AR行业应用场景及关键技术白皮书

AR行业应用场景及关 键技术白皮书 （2022年） 中国移动 前言 本白皮书分析了增强现实（AR）行业应用的发展现状，探讨了增强现实行业应用的关键技术，并结合中国移动以及业内的一些实践案例梳理了典型应用场景，总结了增强现实行业应用面临的挑战，提出结合5G的发展增强现实行业应用的倡议。希望能够为产业在规划设计AR行业应用相关技术、产品和解决方案时提供参考和指引。 本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 目录 AR行业应用场景及关键技术白皮书1 目录3 1.背景4 1.1.AR行业应用市场背景4 1.1.1.AR市场规模4 1.1.2.政策及资本动向5 1.2.AR技术发展现状8 1.3.总结11 2.AR行业应用场景及典型案例12 2.1.教育培训12 2.2.工业巡检14 2.3.装配制造15 2.4.远程协助16 2.5.文博文旅18 2.6.电子商务和数字营销19 3.AR行业应用关键技术20 3.1.软件侧关键技术20 3.2.硬件侧关键技术26 4.AR行业应用的挑战与思考31 4.1.AR行业应用推广尚存的问题31 4.1.1.AR产业技术有待成熟31 4.1.2.AR行业应用数据流通与安全问题32 4.1.3.AR行业应用解决方案碎片化33 5.5G网络与AR行业应用的结合33 5.1.5G增强打造开放的AR产业技术服务33 5.2.边缘计算助力AR数据连接和安全隔离35 5.3.行业AR方案向模块化演进37 6.总结41 7.参考文献43 1.背景 1.1.AR行业应用市场背景 1.1.1.AR市场规模 增强现实（AugmentedReality，AR）技术是指借助近眼显示、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新一代信息通信技术，实现虚拟信息和现实环境的融合。AR技术将带来颠覆性的计算机浪潮，驱动生产力全方位提升。 根据IDC发布的2022年V1版IDC《全球增强与虚拟现实支出指南》发布的数据，2021年全球AR/VR总投资规模接近146.7亿美元，并有望在2026年增至747.3亿美元，复合增长率（CAGR）将达38.5%。其中，中国市场CAGR预计达43.8%，增速位列全球第一。 2021年随着头部互联网公司入局，中国AR/VR市场被注入了巨大活力，发展前景广阔。IDC预测，2021年中国AR/VR市场IT相关支出规模约为21.3亿美元，并在2026年增至130.8亿美元，为全球第二大单一国家市场。其中，AR支出规模以49.0%的CAGR快速增长。 从技术维度来看，中国AR/VR头显市场在2021年上市了诸多新品，硬件产品升级趋势在2022年仍将延续。根据IDC最新预测数据，硬件市场在五年预测期内将以47.8%的复合增长率稳步增长，并持续占据中国AR/VR市场支出份额的一半以上。据IDC统计2020年全 球虚拟现实终端出货量约为630万台，VR、AR终端出货量占比分别90%、10%，预计2024年终端出货量超7500万台，其中AR占比升至55%，预计2023年AR终端出货量有望超越VR。 从商用市场来看，到2026年，AR/VR技术将被教育、医疗保健和专业服务三类行业用户广泛应用，共计约占中国市场总规模的28.2%。单就AR市场而言，IDC预测，2026年AR培训、工业维护和AR实验室及现场实践将成为主流应用场景，共计约占中国AR市场投资规模的30.1%。 1.1.2.政策及资本动向 工业+增强现实就是从生产力提升的需求出发，将增强现实应用于工业生产的需求、设计、生产、优化、测试、维护等环节，实现高效安全的智能化工业生产。这类应用融合了交互手段、图像引擎以及显示系统等多样化技术，生成逼真的视听触一体化虚实结合的环境，在工业场景内，可以借助必要装备对生产流程或是设备进行交互作用和影响，从而解放双手提高效率。 文化和旅游部2016年出台的《关于推动文化娱乐行业转型升级的意见》将虚拟现实、增强现实做为游戏游艺设备创新的重要支撑，2020年底发布的《关于推动数字文化产业高质量发展的意见》明确指出要引导和支持虚拟现实、增强现实等技术在文化领域应用，推动现有文化内容向沉浸式内容移植转化。 《2019中国智能制造研究报告》指出,当前中国制造企业仅5%打通了工厂数据,1%使用了智能化技术或手段,工业物联网市场潜力巨大.制造业智能化升级需求是工业和虚拟现实融合的根本驱动，随着虚拟（增强）现实技术的日渐成熟，以及作为元宇宙中场的AR/VR概念的流行，其对应的工业化场景也在不断演进成熟，出现了包括工业巡检、远程协作、操作培训、产品展陈甚至数字孪生等方面的一体化场景。 在2021年出台的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中将VR/AR产业列为未来五年数字经济重点产业之一。工信部在2018年12月出台《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》，从核心技术、产品供给、行业应用、平台建设、标准构建等方面提出了发展虚拟现实产业的重点任务。 在2020年2月发布《关于运用新一代信息技术支撑服务疫情防控和复工复产工作的通知》，提出要深化增强现实/虚拟现实等新一代信息技术在复工复产中的应用，推广协同研发、无人生产、远程运营、在线服务等新模式新业态。同年3月出台的《关于推动工业互联网加快发展的通知》提出引导工业互联网平台增强5G、人工智能、区块链、增强现实/虚拟现实等新技术支撑能力，强化设计、生产、运维、管理等全流程数字化功能集成。 2020年《关于促进消费扩容提质加快形成强大国内市场的实施意见》中指出要加快发展超高清视频、虚拟现实等新型信息产品，助力形成强大国内市场。科技部在“十三五”中将虚拟现实列入现代服务业、健康产业、医疗器械、中医药科技、技术标准科技等领域的创新规划中，并联合中宣部于2019年发布《关于促进文化和科技深度融合的指导意见》，提出加强包括VR/AR虚拟制作在内的文化创作、生产、传播和消费等环节共性关键技术研究以及高端文化装备自主研发及产业化。 资本方面，在2021年元宇宙概念火爆之后，市场在2022年对AR领域的预期回归理性。据不完全统计，2022年一季度国内公开披露的VR/AR投融资事件共57起，其中已披露融资数额的共30起，融资总额在49.3亿元人民币以上，融资轮次主要集中在战略投资轮。 与去年同期相比，2022年一季度VR/AR投融资数量和数额都呈爆发式增长。据新浪VR不完全统计，2021年全年国内VR/AR投融资事件为120余起，投融资总额达90亿元人民币；即今年仅一季度VR/AR投融资在数量上相当于2021年全年的48%，在融资总数额上相当于去年全年的55%，整个VR/AR领域投融资在数量上合规模上均呈高速增长态势，日益进入新的快速发展阶段。 具体到一季度各月份投融资数据，1-3月各月份投融资数和融资额总体呈先走低后反弹的局面，1月融资数共计20起，融资额19.7亿元；2月分别降低至15起，4.7亿元；3月份分别反弹至22起， 25.9亿元。 从单笔融资金额看，一季度已披露融资金额的融资事件中，融资金额过亿事件共有13起，融资总额接近44亿元人民币；融资额高 于1000万元的企业共计29起，融资总额为49.2亿元人民币。其中融资规模最大的一笔融资来自硅谷数模，AR眼镜厂商Rokid以7亿元人民币单笔融资位居第三；从投融资数额分布来看，VR/AR投融资门槛日趋高涨，逐渐成为头部玩家的角逐场。 从投资机构类型来看，57起融资事件主要以IVC（独立风险投资）为主，参与投资数量达到了42起，其余15起则均为CVC（公司创业投资）领投或独立投资，其中参与投资的互联网大厂CVC包括谷歌、腾讯、阿里巴巴和字节跳动。 在一季度完成融资的57家企业中，接近或达到独角兽级别（估值要超过10亿美元）的两家分别是Nreal和Rokid，均为AR眼镜厂商，并且两家公司都有针对B端市场的AR眼镜推出。 从2022年资本市场动向来看，AR产业尤其是AR终端，面向B端的产品受到了资本市场的广泛关注来看。在政策导向和资本市场的共同推动下，面向B端的AR市场将迎来新的增长机会。 1.2.AR技术发展现状 1.2.1.AR发展概述 增强现实产业历经概念探索期，历市场启动期后，技术与内容生态初步形成，即将进入稳步发展期。 从1990年增强现实概念的提出，到1999年第一个增强现实SDK诞生，2000年第一款AR游戏AR-Quake的发布，增强现实在探索期逐步发展，到了2012年，谷歌推出AR眼镜把增强现实带入大众视野，让消费者开始接收增强现实概念，2015年现象级AR手游《PokémonGO》的出现将增强现实推向第一个高潮，《PokémonGO》只用了63天，通过iOS和GooglePlay应用商店在全球就赚了5亿美元，成为史上赚钱速度最快的手游。同年，微软发布了AR头戴显示器Hololens，被誉为目前已发布的体验最好的AR设备。2016年AR初创公司MagicLeap获得巨额融资，资本市场的看好给AR带来了新的契机。2017年科技巨头苹果打造AR开发平台，苹果在iOS11中带来了全新的增强现实组件ARKit，让AR应用的开发门槛进一步降低。随后各种中小AR初创企业如雨后春笋的不断涌现，按照预期AR将从2031年进入市场成熟期。 图11增强现实发展历程 1.2.2.AR发展趋势 随着软硬件技术的不断迭代和更新，AR产业也在不断发展，近年AR产业界有如下几个发展趋势： 1头显及硬件设备优化 AR头显都将变得越来越小巧强大。据称，加州初创公司MojoVision展示了将信息直接投射到视网膜的AR隐形眼镜的可能性。相关硬件的功能也会日益丰富。HHTCViveProEye头显已经被破解眼球追踪技术，实现通过眼球运动来控制界面。先进的眼动追踪技术未来也会应用在AR头显设备中，类似技术将越来越普及。 2WebXR：访问接入的便捷性 过去缺乏跨平台标准是AR技术普及的主要障碍。可以想象在所有头显和虚拟平台技术采用统一标准之前，AR都难以建立一个通用的强大的开发者生态圈。因此大家希望WebXR带来访问的便捷化和接入轻量化来填补数字鸿沟。 3．AR业务的下一步发展：面向工商业领域的行业应用 随着设备的轻量化，AR在消费终端的应用收到了更多的关注，但是其在工商业等领域的行业应用的持续增长更为被看好。根据ABI的数据统计，面向行业的AR应用将以66％的年均速度增长，到2026年，行业产值将达1750亿美元。支持远程工作的沉浸式协作平台在明年将继续取得发展。 4．5G网络为AR应用开辟高速公路 随着5G网络的部署实现大部分覆盖，为AR应用带来了更广阔的应用场景，5G不仅网速更快，还提供更丰富的数据业务，将为AR技术的普及铺平道路。5G使得AR应用可以将部分算力“卸载”至网络边缘侧或者云侧，让AR终端设备进一步降低功耗和成本成为可能。5G网络丰富的带宽也给AR应用更丰富的内容体验提供了保障。 5G网络在三大主要技术场景，增强型移动宽带(eMBB)、海量机器类通信(mMTC)、超高可靠低时延通信(uRLLC)的基础上持续演进，端到端的切片能力、运维自动化、定位增强功能，将进一步实现5G与大视频等各个行业的融合应用。因此在AR行业应用方面，将有助于打造开放生态系统，提供端到端价值链的通用接口，扩展云化AR/VR服务。 1.3.总结 AR技术经过了探索和启动期，目前进入发展期，5G网络为AR应用带来丰富带宽和算力的支持，随着头部互联网公司入局，中国AR市场被注入了巨大活力，发展前景广阔，面向行业的AR应用市场更为活跃，在政策支持和资本市场的关注下迎来了新的机遇。 2.AR行业应用场景及典型案例 2.1.教育培训 2.1.1.应用场景 在趣味教学方面，AR技术可以使教学内容和形式从2D升级到3D，实时建立虚拟世界与真实世界的连接，将图文、模型、声音、视频等数据叠