AR/VR會影響未來企業競爭策略嗎？

增強現實/虛擬現實 (AR/VR)技術的應用早在幾十年前就已經出現了，只是當時主要應用在一些極為有限的領域，直到近幾年來，由于傳感器、處理器、傳輸和顯示等硬件技術的突破，它們的潛力才進一步被釋放，并為廣大消費者所知。特別是Google眼鏡(Google Glass)、Facebook Oculus Go、HTC VIVE Focus，以及微軟(Microsoft) HoloLens等專為AR/VR體驗而打造且無需依賴智能手機或PC的獨立式終端設備出現，再次點燃市場對AR/VR的熱情。

AR/VR市場前景看俏

AR/VR被譽為下一個兆級市場。盡管歷經2017年的市場低迷，在新的技術、內容與產品帶動下，IDC預估今年AR/VR的銷售量可望達到1,240萬臺，到2022年的5年間年復合成長率(CAGR)超過52%，AR/VR市場前景樂觀。

2017~2022年AR/VR頭戴式設備出貨量預估。(數據源：工研院產業科技國際策略發展所)

隨著Oculus Go、VIVE Pro、Lenovo Mirage Solo with Daydream，以及Magic Leap One MR等全新VR設備陸續登場，工研院產業科技國際策略發展所(原IEK)預估今年VR設備將成長44%，達到1,120萬臺的出貨量。這一成長動能主要來自一體機的需求擴散，特別是低價的Oculus Go一體機上市明顯帶動市場成長。

至于AR市場，2017年AR出貨約為60萬臺，估計今年將成長1倍達到120萬臺，并在關鍵新產品帶動下于2022年急速拉高到2,630萬臺的規模。

相較于VR，AR市場遲遲未見數量的蓬勃成長。工研院產業科技國際策略發展所分師呂佩如指出，主要原因在于AR的定價仍相當高，目前平均單價約在770美元左右。“價格是AR產品難以導入消費市場的主要障礙。”因此，目前AR主要鎖定在企業客戶為主，瞄準工廠維修檢測、教育訓練等應用。

不過，從另一個角度來看，AR的整體營收效益其實較VR更好。呂佩如解釋，這是因為AR鎖定的軟件應用收費都較VR更高，所以即使硬件出貨量較VR少，但預估在2019年后AR的整體營收效益可能超越VR。

AR與VR的融合

AR技術與VR技術密切相關，是互補但獨立的兩種技術。AR將數字信息投射到實體世界，VR將現實替換為計算機仿真而來的環境。VR技術大多應用在娛樂領域，例如視頻和游戲等，但也能仿真實體環境用于訓練或模擬等用途，尤其是在遠程或危險的環境中。例如近年來各大廠商大力投入的無人駕駛領域，就是利用VR技術的仿真功能來驗證其無人駕駛算法。

最為我們熟知的AR應用要算是任天堂(Nintendo)推出的《精靈寶可夢》(Pokémon GO)手機游戲，讓沉寂多年的AR技術再次登上舞臺，且風靡一時。當然，AR的應用并不僅止于此，例如針對汽車應用，AR抬頭顯示器(HUD)能將導航、碰撞預警等信息投射到駕駛人的視野(FOV)；而在工廠的技術培訓時，設備裝配信息和保養指令透過穿戴式AR設備直接投射到操作人員眼前。

盡管去年以來AR/VR應用在消費市場的熱度有些下降，但其于工業領域的應用開始被廣泛接受。例如波音(Boeing)在復雜的飛機制造流程中導入AR培訓后，大幅提升了生產效率。在該公司進行的一項研究中，AR用來引導學員組裝機翼部份的30個零件共50道工序。在AR幫助下，學員花費的時間比使用普通2D圖紙檔縮短了35%。缺乏經驗或入門級學員初次完成裝配任務的正確率提高了90%。

由于AR設備還能將現場人員的視野傳輸給遠程的專家，從而提供實時現場指導。這讓遠程手術和遠程維修等工作變得更加方便和簡單，同時也能為公司節約成本。

還由于傳感器技術的進步，AR/VR設備與人的交互方式也發生了顛覆式的革新。AR頭戴式設備可以直接將虛擬控制面板投射到產品上，用戶只需要用手勢和聲音指令就能實現控制。不久的將來，佩戴智能眼鏡的用戶，或許只需要透過眼神和手勢就能直接啟動產品的虛擬用戶接口(UI)，并進行操作。例如，一位佩戴智慧眼鏡的工人可以同時觀察多臺設備的表現，并進行調整，而不必接觸到任何一臺設備。

而AR與VR的結合，更能讓用戶獲得跨越距離、穿越時間(再現歷史或模擬未來)，以及擺脫比例尺的能力(可對環境進行放大和縮小)。更重要的是，兩者結合能將團隊放到同一個虛擬的空間下，從而提高團隊合作、溝通理解和決策水平。

例如福特(Ford)就利用VR技術建立了一個虛擬的實驗工廠，不同地區的工程師可以憑借全息車輛原型進行實時合作。參與者不但可以對3D全息影像進行360°的觀察，還可以走進1:1大小的全息車體中，從而完善車輛的設計細節。

AR/VR影響未來企業策略

隨著AR/VR技術的進一步普及，人們和智能互連產品的交互方式變得越來越豐富，這同時也為企業帶來新的策略問題。特別是一些制造業，由于AR/VR能夠提升效率以及降低成本，企業在考慮未來策略時，不可避免地要將AR/VR考慮在內。

而且現在已經有不少企業開始行動了，例如軟件公司PTC在其工業應用平臺ThingWorx上加入了Vuforia Studio工具，協助工業客戶快速創建可擴展的AR體驗。

藉由內建的手勢和語音命令支持， Vuforia Studio可讓工業客戶充份發揮HoloLens的潛力。不過目前HoloLens的傳感器和處理能力還有限，據傳下一代HoloLens將會增加專用的AR處理器和更加先進的傳感器，屆時將更進一步擴展其工業應用。

當然企業是否應該采用AR/VR技術，還取決于AR/VR技術能否增加其產品的差異性，減省的成本是否明顯等因素。至于采用AR/VR的方式，可以是自己投入技術研究，也可以直接外包給一些專業的廠商來做。

AR/VR面臨哪些挑戰？

盡管AR和VR市場前景光明，但不可否認，目前的AR/VR終端設備還有很多不足之處。從應用市場來看，呂佩如認為，AR/VR設備自推出后一直僅限于作為一種‘nice to have’的產品，很難達到‘must have’的條件。

呂佩如說：“未來，AR/VR設備必須導入一些讓消費者愿意掏錢買單的關鍵應用，例如進入B2B或B2C市場，創造不同的體驗與使用價值，才可能帶來轉型的效益。另一方面還可以針對既有的產業進行轉型，例如用于工廠提升效益以及節能成本，才有助于使其成為‘must have’。”目前許多AR/VR首先導入商用正是因為在工廠、企業較易于找到‘must have’的應用，而這正是消費市場欠缺的條件。

從投資的角度來看，近兩年來由于人工智能(AI)投資較被看好，使得今年AR/VR的投資相對趨緩，從而讓針對AR/VR進行開發的新創公司在投資方面相對面臨瓶頸。

目前，AR/VR的一些體驗主要來自于智能手機和PC，但功能性和體驗豐富性都還十分有限，而極致質量的AR和VR體驗需要價格昂貴的PC支持。呂佩如指出，根據許多消費者調查認為，VR主要問題在于使用者體驗不佳，例如頭顯設備太笨重、操作接口不友善，以及設定費時、手勢或游戲桿設計在操作上不夠流暢，這些都影響了消費者的體驗。

此外在內容供應上，早期采用者也反應目前的內容在畫質上的表現不夠，鎖定影視娛樂的主題也顯示廣度不足。

在Imagination Technologies PowerVR產品管理與技術營銷資深總監Kristof Beets看來，AR需要解決的主要問題是能效處理和現實技術，以及為廣泛用戶提供其可接受的合理化外形所帶來的復雜性；VR和混合實境(MR)還需要在執行效率方面有進一步的提升才能得以推行。

但他坦誠，這些問題都需要時間來解決，不太可能在未來一兩年內解決。

高通技術(Qualcomm Technologies)資深產品市場經理郭鵬說：“對于AR、VR及其二者融合而來的‘混合實境’，我們統稱為‘延展實境’(XR)。這兩種技術在底層應用技術和上層軟件算法上有很多相似相通之處。XR可以擴展應用到很多不同的領域，如軍事、教育、醫療、工業與制造業、工程、零售、市場營銷等。”

他堅定地認為XR會是下一個行動運算平臺。有朝一日將會透過日常使用的眼鏡，取代智能手機和PC。不過他坦承，“這一變革可能需要幾年甚至幾十年的不斷演進。”

半導體廠商的AR/VR布局

盡管AR/VR終端在市場上還處于初期發展階段，但是，郭鵬說：“我們已經在獨立式AR/VR終端看到了兩個非常清晰的細分類別：頂級質量與高階質量。”

頂級質量的AR/VR終端能帶來更具沉浸式、更有互動性的體驗，可以支持六自由度(6DoF)追蹤。

高階質量的AR/VR終端雖然沉浸式體驗相對較弱，但依然可以支持以視頻為核心需求的觀看體驗和相對簡單的游戲體驗。同時，高階質量的AR/VR價格也相對更低一些，能夠滿足OEM不同的市場定位需求。例如，“針對高階質量的獨立式AR/VR細分市場，高通推出全新的XR專用平臺——驍龍(Snapdragon) XR1，”郭鵬并強調其核心源于驍龍平臺、XR SDK、HMD加速器計劃，以及支持生態系統與平臺的策略，積極切進入AR/VR領域。

Imagination則在與Google的合作過程中對AR有了廣泛的了解，并獲得了大量經驗。Google Glass計劃使用其舊版本PowerVR GPU技術，而其最新的PowerVR GPU更適合AR，而且功耗更低，特別是結合了工藝技術的進展。Beets強調：“低功耗、符合標準的繪圖處理技術對AR的成功至關重要。”

還需要哪些技術支持？

目前市場上出現的一些新技術，例如5G、人工智能，以及新型感測技術，對于AR/VR也起了很大的推波助瀾作用。

美商亞德諾半導體(Analog Devices；ADI)微機電系統(MEMS)市場經理吳彥彬認為，未來的5G技術可以確保更高分辨率的視頻和音頻內容的傳輸，對AR/VR來說也至關重要。郭鵬對此看法表示認同，“目前，我們看到幾乎所有XR終端都基于Wi-Fi，原因是現在絕大多數應用都是在室內，因此，VR的主要使用場景都在室內，至于AR方面也看到一些企業級應用涌現，如頭顯類設備等，使用場景也在室內。隨著更多的應用發展，這些終端將擴展到戶外，同時，這一趨勢還將與5G網絡的商用相呼應。因此，5G將會影響AR/VR終端走向主流市場，屆時這些XR終端設備將更進一步普及于日常生活中。5G實現的高帶寬、低延遲和更大網絡容量，可望帶動XR變得無處不在。”

高通持續推動移動XR的迭代發展。郭鵬認為，要想在XR中應用智能手機的領先技術，必須關注三個重要部份：直觀互動、視覺與音頻。

在直觀互動方面，以手勢追蹤為例，不僅是簡單的抓、握、滑動，未來可能需要精準識別10只手指，甚至是在握手狀態時也能識別每只手指的位置，區分出左右手。“這是我們認為未來手勢追蹤可能實現的一種場景。”他表示，“現在，透過VR一體機的一個或兩個攝像頭來追蹤用戶的手勢，經過一些人工智能算法，識別每只手指以及左右手。這個產品最早期的形態是一個巨大的模塊，可以貼在不同的設備上，例如貼在計算機前，從用戶對面識別手勢。但是在VR一體機上，有兩個攝像頭觀察外界、支持六自由度，或是調用兩個攝像頭同時觀察雙手。透過使用兩個攝像頭同時支持多任務進行，節省了硬件成本、功耗和體積。我們的計劃是，進一步將手勢追蹤整合到專用芯片，并且把產品的性能和功耗做得更好。”

在視覺方面，VR與手機不同，100的FOV使得任何細節都放大了許多，在屏幕刷新上只要畫面掉了一、兩格，用戶的感受就非常明顯。另外，分辨率也是一個很高要求的指標，2K顯示器還無法套用VR，會有閘格感。因此，郭鵬分析說：“這更需要在顯示和圖像性能上做到最佳狀態，同時保持良好的功耗表現。從最早期支援4K 30格(fps)到4K 60fps的解碼，到現在支持4K Ultra HD Premium (HD R 10)。這需要GPU和顯示器實現非常大的性能提升，在單位時間內處理的像素越多，代表解碼能力越強。除了譯碼之外，還需要顯示的支持，有了2K、4K解碼之后，還同時需要支持2K、4K的屏幕才能將畫面很好地呈現出來。”

在音頻方面，語音UI支持互動非常自然的特點。如何將人們說的話實時轉換成機器所需的內容，這就要求在語音識別上有很好的底層技術，能把語音轉化為軟件算法所需的高質量信息。從立體聲到手機、電視雙聲道，再到3.1、5.1的立體聲，最后升級為全景環繞的3D音訊，這些對VR都是必不可少的。

吳彥彬認為，除了這些技術，還需要飛行時間(ToF)等相關感測技術的支持，他同時感到慶幸，目前這類技術已經成熟，很快就能應用在AR/VR設備中。

在結構光和ToF等3D視覺方面，中國大陸的企業做得也相當不錯，比如奧比中光、華捷艾米等。華捷艾米的3D視覺芯片和3D識別算法都是特意為AR/VR而準備的，其在人體行為識別方面已經研究多年，特別是其3D骨架算法和人體行為識別算法可解決AR/VR的互動問題。

臺灣地區搶攻AR/VR新藍海

面對這一波襲卷而來的龐大AR/VR商機，臺灣地區業者如何布局？呂佩如認為，“從前端的消費電子產業鏈引入新興的AR/VR甚至MR，臺灣地區的產業供應鏈相對完整，從芯片、鏡頭、屏幕到代工制造與品牌營銷都有。”不過，在一些特定的關鍵技術，如MR顯示技術或手勢開發，以及AR/VR品牌的主導性方面相對上較具挑戰性。

VR方面，臺灣地區主要先從PC與手機業者投入頭顯設備，例如HTC。而除了提升硬件，HTC也積極開發其生態圈，藉由提供VIVE WAVE/VIVEPORT給開發商開發App以擴展其平臺，突破內容不足的障礙。AR方面則像是一開始定位于代工的佐臻，除了轉型深耕智能眼鏡硬件，近來也投入加值應用服務。此外，臺灣地區還有許多小型新創公司著眼于開發娛樂影音或360度環景內容等軟件。

HTC提供VIVE WAVE/VIVEPORT平臺，透過開發人員打造App并拓展其生態系統。(圖片來源：HTC)

隨著AR/VR結合智能工廠的應用崛起，因應半導體廠希望透過AR眼鏡進行維修檢測的輔助需求，除了像友嘉集團和HTC合作VR/AR虛擬工具機，還有一些小型新創的系統整合商針對既定商機投入相關資源。

不過，臺灣業者也面對一些特定的關鍵技術挑戰，如MR顯示技術或手勢開發。此外，在AR/VR平臺的主導性方面也仍不足。呂佩如建議，針對光場等顯示技術的開發，臺灣業者可以透過供應鏈上游整合的方式提高技術水平；針對手勢開發則需要產官學的整合，以補強業界的技術不足之處。

特別是VR，呂佩如說：“目前使用者希望它能達到十分擬真、直覺的反應，這需要使用者以較直觀的眼動、手勢來操作。許多市場分析也認為這是未來VR走入完全沉浸虛擬的條件。因此在手勢開發上還需要業界與學界之間更多的鏈接，共同投入開發。”

至于AR/VR平臺主導性的挑戰，呂佩如則建議臺灣業者可以采取策略合作的角度切入。

總結

隨著這些基礎硬件和算法等技術持續進步，AR/VR在未來某一天也許會取代智能手機，成為下一個殺手級移動計算平臺。而且它不僅在消費市場上嶄露頭角，還將在工業領域大顯身手。屆時將不僅僅改變我們的日常生活互動，還可能影響工業企業的未來策略。當然，這些轉變并不至于馬上出現，而是在未來數年內逐漸實現——每一年都會看到AR/VR終端的進展，更高分辨率的顯示器、效能更升級的處理器，以及更強大的連接性能……最終，我們將會看到這一轉變的真正實現。

本文為《電子工程專輯》十月刊雜志文章，版權所有，謝絕轉載

關注最前沿的電子設計資訊，請關注“電子工程專輯微信公眾號”