电子行业报告：空间计算，Vision Pro开启空间计算时代

报告出品方：国信证券

以下为报告原文节选

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一、什么是空间计算？

什么是空间计算？让机器具有深度感知

• 空间计算是指一组技术，使人类能够在三维空间中与计算机进行交互。属于这个范畴的技术包括增强现实（AR）和虚拟现实（VR）, 包括了所有使人类、虚拟生物或机器人在真实或虚拟世界中移动的软、硬件技术，涵盖了人工智能、计算机视觉、虚拟现实、增强现实、传感器技术和自动驾驶等技术。

• 例如，开车时，人类需要判断车与路边的距离、车与行人的距离，才能安全行驶，动物也要通过视觉或声音等途径判断自己与猎物的距离——这种人类和动物都具备的基础生存技能叫“深度感知” 。而“空间计算”技术就是要让机器具有深度感知能力，让数字世界正确地出现在我们身处的这个现实世界物理空间内。

空间计算是一次升维

• 空间计算，与将数字体验局限于二维屏幕不同，它带来了更具沉浸感的计算机界面和一种与技术互动的新方式。空间计算允许用户将数字内容无缝融入其物理环境中，以一种看似物理的方式与周围环境进行交互。

• 空间计算是一次升维，大幅推动技术平民化、提升信息交换的质效。人类是生存于四维时空的三维生物，人类与世界的交互方式以及感知世界与处理信息的方式是三维的。人类通过感知与实践得来的直接知识，是三维+时间的完整体验，而其作为间接知识形成与传播时，受技术水平所限，多以文字、书本等一、二维为载体体现，但每一次降维都会带来信息密度的下降和必要信息的丢失。因此，间接知识的升维对提升人类文明的进步效率和推进技术平民化都至关重要。

智能终端的更迭，伴随交互升级越来越自然

MR集合电脑、手机之优势，有望对二者形成替代

• 全球互联网渗透率持续提升，但近十年PC渗透率在中美等国家持续下降，说明PC并不是近十年互联网渗透率提升的主要推动力，手机在“上网”这一领域实现了对电脑的替代。根据中国社科院网数据，2011-2018年中国互联网渗透率从38.3%稳步提升至2018年的59.2%，而期间PC渗透率在2013年达到26.7%的高点后下降至了2018年的21.8%。互联网多出来的这部分接入设备大部分由手机贡献，手机替代电脑成为最主要的互联网接入入口。根据《中国互联网络发展状况统计报告》，手机上网比例截至2023年6月为99.8%，笔记本电脑为32.4%，同比下降0.4pct，手机成为现在最主要的互联网接入设备，在“上网”这一诉求领域，手机基于其便携性、成本优势、操作直接等优势，实现了对电脑的替代。

• 然而电脑至今仍然是算力最强的终端，相比手机而言具有更大的屏幕、便于固定办公的键鼠输入、更强的芯片算力，导致在重度办公领域，手机无法替代电脑。电脑在经过00年代的渗透率提升后，全球每年出货量稳定在2.5-3亿台，也说明了其不可替代性。

• MR算力比电脑更强，便携性堪比手机，屏幕无限扩张，集合二者之优势，极有可能对二者形成替代，并在空间计算领域创造全新的增量。

空间计算是元宇宙远景的一环

• 空间计算技术是元宇宙价值链的重要一环，元宇宙的七层架构包含了“空间计算层”，其中覆盖了3D引擎、VR/AR/MR、空间映射等技术领域，进一步拓展了空间计算的应用场景。

VR、AR销量

• 根据IDC数据，预计2023年全球VR合计出货量917万台，同比增长7%，AR出货量44万台，同比增长57%。随着2024年Vision Pro发售，越来越多的硬件厂参与硬件竞争，以及配套的软件系统逐渐成熟，两个行业都将进入高速增长期，预计未来四年VR将以每年20%以上的增速增长，AR将以70%以上的增速增长。

二、Vision Pro：超高规格硬件配置

Vision Pro发展历史

• 早在2015年就有消息称，苹果邀请前杜比执行总裁Mike Rockwel组建AR/VR研发团队，并在随后的几年间不断招揽人才，调整其他部门高管及主管级的负责人至AR/VR设备研发部门，扩大团队规模。同时，通过投资或并购活动不断扩大虚拟现实领域的布局版图。经过多年研发测试，苹果首款MR头显终于在2023年的WWDC上亮相。2024年1月19日，苹果首款MR头显设备Vision Pro在美国开启预定，预购的设备从2月2日开始交付。

Vision Pro VS Quest3——硬件全面领先

Vision Pro VS Quest3——深度围绕用户体验设计创新

• 隐私保护：Optic D虹膜识别实现设备快速解锁，确保设备安全性。0pticI是一个新设计的安全认证系统，它可在各种不可见的LED光照射下分析用户的虹膜，然后将其与受SecureEnclave保护的OpticID数据进行比较，以快速解锁VisionPro。

• 交流体验：增加Eye Sight反向透视，让用户与身边人打破隔离感。增加一块向外的屏幕，当有人在你附近时，设备看上去会是透明的，而当用户沉浸体验时，它也会发生变化，这样周围的人清晰的知道此刻你看不见他们。

• 跨设备交互：Vision Pro不仅可以独立使用，还可以与其他苹果设备无缝衔接，实现跨设备交互。例如，当用户戴着头显看向MacBook时MacBook的屏幕可以自动投射到空间中，并扩展成一个更大的屏幕。此外，苹果还在最新款的iPhone 15Pro系列中更新了拍摄空间视频的功能，用户可以在Vision Pro中查看，在生态上做了融合，连接起苹果全家桶生态链。

Vision Pro优势1：成熟的开发生态

• VisionOS建立在macOS、iOS和iPadOS的基础上，包括了iOS和空间框架、多应用3D引擎、音频引擎、专用渲染器子系统和实时子系统。在架构层面，VisionOS与MacOS和iOS共享核心模块，新增加的“实时子系统”，用于处理 Apple Vision Pro 上的交互式视觉效果。

• 开发者仍然可以使用熟悉的工具，Vision OS主要基于Swift UI、Reality Kit、AR Kit几大框架，开发工具则包括Xcode、Reality Composer Pro和Unity，其中Reality Composer Pro是一个新的工具，为开发者提供了预览和准备3D内容的工作流。

• VisionOS拥有一个全新的App Store，其中包含专门为Vision Pro设备开发的应用，以及“数十万熟悉的iPhone和iPad应用程序”。苹果为Vision pro的软件内容更新了一系列开发者套件，针对Vision Pro进行了扩展，增加了对新硬件和全空间范例的支持，对于目前已有的i0SMacOS内的App可以以窗口的形式迁移到Vision0s中，丰富了Vision Pro的初始内容生态，• 未来除了苹果官方推荐的应用之外，全球众多开发者基于苹果 Vision OS 生态系统打造的应用有望给苹果打开新一轮引领全球软硬件改革的想象空间。

Vision Pro优势2：自研芯片，协处理器降低延时优化体验

• Apple Vision Pro采用双芯片设计，搭载苹果自研的M2芯片和R1芯片。M2芯片是苹果最新的PC级处理器，采用5nm制程，在3D渲染、核心运算、A1神经网络、视频解码、显示支持等方面都具备卓越的性能，在Vision Pro中担任执行任务、瞬时交互、运行计算等功能，使用户可以通过头显设备访问应用；R1芯片是专为Vision pro设计的芯片，负责定位、协同、视觉图像处理或传输等功能，处理来自12个摄像头、5个传感器和6个麦克风的数据，官方称传输数据12毫秒就可以触达，比眨眼的速度还快，几乎消灭延时，为用户提供沉浸式体验，最大程度的消除眩晕感。

Vision Pro优势2：自研芯片，协处理器降低延时优化体验

• iPhone搭载的A系列芯片也曾搭配过协处理器M系列，R1芯片或参考M系列芯片发展路径，作为MR头显的过渡方案。在iPhone5s上，苹果首次将M协处理器与A7仿生芯片结合，该协处理器负责处理来自加速感应器、陀螺仪和指南针等传感器的数据,采用低功耗设计，让手机在锁屏状态下能以更节能的方式运行。

• 随着A系列处理器的迭代，A系列芯片CPU小核心能够在更低的功耗下执行更多任务，因此从iPhone XS开始，苹果将这相关功能整合到A12处理器的小核心中，取消了M系列协处理器。

• 目前，Vision Pro搭载了12个摄像头和5个传感器，对主处理器带来较大负荷，由此推测，R1芯片可能承担了额外的传感器数据处理任务。随着MR设备的出货量增长，苹果可能会研发专门的MR芯片，最终对协处理器形成整合。

Vision Pro优势2：自研芯片，协处理器降低延时优化体验

• 苹果自研的SoC成为其在移动端低功耗芯片领域的重要优势，苹果在移动SoC的研发方面积累了丰富的经验，其手机的A系列芯片已迭代至A17 Pro，在性能和能耗比方面均处于行业领先地位；为了实现产品的长期发展，苹果在2020年决定在Mac业务线上停止使用与英特尔合作15年的X86芯片，转而采用自研的ARM架构M系列芯片，为苹果全线产品搭建了自研SoC生态。

• 苹果自研芯片的优势体现在以下方面:1)芯片可根据苹果产品定制化设计，使芯片在CPU、GPU、图像信号处理器等多个组件方面得到优化和适配，从而更好的满足用户需求；2)能够配合高速、前沿的创新，始终走在技术的前沿，采用最先进的制程工艺，如最新发布的M3系列芯片为全球首款采用3nm制程的芯片；3)多年的研发和投入，不断推进产品迭代，铸就了较高的技术壁垒；4)芯片采购成本大幅下降，市场普遍估算苹果将Macbook Air和MacBook Pro处理器全部换成M1芯片约能节省25亿美元的硬件成本。

Vision Pro优势3：苹果全家桶，Vision Pro有望成为智能家居中枢

Vision Pro供应商拆解

Vision Pro短板1：应用生态仍较为匮乏

• 应用生态方面，此前美东时间1月16日苹果公司宣布正式推出Vision Pro应用商店。VisionOS应用商店不仅可以提供专为利用Vision Pro功能而设计的应用，以及也提供iOS应用——这些iOS应用能够在Vision Pro设备上以2D模式运行。官方表示，超过600种原生应用，以及超过100万款兼容的应用程序。

• 影视：Apple TV、Disney+、NBA：Live Games&Scores、华纳兄弟探索频道、redBull等视频内容平台均在首批名单中。

• 游戏：Vision Pro能与PlayStation DualSense和Xbox Wireless Controller等游戏手柄兼容，用户能够游玩Apple Arcade，玩家可以在Apple Vision Pro访问超过250款游戏。目前，休闲类的轻交互内容居多，包括一部分RPG、文字剧情类、解谜类等。

• 创作设计：在应用市场有多款3D设计的应用，包括用于医疗培训领域的3D器官模型，用于工业设计领域的JigSpace等。

• 办公&社交：微软办公全家桶、苹果办公全家桶、钉钉、Zoom、Teams、Facetime等众多应用中都加入了苹果的Persona，还有思维导图应用MindNode、项目管理应用OmniFocus和OmniPlan等办公应用。

Vision Pro短板2：重量较重，佩戴舒适性不足

• Vision Pro主机完全体（安装了遮光罩+面罩+头带，不包括电池）的重量在650g左右，大概相当于3台iPhone 15Pro Max。与其他XR设备相比也显然更重，在包括电池的情况下，Meta Quest3重516g、Pico4重586g、Meta Quest Pro重722g。根据海外博主的反馈，后者对长时间佩戴的舒适度有所提升，但也非常有限，佩戴45分钟到1小时左右就会感觉到脖颈处开始酸痛。

• 未来，苹果有望通过将声学部分交给Airpods分担，去掉玻璃面罩或其他方式，降低重量，或是将部分模组移至后脑，使重量更为平衡，增加产品的穿戴舒适性。

三、空间计算的未来

Vision Pro使用方式具备无限可能

Holotile：辅助配件持续开发，拓宽应用边界

• 目前Vision Pro为代表的空间计算设备仍在发展初阶，未来搭配不同的配件，有望拓展应用的边界。

• 比如，1月22日，迪士尼推出了一项新的科技——HoloTile滑动地板技术，由迪士尼研究员Lanny Smoot打造，隶属华特迪士尼幻想工程研发(R&D)部门。

• HoloTile地板是“世界上第一个多人、全向、模块化、可扩展的跑步机地板”。它允许任意数量的人，在任何方向上无限距离行走，并且永远不会碰撞或走出其表面，比万向跑步机更自由，且允许多人。

• HoloTile具有多种应用可能性等待被开发，有望拓宽虚拟现实技术令人兴奋的新方向。

轻量化眼镜：智能眼镜的理想形态，技术实现道阻且长

• 眼镜通过过去两百年来的产品迭代，对外形对重量都形成了严格标准。比如近视眼镜低于30克，墨镜低于40克才能适应长期佩戴。因此，眼镜轻量化是各类智能眼镜重要的演进方向。

• 尽管OST可以做到非常的轻薄、省电，但存在光学透视的光路设计复杂，屏幕量产难度高，同时显示的画面视角有限，存在色散、光晕和“彩虹”现象且无法显示纯黑的画面，以及光学零部件成本在规模量产前造价较高等技术问题。

• 而VR在复杂光线环境下还原效果不佳，产品形态臃肿，大量算力浪费还原本已存在的真实世界，导致续航短、设备重。

• OST可能成为未来主要透视解决方案，但现阶段VST的诸多优点使其成为落地较多的方案。扎克伯格在接受The Verge采访时表示过，一个人们戴着VR头显穿行的世界不是他希望的未来，AR眼镜是Meta的长期目标。苹果也设计了大量贴近AR眼镜的外观和硬件技术专利，收购了AR衍射光波导厂商Akonia，为OST方案做好储备。

轻量化眼镜：从观影娱乐到空间计算

• 2023年，AR眼镜产品经历了大幅的迭代，一是AIGC大模型的出现，不仅引入了语音助手等新的交互方式，在内容与应用场景层面也能展现了新的可能，二是各家厂商积极推动眼镜走向空间计算设备。

• 无论一体式AR眼镜，又或者是分体式，AI化是共同的趋势。比如雷鸟X2支持AI虚拟人对话，AI识图等，致敬未知首款AR眼镜ARknow A1通过单颗摄像头实现AI识物，同时它还基于Stable Diffution实现了AI图生图，增强了一部分AR眼镜的实用性与趣味性。

• 伴随着SLAM、手势等算法的落地，定位更高端的分体式 AR 眼镜开始向着下一个计算平台靠拢。例如AR眼镜Rokid Max Pro、移动主机盒子Station Pro、蓝牙键鼠，一套移动随身大屏计算设备即诞生。一体式 AR 眼镜多主打信息提示、翻译、提词器、导航等。定位更高端的分体式则正在凭借移动主机盒子，多配件连接，发力空间计算。移动主机的出现，不仅可以解决一部分 AR 眼镜的交互，厂商还能基于主机构建自己早期的操作系统与内容生态。

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