

双摄手机可以基于可见光(彩色+黑白摄像头,如华为 P10),也可以基于红外光的(主摄像头+景深摄像头 vivo Xplay6),类似人的左右眼的视觉原理,可以获取空间对象的距离信息与场景深度信息,相比单摄手机,图像识别能力和复杂场景应对能力有明显提升。

2、前置3D摄像:深度人脸建模。

iPhone8 极大可能加载前置 3D 摄像头,前置3D 通过发射红外不可见光对面部 3D 模型深度信息进行识别和处理,能够对人脸建模,适用于 AR 化妆、AR 自拍。

3、后置3D摄像:获取精准景深。

后置双摄加激光发射器,用于帮助摄像头进行更快速准确的对焦,对于 AR 这种实时获取图像的应用场景可以提升使用体验。同时激光对焦单元能比双摄像头更为准确便捷的获取场景深度数据,提升 ARkit 的定位准确度。

4、GPU芯片:渲染能力暴增。

2015 年后世面上才出现了优良的芯片,能够较好的满足了 AR 的需求。现如今,苹果在单独为 AR 研发 GPU,未来 GPU 提升带来的 AR 效果提升是大概率事件;以高通为代表的芯片厂商开始专门为 AR 优化芯片,未来随着芯片的发展,AR 效果会不断提升。

5、AI+:模式识别开拓万千可能

总的来看,AR兴起会直接带动图像识别、手势识别、语音识别的需求。苹果推出的 ARkit 暂时未支持图像识别,应该是考虑到 C 端亿万台用户使用图像识别功能对计算能力的考验。未来随着5G落地和云计算的发展,AR在C端使用物理图像识别势在必行。

6、传感器技术路线成熟。

加速度计、陀螺仪、磁力计等 加速度计、陀螺仪、磁力计等 IMU (惯性传感器)可以感知设备的移动趋势,是 AR术 领域的基础性技术。AR 设备中最关键的空间定位技术就是需要依赖 IMU 传感器的数据,如今IMU技术路线已较为成熟,未来主要集中在于工艺提升带来集成度的提升和降低成本上。

7、光学模组:近眼光学技术or波导成像技术。

AR 眼镜成像技术多样,最常见的为近眼光学技术和波导成像技术,两个技术都需要微小的棱镜来制作镜片。目前 AR 一般使用的是多透镜组, 但未来在重量和体积上占有优势波导元件大有望成为 AR光学器件主流的趋势,全视波导技术也逐渐成为了 AR 进一步发展的首选。

产品形态的三个阶段

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*AR载体三步走

从AR载体来看,主流的解决方案包括手机和眼镜。其中,AR眼镜是最为理想的形态,但仍有光学、整机、算法等难点有待克服。行业认为AR载体将执行三步走。

1、手机AR时代:生态圈初具规模。

ARkit 是苹果AR的开始,目的在于用ARkit 刺激一直未能真正启动的 AR 市场,吸引大量苹果设备用户尝鲜 AR,让大量相关从业人员转投统一的 ARkit 的怀抱, 做到把 AR 更多的融入到消费者日常生活 。

2、手机AR和AR眼镜共存:满足需求分化。

苹果会推出面向B端的AR重型眼镜和面向C端的AR轻型眼镜。B端AR眼镜打造专用处理器单元,牺牲续航和用户体验,提高性能满足B端需求,如工业、军事、医疗需求。C 端 AR 眼镜则和手机协同,AR 眼镜为轻度眼镜,承载照相、传感器和屏幕展示,手机则负责计算。二阶段让 C 端用户体验又上升一个台阶,同时在B端市场发力。

3、独立 AR 眼镜:下一代计算中心。

随着半导体制程、电池技术和光学组件工艺的逐渐突破,AR 智能眼镜将成为独立的设备,取代手机。通过手势识别,语音识别,眼球追踪等多种交互方式,配合强劲的性能 AR 眼镜给予用户更好的的体验,一个就在身边功能强大的小型智能计算中心。

苹果的优势:底层搭建 软硬协同

失败过(谷歌眼镜)的谷歌最近也发布了针对 Android 平台开发的 ARCore 平台,也能够测距和进行位置追踪并进行渲染,赋能开发者,但目前仅支持运行Android 7.0 (Nougat) Google Pixel 和三星Galaxy S8。东兴证券认为,比之谷歌,苹果有以下三点优势。

1、基本统一的操作系统:苹果 AR 操作系统是即将推出的iOS11,使得iOS 的 AR 开发者不用考虑不同系统之间的兼容性。苹果用户系统更新较为及时统一,苹果开发者网站数据显示,截至 2017 年 7 月 28
日,采用iOS10系统的设备占据所有iOS设备的87%,iOS9系统份额则为10%。

2、统一的硬件配置:与安卓体系不同,手机硬件牢牢掌握在苹果手中,保证了同代产品硬件统一,迭代产品硬件更新有序。值得一提的是,苹果之前已经在硬件上为 AR 做了准备,近几年推出手机产品已采取了与大多数手机单 IMU(惯性加速计单元)不同的双 IMU,而且不同产品中的双 IMU 是完全一致。IMU 用于 AR 空间定位,配合强大计算能力和图形能力的处理器,提供了实现 AR 的硬件基础。此外苹果还具备甚至正在为 AR 打造专门的硬件、元件如自主研发处理器、图形处理器、ISP 等。

3、软硬协调, 构建最优底层 :首先是硬件和操作系统本身协调,统一规划;其次是苹果推出的环境开发包 ARkit 完美适配了苹果操作系统和硬件体系。这意味着 AR 能达到最佳效果,同时为开发者节省大量时间与技术成本。

不过,2B端,谷歌和微软似乎都走在苹果之前:谷歌Glass EE可供医生、仓库经理等专业人士使用,帮助他们解放双手;微软HoloLens直接走混合现实路线,并配以全息系统开发平台 Windows Holographic。

此外,国内也有较多 AR 眼镜厂商(影创科技、亮风台等),均已推出各自产品,互有优势。工业级 AR 眼镜主要应用于航空、能源、高端制造、医疗等行业,在操作繁琐、流程长、安全性要求高的环节,头戴式 AR 设备能带来诸多便利。

各大企业共赴AR内容盛宴

应用丰富、创新发展, 应用丰富、创新发展,AR 内容会在未来五年呈稳定上扬趋势。 内容会在未来五年呈稳定上扬趋势。苹果,当之无愧的全球最大的 AR 平台。除此之外,众多互联网企业不会缺席 AR 盛宴,尤其是 AR 内容应用。

1、百度: 从地图、营销切入。

2016 年 8 月 3 日,百度正式宣布启动智能营销实验室,将重点利用 AR 和 AI 技术加速广告营销智能化。2017 年 1 月 16 日成立了百度增强现实实验室,是继百度硅谷人工智能实验室、百度深度学习实验室和百度大数据实验室之后,百度成立的第四个人工智能实验室。2016 年 9 月用 AR 复原了北京朝阳门。

2、腾讯:社交+游戏。

除了之前春节期间的 AR 红包大战,腾讯在 QQ 上推出了 AR 火炬,最近则推出了 QQ-AR,先后与《速
度与激情 8》、《变形金刚 5》、《神偷奶爸 3》、《权利的游戏》展开全面合作,技术不断升级、玩法愈发完善。2017 年8 月 10 号和深圳大学合作推出了全国首个 AR 校徽,用户只需扫下深圳大学的校徽就会产生深圳大学全景视频。推出了《部落冲突-皇室战争》AR 手 Q 红包版。

根据 Digi-Capital 的报告,预计到 2021 年 AR 游戏全球市场规模将达到 70 亿美元。

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*AR游戏发展的三个阶段

此外还有众多中小互联网企业,以及传统企业进入AR 领域,将 AR 与自身业务融合,不断创新丰富 AR 内容生态。 整体上看,与移动互联网相似,AR 内容会是不断创新、不断丰富的过程。

智东西认为,虚拟现实(VR/AR/MR)被成为下一个计算平台由来已久,但VR现在要糊不糊的情况下,苹果喊出创办第一AR平台的口号,倒是给产业来了一针强心剂。如果ARkit的3D景深传感技术能用于iPhone8,光是现实物体数字化就够果粉玩一年了。但以目前的情况来看,视觉效果(感知技术)将是主要落点,要实现无缝的人与机、虚拟与现实交互,可能还需要等AI、5G、云等技术和产业的成长。

附:AR产业全景

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