AR行业洞察与应用实践白皮书.pdf

目录01 概要.02 AR 洞察与行业趋势.2.1 AR 的当下与未来.2.2 关键问题.05 本地应用 VS 云应用.5.1 AR 开发平台.5.1.1 设备内应用工具.5.1.2 企业级工具：设备和云结合.5.1.3 云 AR 开发工具.04 AR 应用.4.1 消费者应用.4.1.1 AR 现状：基于手机的应用.4.1.2 社交.4.1.3 游戏.4.1.4 教育.4.1.5 零售和生活.4.1.6 导航和旅游.4.1.7 运动健康.4.2 企业应用.4.3 未来应用预测.03 AR 设备.3.1 AR 设备市场增长.011329050214090414141517192123242631313232mNsMpNtRvMsOxPqOnNzRrQ6MaO7NpNpPoMrQeRmMrPfQoMsQ8OtRpNxNmNvMNZpNoQ06 网络使能 AR 应用.6.1 当前和未来的 3GPP AR 应用.6.2 5G AR 的 QoS 特点.6.2.1 资源类型.6.2.2 时延.6.3 精准定位是 5G 的另一项优势.6.4 保证室外移动联接对许多 AR 用例十分必要.6.5 边缘计算和存储对保证超低时延至关重要.6.6 云核心网与巨头公司之间的互操作性.6.7 网络切片：经济实惠、为消费者提供有保证的 QoS.07 建议.7.1 设备.7.2 网络.7.3 商业与生态系统.7.3.1 全景图绘制.08 结论.8.1 华为的愿景.33495735505253555836373840414245471.概要 AR 将数字化信息叠加在现实物理世界之上，带来数字世界与物理世界的融合。尽管专用 AR 头显已经问世，但目前大多数消费者仍是通过智能手机来体验 AR。AR 具备强移动性，在移动场景的应用将为用户带来切实价值，这与移动网络完美结合。苹果的 ARKit 和谷歌的 ARCore 都是设备内应用开发工具，两者都只针对其自有操作系统。华为的AR Engine 和工具功能更加全面，并附加手部和身体动态追踪功能，以及华为在全球率先推出并大规模商用的多种物体建模等特性。尽管当前 AR 计算主要在端侧的 AR 设备进行，但未来的 AR 一定是端边云紧密结合的形式，全局地图数据、全局用户信息天然适合云部署，而精确辅助定位定姿、局部地图数据、特定 3D 场景渲染适合边缘计算。高带宽低延时的 5G 网络将在端边云紧密结合的 AR 中发挥重要作用。智能手机 AR 应用的流行已有时日。绑定智能手机的 AR 头显将成为主流形态。随着 AR 头显向大众市场普及，预计到 2026 年，500 美元以下的产品将占据主导地位，这一市场将呈现爆发式增长。同时，消费级 AR 头显出货量将超过 5,300 万台，总收入将超过 300 亿美元。当前的专用 AR 头显主要面向企业市场，售价高、销量低。专用 AR 头显可解放双手，让操作者能在AR 的辅助下完成任务。目前最流行的两类应用是社交和 AR 游戏。AR 已被广泛应用于各类应用，包括创新性的教育、零售、导航和运动健康等应用。未来，预计导航将支撑更丰富的 AR 体验，例如位置共享型游戏。行业趋势篇：AR 平台篇：AR 设备篇：AR 应用篇：可保证比特速率、时延、准确定位定姿和移动性将成为影响 AR 服务体验的关键网络指标。边缘计算和存储对充分发挥 AR 优势起着至关重要的作用。网络切片可能是保证 AR 服务质量（QoS）的一种经济实惠的方式。AR 产业链涵盖终端设备、内容和网络等各个方面，需要将这三大能力相结合，打造优秀的产品组合。AR 行业生态的所有参与者需共同合作，建立统一标准及机制，汇集各领域的专业力量，共创 AR 产业繁荣。AR 网络篇：AR 生态篇：AR 洞察与应用实践白皮书01AR 洞察与行业趋势02AR 洞察与应用实践白皮书022.1 AR 的当下与未来增强现实（AR）是一种将数据（包括文字、图像、视频和 3D 模型）叠加在现实世界之上的技术。AR 基于传感器和机器学习技术，对外部环境及物体进行扫描及信息探测学习，并且在现实环境叠加情景信息，满足用户所需。AR 和 VR 有何区别？虚拟现实（VR）是一种完全沉浸式的技术，用户看到的都是虚拟环境。这使得 VR 本身不具备强移动性用户需要确保所处环境的安全，从而在非常有限的距离内移动，以避免撞到墙壁等物体或摔倒。由于 AR 将数字对象和信息叠加在现实世界之上，因此 AR 对用户的切实价值主要体现在移动场景。例如，当用户身处陌生环境，AR可以帮助用户获得更多周边环境信息，用户还可依靠AR导航指引前往目的地。这使得 AR 能够与移动网络完美结合。图 1：VR 与 AR 对比（来源：Strategy Analytics）虚拟现实增强现实独立于现实世界旅游景点案例：远程虚拟参观历史古迹在现实世界上叠加情境信息旅游景点案例：在虚拟导览的指引下实地游览历史古迹韩国首尔云岘宫老安堂尽管专用 AR 头显已经问世，但目前大多数消费者仍是通过智能手机来体验 AR：摄像头拍摄的实时画面与AR 内容叠加之后在智能手机屏幕上形成增强现实画面。如今，95%以上的高端智能手机都能支持这一功能。以搭载立体透镜的高端AR头显为代表的专用设备通常售价高达3,000美元，虽然还无法进入普通消费者市场，但已经在医疗、重工业和物流等行业发挥价值。由于 AR 头显设备能解放双手，因此能够应用于智能手机 AR无法覆盖的许多场景，在工作场景中使用价值更大。AR 洞察与应用实践白皮书032.2 关键问题本报告旨在回答一些关键问题，帮助整个价值链上的企业在增强现实的未来发展中发挥价值。当前的设备形态如何？未来将如何演变？领先设备要具备哪些特点？市场空间有多大？在消费者和企业市场存在哪些关键应用？这些应用将如何演变？AR 的关键开发工具有哪些？它们能实现哪些体验？5G 网络的哪些特性有利于我们充分把握 AR 发展的机遇？AR 发展将面临哪些挑战？怎样的策略有助于克服这些挑战？AR 提供商应如何描绘应用、开发工具、网络能力和硬件全景图，从而制定成功路线图AR 洞察与应用实践白皮书04AR 设备03AR 洞察与应用实践白皮书05目前的 AR 设备种类繁多，先进程度和应用场景不尽相同。但更先进的设备不仅成本更高，也更笨重，这使得设计十分受限（更难设计出对消费者有吸引力的产品），因此不适合用于某些工作场景。双目式采用透明双目显示器，可显示 3D 立体图像，能应用于任何场景。HoloLens 和 Magic Leap 等独立设备是目前市场上最先进（也是最昂贵）的产品。近期，Nreal Light 等更轻量化、售价更低的搭配智能手机的双目设备已经面市。单目式此类 AR 眼镜通常不使用透明显示器，适合简单的应用场景，例如通知或简单导航。此类设备通常为独立设备，例如 Google Glass（针对企业市场）和 Solos（AR 骑行眼镜）。插入式这类 AR 眼镜需要在设备中插入智能手机，具体又分两种类型：（1）将智能手机水平放置，屏幕朝下，画面会反射到半透明反光镜上；（2）智能手机屏幕的安装方式类似简单插入式 VR 头显（例如三星 Gear VR），但利用智能手机摄像头拍摄视频实现“透视”效果。这类形态的设备唯一的成功案例是联想星球大战 AR 头显。隐形眼镜式AR 隐形眼镜听起来像是幻想中的未来技术，但其实已经真实存在。Mojo Vision 开发了医用AR隐形眼镜，用于改善视障用户的感知能力，目前正处于临床试验阶段。多家科技企业也持有相关专利（如谷歌和索尼），但尚未推出此类产品。静态全息显示器全息显示器能为某些特定应用场景提供部分 AR 功能，例如，索尼的静态桌面显示器和IKIN 的智能手机屏幕附件。车载 AR车内抬头显示器（HUD）日益普及。宝马和现代等许多制造商正在自家车辆中集成 HUD，消费者也可以从佳明（Garmin）等供应商自行购买 HUD 产品。不同设备应用了各种不同的技术。下图展示了一台功能完备的双目 AR 设备中用到的各种部件。AR 洞察与应用实践白皮书06AR 的主要特征当然是透镜技术。一台配备透明双目透镜、功能完备的 AR 设备，能够逼真显示立体物体。这种尖端透镜技术是高端 AR 设备中最昂贵的部件之一。低配型设备可能采用低分辨率透明显示屏，足够在实景上叠加数据或推送通知，但应用场景十分有限。最基础的设备搭载的是非透明显示屏，但能够根据用户周围的物体提供与环境相关的信息。各类透镜技术面临的共同挑战是实现与视力矫正眼镜的兼容。目前克服这一挑战的方法通常是将头显设计成支持佩戴在传统眼镜前，或者简化头显设计，将其夹在传统眼镜上。未来，AR 显示屏或许能直接集成到视力矫正眼镜中。为了叠加情境信息，AR 设备还必须理解周围环境，因此要引入定位和视觉识别技术。摄像头和深度感知激光雷达等外部传感器，结合 GPS 模块和陀螺仪等内部传感器共同产生数据。一些更基础的设备能读取二维码，适用于仓库环境，但针对消费者的应用场景很有限。使用的传感器越先进，就越需要结合人工智能来理解所收集的数据，而这一功能可能在云端实现，也可能在设备端。用户还需要对设备进行控制。AR 设备通常会搭载语音助手。有些设备使用外部传感器追踪用户手部动作，支持手势控制。更先进的输入方式包括利用视线感知传感器检测用户目光停留的目标，从而提供相应的情境信息。最后，AR 设备通常还会搭载某些连接模块。最常见的是 Wi-Fi，但有些还包含 5G 模块，或者通过蓝牙或线缆与智能手机连接。图 2：AR 眼镜部件（来源：Strategy Analytics）透镜 波导或光场 反射型或折射型 玻璃或塑料图像捕捉摄像头内置对外传感器传统摄像头鱼眼摄像头红外ToF传感器毫米波雷达激光雷达音频输出耳机接口扬声器骨传导扬声器投影仪/光源模组麦克风方向传感器陀螺仪加速度计GPS电池眼部传感器眼球追踪虹膜识别连接模块USB蓝牙Wi-Fi广域网CPU/GPU触摸板AR 洞察与应用实践白皮书07由于部件数量众多，一台完全独立运行、功能完备的 AR 设备可能非常昂贵，还会十分笨重，电池续航方面也可能遇到瓶颈。例如，HoloLens 2 重达一斤多，续航时间约为 4 小时，并不支持长时间连续工作。笨重的体型决定了它缺乏时尚属性，即便价格大幅降低，也不太可能引起消费者的兴趣。将设备与智能手机配对是缩减体积（提升设计和舒适度）和成本的一种可行方法。可以将部分处理能力转移到配对设备上，还可以将智能手机的某些功能模块（如广域网连接和 GPS 组件）利用起来，从而省去头显设备上的部分模块。比如，Nreal Light 就是这样一款双目设备，支持通过 USB 与兼容的安卓智能手机配对，实现了更轻量化、更美观的设计。这类设备预计将有助于在不久的将来带动专用 AR 硬件消费市场。另一种实现美观、轻量化设计的方法是采用高通的XR1 AR智能头显参考设计。该设计采用了分布式计算架构。尽管设备自带处理器，能够独立运行，但必要时也可以与智能手机配对，提供更丰富的体验。图 3：AR 头显出货量预测（来源：Strategy Analytics专用 AR 头显预测）3.1 AR 设备市场增长当前的专用 AR 头显主要面向企业市场，售价高、销量低。尽管该市场在过去几年经历了快速增长，但因为基数小，增长起点非常低。Strategy Analytics 发布的 2020 年数据显示，该市场的全球出货量不到 11.5 万台，总收入为 1.66 亿美元。81%的头显出货量是面向企业的。01020304050602017201820192020202120222023202420252026出货量（百万台）全球AR头显总出货量来源：Strategy Analytics面向消费者总出货量面向企业总出货量AR 洞察与应用实践白皮书08一旦预期中的消费级头显问世，这一市场将呈现爆发式增长。预计到 2026 年，消费级 AR 头显的全球出货量将超过 5,300 万台，总收入将超过 300 亿美元。届时，预计消费者和企业市场份额将完全对调，86%的设备出货量面向消费者，仅 14%面向企业。头显设备的价格必须大幅下降才达到这样的市场规模。早期的消费型头显价格过高，几乎无法产生市场影响。面向消费者推出的初代 Google Glass 功能有限，且价格高达 1,500 美元。Magic Leap 曾试图推出一款功能完备的独立设备来吸引消费者，但零售价高达 3,000 美元。Nreal 通过将设备与智能手机绑定，降低部件成本，在 2020 年推出了一款价格更亲民的设备，售价不到 600 美元。0.0500.01000.01500.02000.02500.02017201820192020202120222023202420252026AR头显平均售价（美元）38%decline面向消费者平均售价300.0500.0700.0900.02020 2021 2022 2023 2024 2025 2026面向消费者平均售价（美元）来源：Strategy Analytics面向企业平均售价下降38%图 4：AR 头显平均售价（来源：Strategy Analytics专业 AR 头显预测）如图 4 所示，预计随着时间的推移，消费型 AR 头显的价格还将进一步降低，平均售价将从 2020 年的 800多美元下降到 2026 年的 500 美元以下（38%的降幅）。如上节所述，绑定智能手机的 AR 头显（可能采用分布式计算架构）可能成为 AR 设备的主流形态，原因之一是此类设备的成本低于独立 AR 设备。我们还预计，市场上将存在各个价位的 AR 头显设备，从超过 1,000 美元的旗舰级产品到低于 500 美元的入门级产品。随着 AR 头显向大众市场普及，500 美元以下的产品终将占据市场主导地位。由于绑定智能手机的 AR 设备很可能成为赢家，那么另一个可能的结果是，智能手机 OEM 厂商将成为 AR 设备市场的主导者。这些厂商能实现 AR 设备和智能手机的深度融合，并且可以将设备捆绑纳入市场推广策略。由于移动运营商在手机的分销中发挥着关键作用，还可以捆绑相关的流量套餐，这意味着运营商也将在 AR 头显的未来发展中发挥关键作用。AR 洞察与应用实践白皮书09长期来看，双目 AR 设备最有可能成为驱动消费者市场发展的设备类型。由于支持 3D 立体图像显示，双目AR 头显能够应用于所有可能的场景，从而提升设备实用性，为最终用户创造更大价值。双目 AR 头显还能让人眼前一亮，刺激用户购买欲望，从而实现普及。然而，从短期来看，更基础的设备可能会催生一些细分消费市场。例如，用于运动健康领域的单目设备，可为骑行和跑步爱好者提供简单的导航信息等数据。AR 头显市场的发展可能会重现智能手表市场的发展过程。智能手表市场起步十分缓慢，但运动健康应用证明了智能手表具有实用性。图 5：2026 年消费级 AR 设备平均售价细分（来源：Strategy Analytics）低于500美元62%500至1,000美元35%高于1,000美元2%2026年各价位段消费级AR设备出货量来源：Strategy AnalyticsAR 洞察与应用实践白皮书10AR 应用04AR 洞察与应用实践白皮书114.1 消费者应用4.1.1 AR 现状：基于手机的应用4.1.2 社交当前，面向消费者的专用 AR 头显尚未获得市场的普遍欢迎。不过，在智能手机操作系统开发者工具（如安卓的 ARCore、苹果的 ARKit 和华为的 AR Engine）的支持下，AR 已经在智能手机上流行多时。当前最受欢迎的两类应用无疑是社交软件的 AR 滤镜和 AR 游戏。在各类应用中都能获得消费级 AR 体验。下文将着重介绍社交、教育、零售、导航、旅游、运动健康等领域的一些关键创新应用。当前，社交软件无疑是 AR 的主要应用。Snapchat 出类拔萃，推动了 AR 的普及。截至 2021 年第一季度，Snapchat 日活用户达 2.8 亿，其中平均有 2 亿用户每天都使用 AR 互动。其最初（且最受欢迎）的功能是在视频通话中为用户提供 AR 叠加滤镜。它还能提供一定程度的实用功能，提升视频通话体验，例如用户可以尝试新发色，并获得好友反馈。欧莱雅等品牌利用这些“滤镜”来进行新颖的产品广告宣传。Snapchat 在发展过程中也不断增强其 AR 功能，增加了对身体其他部位的识别，如借助脚部识别，用户可以试穿虚拟鞋子。此外，用户还可以为现实场景添加滤镜。这些功能为用户提供了新颖的体验，也让更多品牌能利用 AR 进行广告宣传和市场营销。许多流行的视频通话应用也模仿了 Snapchat 的 AR 功能，Facebook 和苹果的 FaceTime 就集成了类似的功能。Facebook 称，在 3 年内，其 AR 聊天滤镜用户将达到 10 亿（包括旗下的 Instagram、Messenger和其他产品平台的用户）。华为的“趣AR”功能集成了3D CuteMoji表情包，可以追踪用户的脸部动作和表情，为用户匹配3D虚拟头像。华为趣 AR 受到年轻用户的广泛欢迎，在华为的整体智能手机应用中，其受欢迎度排名前列。苹果 FaceTime和 TikTok 也集成了类似的 AR 功能。当前用户主要是通过这些社交软件熟悉 AR。图 6：华为“趣 AR”（来源：华为）AR 洞察与应用实践白皮书124.1.3 游戏与 AR 社交应用一样，游戏也是将 AR 推向大众市场的一类主流内容。Niantic 开发的精灵宝可梦 GO在全球大获成功，引领了 AR 游戏的风潮。这款游戏推出后迅速风靡全球，截至 2018 年 5 月，月活用户超 1.47亿，2019 年初下载量超十亿。截至 2020 年，其收入已超过 60 亿美元。这款游戏的独特之处在于将现实和虚拟世界结合起来，为玩家提供基于实景的 AR 体验。宝可梦（神奇宝贝）散落于真实世界的各个角落，玩家需要四处走动来捕获他们。当玩家遇到一只宝可梦时，它会通过 AR 模式显示出来，就像存在于真实世界一样。玩家还可以进行宝可梦竞技，同样是基于实景（宝可梦竞技场）。此外，游戏出品方还实现了游戏体验与实景的进一步结合。例如，玩家可以在真实世界中靠近水的地方找到水生宝可梦。精灵宝可梦 GO不仅作为游戏大获成功，其广告模式也非常成功。因为宝可梦散落于真实世界的各个角落，所以可以利用这一点来吸引大家前往某个地点。例如，2016 年，该游戏与日本麦当劳合作，将麦当劳门店变成了宝可梦竞技场。这一合作为每家麦当劳门店平均每日增加了 2000 名顾客。随后，美国运营商 Sprint 也与 Niantic 合作，为全美 1.05 万家零售店进行了类似推广。近期，Niantic 的新游戏哈利波特：巫师联盟与 AT&T 合作，将 AT&T 的 1 万家零售店变为了游戏中的旅店和要塞，以吸引顾客。AR 游戏也可以只与家中室内场景结合，如任天堂推出的马里奥赛车实况：家庭赛车场。玩家利用装有摄像头的实体玩具车进行比赛，在家里布置赛道，然后通过增强现实叠加传统马里奥赛车游戏里的图形元素。游戏中只有赛车和家具是真实的，其他内容都是通过 AR 叠加的图形元素。基于 HMS Core AR Engine，华为与众多中国互联网娱乐合作伙伴（包括腾讯、网易、完美世界、迷你玩等）联合开发了大量知名游戏，在中国推动了游戏的创新体验和 AR 生态的发展。以 X-Boom 游戏为例，玩家的任务是对叠加在现实世界中的 AR 动物角色进行射击。图 7：X-Boom AR 游戏（来源：华为）AR 洞察与应用实践白皮书134.1.4 教育AR 还被用于创造新颖有趣的教育体验。与其他类型的应用不同，许多教育应用来自已有的图书出版商、广播公司和其他已涉足教育行业的公司和公益机构当前教育行业的参与者热衷于使用 AR。相关应用通常会与电信行业伙伴合作，因此这类 AR 应用可能是移动运营商进入 AR 市场的重要切入点。一个典型的例子是欧洲核子研究组织（CERN）与谷歌的艺术与文化部门合作推出的“宇宙大爆炸”（Big Bang）AR 应用，利用 AR 来展现始于大爆炸的宇宙形成过程，用户可以通过手势触发超新星，或将行星放在手上。这带来了互动式学习的全新体验。华为 HMS Core AR Engine 与领先的法国时尚杂志品牌赫斯特集团在其旗舰体验应用 Elle Plus 上落地数字模特的案例，完美体现了艺术、教育和最新技术的结合，引起广泛传播（见图 9）。LG U+与 24 家出版商（包括 DK、企鹅兰登书屋和牛津大学出版社）合作推出了一系列教育类 AR 图书，主题广泛，每个月增加 10 本书。除了利用 AR 让故事书更有互动性和吸引力之外，教育类应用还包括提升学习体验的 AR 游戏和智力游戏。图 8：AR 图书概念（来源：Shutterstock）AR 洞察与应用实践白皮书14图 9：ELLE 使用华为 AR Engine 开发的 SuperELLE 应用（来源：华为）4.1.5 零售和生活前文已经介绍，AR 社交和游戏应用常常与零售商和品牌方合作。将虚拟物件叠加到实际物体上可让消费者“先试后买”。此外，在现实场景中添加虚拟物件能够吸引消费者到商店或餐馆消费。目前，专门的零售应用也已问世。LG U+子公司 eyecandylab 在 2019 年推出了 augmen.tv 服务。在合作的购物频道上，用户可举起手机对准电视，将电视中的物品“拖”到屋内，随意摆放并与之互动，看这些物品放在屋内的效果。用户还可以通过直接点击物件进行购买。许多零售商也推出了自己的应用。通过 IKEA Place 应用，用户可以将实际大小的宜家家具模型摆放在家中查看效果，购买前先看看尺寸样式是否合适。这对消费者来说非常实用。其他家具公司也推出了类似的应用，AR 功能正在迅速普及。中国著名电商京东基于 HMS AR Core Engine 联合创新了 AR 摆摆看等体验，在家居等商品的转化率提高19.2%，用户体验和商业上都取得了非常好的效果。除了家具公司外，许多家居装饰公司也通过 AR 来帮助消费者进行购买选择。例如，墙纸和油漆公司通过AR 功能来识别墙面，然后在上面叠加颜色或图案。一些应用还添加了其他实用功能，如 Graham&Brown Decorating 应用，可利用 AR 来测量墙面尺寸，使消费者能估算需要购买多少油漆或墙纸。AR 洞察与应用实践白皮书15图 10：AR 家具布置概念（来源：Shutterstock）华为将AR定义为几何智能，就是对物理世界的数字化呈现。苹果引入LiDAR首先是应用于建模和测量等场景。苹果推出了 AR 测距仪应用，华为与谷歌也各自推出了 AR 测量应用。他们都是利用 AR 测量技术，快速对空间点云进行处理和分析得出尺度信息。测试结果表明，在测量精度方面，华为 AR 测量技术比苹果和谷歌的技术高 30%以上。建模、家居、生活类应用等许多场景化应用也可利用 AR 测量技术。4.1.6 导航和旅游导航也是当前 AR 功能应用的一个关键领域。谷歌地图和谷歌地球都加入了 AR 功能。除了提供更直观的导航这一实用功能外，还可以在餐馆或地标等真实地点上叠加“地点标志”，使用户可方便获取额外信息。移动运营商也活跃于导航领域，且可利用 5G 定位，相对于 OTT 服务商更具潜在优势。例如，LG U+推出了Kakao Navi服务（见图11），能够为司机提供车道级导航，比GPS定位更加精准。5G定位也适用于室内场景，比基于 GPS 的地图更具优势。此外，AR 设备上的外向传感器还可以为司机提供潜在危险提醒。AR 洞察与应用实践白皮书16图 11：AR 导航（来源：Shutterstock）百度地图可通过基于中国移动网络的差分校正提供车道级导航，目前已在广州、深圳、苏州、重庆和杭州率先落地。测试表明，使用华为 HMS Core AR Engine，百度地图的准确性和稳定度得到大幅提高。华为河图基于AR Engine和高精度地图技术，在上海外滩、华为旗舰店、敦煌和北京等地都较好地实现了落地，在 AR 导航、文物再现以及更好融合现实与历史等方面进行了非常好的探索，带来了深远的影响。这些 AR 导航工具提供的功能还可以为游客提供 AR 体验。除了智能手机外，Telefnica 与内容伙伴Mediapro 和当地运输公司 TMB 合作，在巴塞罗那的旅游巴士上安装了 AR 屏幕。5G 网络能提供基于地理位置的富媒体内容直播，为游客带来互动式体验。AR+西湖是中国杭州的一个 AR 旅游创新应用。西湖是中国被列入世界文化遗产目录的著名旅游景点，AR为游客丰富西湖旅游景点内容，提供沉浸式的观景体验；游客通过下载“掌上西湖”App进入到“AR游西湖”板块，手机对准所参观景点，屏幕便能即刻显示该景点相关的背景故事，让游客沉浸其中。AR+西湖旅游路线包括平湖秋月、放鹤亭、苏小小墓、岳王庙等，全程 AR 体验区达 1.4 公里。同时，掌上西湖还实现了全景区 AR 智能导航、导游以及导购，最大限度的为游客提供便利，让旅游变得更丰富更有趣、也更轻松。发现阿尔梅达（Conhecer Almeida）是一款有趣的 AR 旅游应用。阿尔梅达是葡萄牙的一个小镇。阿尔梅达城堡在拿破仑战争中被摧毁，因此难以吸引游客。AR 可将城堡复原，当游客漫步于废墟中，仿佛城堡就在眼前。除了城堡外，这个历史悠久的小镇的其他景点也通过 AR 为游客提供详细导览。AR 洞察与应用实践白皮书17除了智能手机外，车联网的发展使得车载 AR HUD 显示系统在汽车行业迅速普及，如奔驰 S 级的 AR HUD系统，能够显示辅助数据、导航信息和障碍物报警。华为还推出了 AR-HUD 产品，为汽车驾驶者提供先进的AR 导航和交互体验。4.1.7 运动健康运动健康领域的 AR 应用受到了设备形态的制约，用户双手无法自由活动。不过，还是有一些有趣的应用。Golfscape AR 能为高尔夫球友提供准确的距离信息，在现实场景上叠加相关数据。由于是用于两次挥杆的间歇，因此也适用于手机。然而，AR 眼镜的早期应用表明 AR 具有为运动健康市场带来变革的潜力。Kopin Solos 与美国自行车奥运代表队合作推出了 AR 骑行眼镜，为骑行者提供了很多实用功能。虽然这只是一款相对简单的设备（搭载 5 毫米透明高清显示屏的单目头显，可与智能手机配对），但已经能为骑行者提供许多实用功能，如显示导航、速度、距离和心率等关键数据。集成的语音功能还能提供语音控制（这对于解放双手的设备来说非常重要），支持与其他骑行者进行语音聊天，并支持语音导航。4.2 企业应用相对于消费者领域，企业才是头显设备的主流应用领域。专用头显设备能让工人解放双手，在 AR 的辅助下完成任务，无论是简单任务（仓库拣货）还是复杂任务（AR 辅助手术）。DHL 利用 Google Glass 来提升仓库拣货的准确性、生产力和效率。经过 2015 年的成功试点应用，如今AR 眼镜已经成为 DHL 全球仓库作业的标配，将生产力平均提高了 15%。图 12：AR 辅助拣货（来源：Shutterstock）AR 洞察与应用实践白皮书18远程辅助是 AR 在企业领域的另一个常见应用。蒂森克虏伯利用微软 HoloLens 的 AR 功能来为现场技术人员提供电梯维修流程指导。技术人员还可以利用前置摄像头与远程技术专家进行视频通话。这种“见我所见”式的远程辅助应用不仅直接利用了设备的 AR 功能，还体现了外置摄像头和传感器对终端用户的实用性。基于HMS Core AR Engine，华为开发的 AR 远程协作平台服务了业内领先的飞机制造商、知名的全球豪华品牌汽车公司和中国知名的钢铁公司等合作伙伴（见图 13）。移动运营商也参与了企业 AR 应用的开发，尤其是在需要移动通信能力的领域。例如，可利用 5G 网络为救护车提供 AR 应用。与前文提到的另一个案例类似，沃达丰意大利的联网救护车也使用了 HoloLens 设备。救护车人员可通过 AR 获得相关程序指导，通过其“见我所见”功能获得医院人员的远程协助。Verizon 正与多家伙伴合作开展 5G 现场急救实验室（5G First Responder Lab）项目。Qwake 是其中一家合作伙伴，他们为消防人员提供专用 AR 头盔。该头盔配备红外线摄像头，能够让视线穿透烟雾，并利用相关数据形成增强现实图像，在肉眼难以看清的环境中为消防员导航。AR 辅助手术是最尖端的 AR 应用之一。帝国理工学院的一个团队已经在利用 HoloLens 来进行 CT 扫描，在重建手术中将预制的 3D 数字模型叠加在患者的肢体上。这项技术能帮助医生移动身体各部位的血管，帮助开放性伤口愈合。戴上 HoloLens 头显，医生之间就能看到对方正在关注的部分，加强手术中的配合。图 13：华为 AR 远程协作（来源：华为）AR 洞察与应用实践白皮书194.3 未来应用预测如前文所述，AR 在企业的应用空间已得到充分拓展，从简单的物流货架拣货应用到前沿新颖的手术技术，应用层出不穷。头显已经成为主流的设备形态，通过解放双手为用户提供各种功能。虽然目前存在一些十分成功的消费者应用，但仍然比较稀少，且只涉及少数几种应用类别。捆绑手机的设备形态存在局限性，而 Kopin Solos 等新型设备已展现出了免手交互的优势。当未来消费者 AR 头显普及，怎样的应用最有可能获得成功？当前的应用能带给我们哪些启示？交流将更侧重共同体验而非闲聊 与智能手机相比，AR 设备的一个显著区别是，其摄像头并非面对着用户，而是背对着用户。这就改变了交流的本质。常见的远程辅助型企业应用与“见我所见”式交流模式类似。与传统的对话型交流不同，我们可以看到对方在哪里以及在做什么。在交流视角中，与将对方放在视野一角的小视频窗口中相比，将其在真实世界中全息投影出来会更加自然。Microsoft Mesh 是这种互动形式的早期应用。华为去年发布了自己的数字虚拟形象服务，以满足社交市场需求，用户可以给自己的动画虚拟形象“自拍”。未来相关应用将进一步提高互动性。用户还可以共享虚拟物品。在企业应用中，这可以加强协作，还能提升教育质量。这将创造传统视频聊天无法带来的新型共享体验。1)社交AR 洞察与应用实践白皮书202)教育3)导航图 14：AR 虚拟形象（来源：华为）AR 教育应用将更加普及。政府和其他机构加强对远程教育技术和数字化学习资料的投资将推动 AR 教育应用的普及。例如，欧盟的数字教育行动计划旨在支持成员国各级教育的数字化转型。该行动计划中的一项研究表明，将近 60%的受访者在疫情前都没有尝试过远程和在线学习。而现在，95%的受访者认为，新冠疫情标志着技术开始在教育和培训中发挥不可或缺的作用。导航将成为其他应用的基础 了解用户在哪里和正在做什么将为实现无缝 AR 体验提供背景信息。当用户在现实世界中移动时，不同出处的数字对象始终存在。例如，游戏中的怪兽在玩家处于不活跃状态时仍然可以显示；当用户走过一家餐厅时，朋友留下的点评就可能会出现；或者当用户靠近经常光顾的商店时，就会出现交互式用户体验供其选择。全球级 AR 联盟（成员包括移动运营商德国电信、EE、Globe Telecom、Orange、SK 电讯、软银集团、TELUS 和 Verizon 以及内容提供商 Niantic）正努力通过 5G 网络将上述场景变成现实。AR 洞察与应用实践白皮书214)游戏5)运动健康“同地”游戏体验将成为现实 当多名玩家在现实世界的不同地点同玩一款游戏时，虚拟世界中的物品和游戏角色可以实现同步，多个玩家可以同时与其互动。Niantic 的 Lightship 游戏开发平台旨在将这类游戏推向市场。预计这一类应用将推动 AR 头显的早期销售。虽然全息通信和多人 AR 游戏是面向未来的技术，但正如早期的 Kopin Solos 设备（见 4.1.7）所示，健康应用对当前的用户来说也有价值。运动健康应用证明了智能手表对消费者的价值，并且是一个关键的目标细分市场。AR 洞察与应用实践白皮书22本地应用 VS 云应用05AR 洞察与应用实践白皮书23如上节所述，AR 应用十分多元。有些应用图像丰富，并可按要求精准投放在现实世界中HoloLens 应用于手术就是一个很好的例子。有些应用则相对简单，Solos 智能眼镜只能通过文字和二维图片来显示超高清信息，这些信息固定在用户视野边缘的窗口中，而非映射到现实世界的物体上。当前，大部分功能都是在设备上完成的。图像或其他数据作为应用的一部分提前下载到设备上，精准定位也通常在本地完成。然而，如设备章节所述，我们预计，为了使消费者 AR 头显更轻、价格更低，大部分算力将转移至云端。即使是连接智能手机的 AR 头显也有必要转向云化应用模式，以确保续航时间不会打折扣（这是目前人们对 AR 应用普遍不满意的一点）。复杂 3D 场景渲染和精确定位所需的人工智能等特性可转移到云端。如 4.3 节所述，导航类应用可能成为其他体验的基础尤其是当用户移动到相关地点时（如进入一家商店），就可触发新的体验。在这种情况下，无需提前下载特定应用就能启动 AR 将会更加方便。这个概念也被称为“空间互联网”。用户不必在浏览器中输入网址，而是通过访问现实地点来获取相关数据和服务。W3C 开发的 WebXR 标准可能会支持这种未来交互模式，谷歌和 Mozilla 为该标准做出了重要贡献。然而，正如早期市场经常会出现的情况，目前可用的 AR 标准较少，且市场呈碎片化。不仅设备存在碎片化的情况，目前开发平台五花八门，提供的功能也各不相同。5.1 AR 开发平台5.1.1 设备内应用工具苹果的 ARKit 和谷歌的 ARCore 都是设备内应用开发工具，两者都只针对其自有操作系统。这些工具可用于在生成聊天滤镜时进行人脸识别，且有一定的物理空间映射能力，其目的并非导航，而是在物理空间中锚定虚拟对象。值得注意的是，目前的 AR 头显运行的几乎都是某个版本的安卓操作系统，唯一的例外是两款高端头显HoloLens 运行的是 Windows 操作系统，Magic Leap 运行自研操作系统 Lumin。华为的 AR Engine 和工具包比 ARKit 和 ARCore 的功能更加全面，包括后两者不具备的手部和全身动态追踪功能，及全球首发的大规模物体建模等领先创新探索。为了解决 AR Engine 的内容开发难题，华为也推出了 HUAWEI Reality Studio，这是一款多平台 3D 编辑器，它提供了 3D 场景编辑、动画制作和事件交互等功能，帮助开发者快速打造 3D 可交互场景，可广泛用于教育培训、电商购物、娱乐等诸多行业的 AR 内容开发。HUAWEI Reality Studio 的优势在于：不需要了解 3D相关的知识就可以非常简单地开发 3D 互动场景；HUAWEI Reality Studio 与华为 MatePad 相配合，可直接使用人脸、手势、平面 AR 功能展示 3D 场景。为了解决多平台问题，开发者可能会使用与多个设备集成的第三方开发者工具，其中使用最广的是 Unity。Facebook 和 Snap 也都有各自的开发者工具（Spark AR 和 Lens Studio），没有硬件限制，但这些工具是针对在厂商自家应用中创建内容，并非通用工具。这些工具主要针对的是营销和零售应用，主要功能为针对聊天滤镜和虚拟试衣或化妆的人脸和身体识别。AR 洞察与应用实践白皮书245.1.2 企业级工具：设备和云结合PTC 的 Vuforia 是主要的企业级开发者工具包。其环境扫描功能比消费者级工具包更加先进，且能追踪现实世界中的物品。这对物流业和制造业等垂直行业来说尤为实用，能通过将某些能力（如图像识别）云化，使规格相对较低的设备实现相关功能。微软的 Mixed Reality 平台和 Wikitude 是 Vuforia 的主要竞品。Wikitude 具有和 Vuforia 类似的功能，其产品中也融入了云元素。Wikitude 和 Vuforia 都支持多种头显设备