本文系投稿，作者：劉哲

有關3D-AR系列文章，此為第一篇

從電腦到手機，再到頭顯，核心變革是計算機從二維到三維。之前受限于技術的瓶頸，電視、電腦、手機均是以二維平面為核心設計的計算機生態(tài)。但現實環(huán)境、人類生活本身是三維立體的，導致二維的計算機與三維的現實環(huán)境是完全割裂的。2010年三維空間感知技術的出現，計算機逐漸能像人一樣感知三維空間的長、寬、高，能夠實現空間定位、運動追蹤、虛擬遮擋等功能，全球科技巨頭開始探索和開發(fā)三維計算機。

蘋果首款設備Vision Pro發(fā)布，意味著基于空間計算的三維計算機生態(tài)開始商業(yè)化。蘋果2023年發(fā)布的首款頭顯，是從芯片、集成電路，到計算機硬件、操作系統(tǒng)、軟件工具等，完全以空間三維建立的一套全新的三維計算機系統(tǒng)，進而幫助人類在現實世界中構建起一套平行的三維計算機世界，從而實現三維內容交互，讓人類工作、生活更加富有效率，這是新一輪人機交互變革，也是新一輪信息技術產業(yè)革命。

全新的三維內容應用生態(tài)。蘋果、微軟、谷歌、Meta等花費十年時間，難道是讓人們帶個笨重的頭顯，來看二維的圖片、視頻的嗎？新的生態(tài)體系，是以三維內容為主的虛擬與現實的融合交互，包括游戲、電商、廣告、教育、文博、旅游、家居等全新應用生態(tài)。三維內容交互，將成為人們日常應用，無處不在，是新一代互聯(lián)網生態(tài)體系。整個計算機系統(tǒng)，將使人類現實生活在效率、體驗上大幅提升。

3D內容迎來十萬億級新藍海。隨著科技的發(fā)展、計算機的不斷迭代，大眾傳播介質經歷了“文字-圖片-視頻”，而基于空間計算的三維計算機時代，信息傳遞的核心介質是3D內容，即3D模型。3D內容將從極小眾市場，變成C端日常交互和應用的十萬億級市場，開啟全新藍海。

3D內容生產—最大剛需和難點。一個三維內容開發(fā)（AR應用），需要多個乃至十個3D模型（如現實環(huán)境中虛擬的盆栽、虛擬的寵物、虛擬的購物包包）。根據蘋果及業(yè)內共識，3D模型是目前AR生態(tài)開發(fā)中最困難、最昂貴的環(huán)節(jié)，一個模型的生產周期在數小時到幾天時間，成本在幾百美元到上千美元。

3D內容的生產，其重要性僅次于蘋果為代表的頭顯設備。面對著未來十年全球數十萬億級3D內容市場，以及面臨的技術、商業(yè)、成本難題，誰掌握了精度高、還原度高、效率快、成本低的3D內容生產技術，誰就掌握了下一個數字世界的生產工具。全球科技巨頭均在投入攻關3D內容生產的關鍵環(huán)節(jié)，以蘋果、微軟、谷歌、Meta為代表的全球科技巨頭近幾年紛紛收購和研發(fā)進入領域，中國軍團深耕十余年擁有技術和商業(yè)優(yōu)勢，這將開啟一場全球科技產業(yè)爭霸的新篇章。

  一、計算機：從2D升級到3D  

計算機發(fā)展幾十年，經歷了幾次革命性變革。

第一次變革—PC時代的信息數字化。上世紀80年代的計算機的發(fā)明、圖形界面的應用，PC時代的核心是信息數字化。

第二次變革—手機時代的社交生活數字化。以蘋果2007年推出iPhone為標志，移動互聯(lián)網席卷而來，核心是社交生活數字化。

第三次變革—頭顯/眼鏡時代的三維內容交互。以蘋果2023年發(fā)布的Vision Pro為標注，將開啟基于空間計算，全新的三維計算機及三維內容生態(tài)。

信息產業(yè)變革的核心，圖源：網絡

（一）全新的3D硬件

二維計算機生態(tài)與三維人類現實生活的悖論。之前受限于技術的瓶頸，算力的不足，電視、電腦、手機均是以二維平面為核心設計的計算機生態(tài)。但現實環(huán)境，人類生活本身是三維立體的。二維的計算機與三維的現實環(huán)境是完全割裂的，人們使用計算機，就必須進入二維屏幕的內容生態(tài)，而脫離了現實環(huán)境。

2010年三維空間感知技術出現，打造三維計算機成為可能。隨著攝像頭和算力提升，計算機能像人一樣感知三維空間的長、寬、高，能夠實現空間定位、運動追蹤、虛擬遮擋等功能，這意味著計算機世界可以在現實環(huán)境中構建。

硅谷三巨頭—蘋果、微軟、谷歌同時認識三維計算機生態(tài)的戰(zhàn)略意義和商業(yè)價值，開始探討和著手打造下一代計算平臺。

2012年，谷歌率先推出全世界第一款3D設備-谷歌Glass，面向C端市場，但因各種不成熟而銷聲匿跡。2014年，谷歌卷土重來，推出AR手機-Tango，其增加了具備深度感知功能的激光攝像頭,手機廠商聯(lián)想與華碩承做，但效果不佳隨后放棄。2017年蘋果推出ARkit，谷歌重啟AR項目。

2015年，準備了五年的微軟選擇先B端后C端的路線，推出了第一款在B端能夠商用的3D設備-Hololens，2019年推出了Hololens 2。Hololens在工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)發(fā)展迅速，并獲得美國陸軍4.8億合同。

習近平主席2015年參觀體驗微軟3D眼鏡-Hololens，圖源：央視新聞

蘋果首款設備Vision Pro，意味著真正開始商業(yè)化。蘋果實際上是與谷歌、微軟同一批開展打造新計算機平臺中心的巨頭，蘋果頭顯研發(fā)已經有七年，也就是2016年開始研發(fā)，考慮到研發(fā)前的技術儲備、相關公司收購，立項和探索實際上始于喬布斯在世的2011年左右。

在全球科技巨頭均發(fā)布相關頭顯設備時，為什么蘋果會最后發(fā)，因為蘋果一向以產品是否足夠好、能否商業(yè)化推廣作為推出的唯一標準，雖然其設備先進性、成熟度方面遠高于同類公司。

蘋果2023年發(fā)布的首款頭顯，是從芯片、集成電路，到計算機硬件、操作系統(tǒng)、軟件工具等，完全以空間三維建立的一套全新的三維計算機系統(tǒng)，進而幫助人類在現實世界中構建起一套平行的三維計算機世界，從而實現三維內容交互，讓人類工作、生活更加富有效率，這是新一輪人機交互變革，也是新一輪信息技術產業(yè)革命。

蘋果Vision Pro強調對空間感知及3D內容體驗，圖源：蘋果

3D硬件發(fā)展史，圖源：網絡

（二）全新的3D操作系統(tǒng)

不單是3D硬件設備，科技巨頭打造了全新的3D操作系統(tǒng)。有別于電腦、手機，新的頭顯設備增加了大量用于三維空間感知、三維內容交互的元器件，如激光攝像頭、多個攝像頭并行、各種傳感器等，其配套的操作系統(tǒng)是基于三維空間計算而開發(fā)構建的，與之前二維操作系統(tǒng)完全不一樣。

1、蘋果

visionOS提供了兩種類型的應用：Windows（2D窗口）和Volume（同時會支持2D窗口和3D內容，更適合3D）。

Apple Vision Pro開發(fā)界面展示，圖源：蘋果公司

蘋果2D-3D開發(fā)跨越，圖源：蘋果公司

蘋果新系統(tǒng)的開發(fā)體系，圖源：蘋果官方

蘋果希望新內容開發(fā)首選3D，圖源：蘋果公司

2、其他公司

國內眾多AR眼鏡/頭顯，其3D操作系統(tǒng)基本上由虹宇科技提供。AR眼鏡公司Xreal，在CES 2020年發(fā)布的星云系統(tǒng)，即是全新的3D系統(tǒng)。

圖源：虹宇科技

Xreal發(fā)布的操作系統(tǒng)—3D System，圖源：Xreal

新設備傳輸的核心是3D內容，圖源：虹宇科技

（三）3D軟件工具及生態(tài)

為構建新的三維內容生態(tài)體系，除了硬件設備、操作系統(tǒng)外，以蘋果為代表的科技巨頭近些年構建了一系列配套的3D軟件生產工具。

1、蘋果

計算機從2D升級到3D，蘋果相繼打造了3D空間感知（LiDAR以及其他攝像頭）、3D實時計算（R1芯片）、3D交互方式（手勢交互）、3D數據格式（USDZ）、3D空間音頻技術、3D軟件生態(tài)工具（Reality Composer、RealityKit、Reality Converter）。

2018年推出3D全新文件格式USDZ，支持3D/AR物品展示，支持跨應用，用戶可以在Adobe、網頁、iMessage等應用中進行拖拽展示。同時推出AR購物AR Quick Look，零售商通過上傳3D模型提供產品的AR預覽。

2019年推出三維場景設計工具Reality Composer和AR渲染平臺RealityKit，進一步提供滿足基于3D數據的復雜AR場景。

2020年1月，蘋果推出Reality Converter，使開發(fā)人員能將常見的3D文件格式轉換成Pixar的USDZ格式，Reality Converter可以預覽OBJ，GLTF和USD文件在USDZ中的顯示方式，同時處理紋理和修改文件元數據，然后將其轉換為USDZ。

2021年6月，蘋果推出Object Capture小工具，主要是小體量、規(guī)則完整的3D物體的3D數字化，但實踐效果欠佳。

2022年6月，蘋果推出LiDAR攝像頭，主要是用于3D空間感知定位，讓后續(xù)3D-AR投放效果更佳精準。

蘋果構建的3D數據軟件生態(tài)，圖源：網絡

蘋果構建的3D數據軟件生態(tài)，資料來源：蘋果官方

蘋果新計算機系統(tǒng)中鼓勵3D內容開發(fā)，資料來源：蘋果公司

蘋果強調的3D空間設計-對于3D數據投放，圖源：蘋果公司

隨著3D硬件設備、3D操作系統(tǒng)、3D軟件工具的開發(fā)、迭代和升級，計算機將從之前的二維世界進入到全新的三維世界，互聯(lián)網內容生態(tài)也將面臨全面3D化。

APP將不再局限于二維世界，圖源：蘋果官網

蘋果可以直接從網頁中摘取3D內容到現實環(huán)境中，圖源：蘋果官網

 二、全新的三維內容應用生態(tài) 

蘋果、微軟、谷歌、Meta等花費十余年時間研發(fā)，就是為了讓人們帶個笨重的頭顯，來看二維的圖片、視頻的嗎？AR/VR主要應用是看二維的圖片、視頻嗎？

2022年12月，亞馬遜首席技術官Werner Vogels：

創(chuàng)新快速增長的領域是空間計算，互聯(lián)網上的靜態(tài)2D產品圖片將成為過去，取而代之的是3D模型，3D內容很快就會像視頻一樣普及。3D對象和環(huán)境將像你今天最喜歡的社交媒體短視頻一樣容易創(chuàng)建和使用。你可以拿起、旋轉這些模型并將其放置在客廳，就像你今天在網頁瀏覽器中看到的那樣自然。一盞虛擬燈不僅會放置在您客廳的地板上，你還將可以打開和關閉它，實時觀察環(huán)境光如何與您的虛擬家具互動，并了解它對你能源消耗的影響。

2018年，Oculus種子投資者Castle：

AR將需要巨大的數據集來傳輸。這包括高質量的3D模型，在低功率設備之間來回傳輸，以及可能超過無線設施的工作范圍。這一挑戰(zhàn)為技術和通信協(xié)議的改進提供了巨大的機會。該行業(yè)還將要求大規(guī)模實現真實世界物品的無縫數字化。零售將被增強現實/虛擬現實技術改變。就像消費者不會購買沒有產品照片的電子商務產品一樣，我們最終將生活在一個消費者將會與他們感興趣的產品的3D模型互動的世界里。

2017年，優(yōu)酷創(chuàng)始人、阿里巴巴大文娛主席古永鏘

10年后，人們無論在路上、辦公室還是家里的任何場景，都有可能將體驗到360°的3D內容。

蘋果構建起的新生態(tài)體系，是以三維內容為主的虛擬與現實的融合交互。三維內容交互，將成為人們日常應用，無處不在，是新一代互聯(lián)網生態(tài)體系。整個計算機系統(tǒng)，將使人類現實生活在效率、體驗上大幅提升。

三維內容交互與娛樂是核心，圖源：網絡

蘋果新設備主要開發(fā)3D內容APP，圖源：蘋果官網

（一）游戲

游戲行業(yè)之前主要是基于二維平面的手機游戲、電腦游戲，里面部分采用3D數據，而蘋果生態(tài)體系下，將是虛實融合、強調全方位、沉浸性的3D-AR游戲體驗，其3D內容也與之前手機端的2D游戲、“3D”游戲有著本質區(qū)別。

蘋果AR游戲展示，圖源：蘋果官網

蘋果AR游戲-國際象棋，圖源：蘋果官網

蘋果展示的3D保齡球交互，視頻來源：蘋果官網

（二）電商

蘋果一直都看好3D-AR電商在其生態(tài)體系、Vision Pro的應用。蘋果在2017年發(fā)布ARkit時，就與宜家合作推進3D-AR電商。隨著Vision Pro的推出，軟件功能的不斷完善，3D-AR電商會逐漸成為主流電商模式。

京東推出天工計劃，吸引全球最多的3D數字化團隊。2016年，京東發(fā)布VR/AR戰(zhàn)略，開始構建商品3D數據，吸引全球100多支3D數字化技術團隊。2017年4月，京東發(fā)布天工計劃1.0，同時發(fā)起了人工智能3D建模大賽，意圖選拔低成本、高質量、高效率的自動化建模團隊。2017年12月，重點是打造AR開放平臺，加快商品的三維化展示進程。2018年5月，京東“天工計劃”正式升級至3.0階段，致力于開發(fā)AR終端解決方案。

阿里巴巴AR-GO，打造“造物神”計劃。阿里巴巴2017年嘗試AR，AR購物AR-GO首次出現在2017年2月的天貓家裝節(jié)中，消費者可以將各類家具以1:1的比例擺放在自己家中，查看家裝實景效果。2017年7月，淘寶購物節(jié)直接使用了AR購物直播。與京東類似，阿里推出“造物者”計劃探索商品三維建模方案。2020年5月，天貓618宣布開啟3D購物時代，首次將3D購物技術大規(guī)模應用于宜家等100個商業(yè)體。

亞馬遜AR View，搭建AR應用場景。2017年11月2日，亞馬遜推出名為 AR View 的新功能。AR View它可以在客戶訂購產品之前向客戶展示該產品在家中擺放的3D效果透視圖，用戶可以對虛擬商品進行移動、旋轉、縮放等操作，全方位多角度的預覽商品放置后的效果。

此外，2020年廣交會應用了3D技術，給采購商帶來真實的購物體驗。蘋果庫克2021年9月發(fā)布會后表示：AR已經是一種很好的購物方式。

3D商品展示及AR商品展示，圖源：網絡

蘋果曾展示的3D電商，圖源：網絡

（三）廣告

隨著3D-AR生態(tài)的發(fā)展，3D-AR廣告將是一種新的形態(tài)，將更具有沉浸性和交互性，3D模型將成為其媒介基礎。

部分3D數據展示，圖源：網絡

（四）音樂

蘋果在23年WWDC中演示了一款3D-AR應用，可以將虛擬的3D光碟、音樂器械投放在現實環(huán)境中，人們用手操作虛擬的光碟，會演奏出惟妙惟肖的音樂。暢享下，后續(xù)聽周杰倫的歌曲，可以將周杰倫的3D影像投放在現實環(huán)境，邊跳邊唱。

圖源：蘋果

（五）教育

新的生態(tài)體系，對于教育行業(yè)有著極大的促進作用。如上地理課，就可以將地球儀投放在現實環(huán)境中。上物理課，可以投放處虛擬的實驗室進行操作。

AR地球儀，視頻來源：蘋果官網

（六）工業(yè)

 工業(yè)端主要與數字孿生相結合，可以呈現工廠的內部面貌，展示相關的生產工藝流程。

圖源：網絡

（七）文博

隨著3D/AR生態(tài)的發(fā)展，博物館將以3D/AR的形式傳播，讓文物“活過來”，用戶將能在家中體驗和參觀文物。

蘋果與BBC合作的文博，圖源：蘋果官網

3D文物展示，圖源：鄭州文物館

（八）醫(yī)療

3D醫(yī)療，圖源：蘋果

（九）家居

宜家推出的《IKEA Place》基于蘋果2017年ARkit可以放置單件AR家具和裝飾，而《IKEA Studio》基于iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max上的激光雷達獲得3D房間和測量數據，可以讓用戶布置整個房間。

宜家《IKEA Place》3D家居擺放，圖源：宜家

（十）IP

 蘋果WWDC期間，展示了部分迪士尼IP的demo，如虛擬3D的米老鼠可以從沙發(fā)上跳躍到桌椅上。虛擬的3D城堡、玩家可以在現實環(huán)境中進行展示和交互。

迪士尼的3D米老鼠在現實環(huán)境，圖源：蘋果官網

迪士尼3D城堡，圖源：蘋果官網

 三、3D內容—迎來十萬億級市場新藍海 

（一）3D模型是三維內容的基礎

現實中，環(huán)境空間是三維立體的，所有物體是三維立體的。蘋果主打的增強現實、空間計算，在現實環(huán)境中投放的必然是與之匹配的三維立體數據，即3D模型。實際上，AR的內容應用（游戲、電商、廣告、音樂、教育、工業(yè)、文博等）幾乎都是與3D模型進行交互，這也是AR的前綴叫3D-AR的原因。

AR的內容應用幾乎全是與3D模型交互，圖源：B站，蘋果官網

（二）互聯(lián)網生態(tài)：“圖片、“視頻”到“3D”

隨著科技的發(fā)展、計算機的不斷迭代，人機交互經歷了從電視、電腦到手機，大眾傳播介質也經歷了“文字-圖片-視頻”。之前在手機、電腦上有少量3D數據，但二維平面無法發(fā)揮3D的沉浸性、強展示、強交互等特點。隨著三維的頭顯普及，互聯(lián)網生態(tài)將面臨全面3D化，信息傳遞的核心介質將會是3D內容，即3D模型。

二維時代向三維時代跨越，圖源：網絡

傳播數據格式的變遷，圖源：Adobe

（三）3D內容-未來十萬億級市場

蘋果的Vision Pro，其完成度其實高于2007年iPhone，2007年iPhone連復制粘貼功能都未做好，2008年才出現App Store。體驗過設備的人均非?？矗?萬多元人民幣的價格，對于全球海量的富裕人群、中產人士，價格并不算太高。要知道最新的Mac電腦售價都過萬元。蘋果核心要解決的是產能問題，根據電子產業(yè)鏈規(guī)律，良品率的大幅提升在未來幾年是大概率事件。

根據高通、IDC估計，2024年XR硬件銷售將達57萬臺，是2021年近5倍。根據ARK預測，AR眼鏡將在未來10年快速增長，在C端大規(guī)模普及，預計在2030年AR硬件市場將高達1300億元。

未來XR頭顯出貨量，數據來源：高通、IDC

ARK預測2030年AR硬件市場達到1300億美元，數據來源：ARK

頭顯設備之前，3D內容之前僅極少應用于游戲、3D電影中。隨著蘋果硬件、軟件體系的不斷迭代，三維內容應用生態(tài)的不斷拓展，在C端逐漸普及和商用化，將帶動大量的3D內容需求。3D內容市場將從小眾市場轉變成C端消費的數十萬億級市場。預計2026年全球超過5000億元（頭顯設備已具備一定規(guī)模，大量三維應用出現），2030年達到數十萬級別（頭顯設備像手機一樣普及，3D內容應用類似于當前互聯(lián)網的視頻）。

3D內容市場規(guī)模預測，數據來源：網絡

 四、3D內容生產—最大剛需和最大難點 

未來十年全新的3D-AR時代，需要十萬億級的以3D模型為基礎的3D內容。但目前的二維照相機無法生產三維內容數據，目前主要是依賴專業(yè)的3D設備獲取。3D內容（3D模型）生產屬于全世界最大難題，也是在生態(tài)中僅次于頭顯的核心環(huán)節(jié)。

3D創(chuàng)作過程，視頻來源：Adobe

蘋果認為（業(yè)內也公認），3D數據是AR生態(tài)開發(fā)最困難、最昂貴的環(huán)節(jié)。AR應用基本上是和3D模型進行交互，一個AR應用可能會涉及多個甚至數十個3D模型（如房間里虛擬的植被、虛擬的寵物狗、投放出周杰倫現場唱歌，均是3D模型）。但一個3D模型的內容生產就需要花費數周時間。這也是之前3D游戲、3D電影成本極高的原因。

蘋果WWDC2021演講內容，圖源：蘋果

全球最大3D內容公司Sketchfab顯示，3D模型生產周期在數小時到數天，生產成本平均高達千元以上。根據全球最大、最權威3D數據平臺公司Sketchfab數據，3D模型成本在數百美元到數千美元間，生產所需時長從數小時到數天不等。不同的模型、不同的精細度、不同的生產方法，價格和生產時間均不一樣。創(chuàng)建3D模型的成本取決于模型的復雜性、質量、以及創(chuàng)建模型的方法。正因為3D模型的高價值和難生產，Sketchfab2021年已被3D引擎公司Epic Games高價收購。

全球生產3D模型的費用，數據來源：Sketchfab

全球生產3D模型的費用，數據來源：Sketchfab

（1）3D 模型的成本——簡單的復雜性：40 - 250 美元

（2）3D模型的成本——中等復雜度：180 - 650 美元

（3）3D 模型的成本——非常高的復雜性 > 650 美元

實際上，整個計算機體系由信息輸入和信息輸出組成。在二維計算機世界中，我們每天使用的照片、電影、電視劇、短視頻、直播，應用載體是電視、電腦和手機，而信息輸入端是二維照相機技術的高度成熟，只是這個常識容易被人們忽略。

三維內容的生產，是下個十年3D內容生態(tài)的信息輸入，其重要性僅次于蘋果為代表的頭顯設備。面對著未來十年全球數十萬億級3D內容市場，以及當前面臨的技術、商業(yè)、成本難題。誰掌握了精度高、還原度高、效率快、成本低的商業(yè)化3D數字化技術，誰就掌握了下一個數字世界的生產工具，它將帶來無限的商業(yè)空間和社會的進步。

春江水暖鴨先知，全球科技巨頭均在投入攻關3D內容生產的關鍵環(huán)節(jié)，以蘋果、微軟、谷歌、Meta為代表的全球科技巨頭近幾年紛紛收購和研發(fā)進入3D內容生產領域，中國軍團深耕十余年擁有技術和商業(yè)優(yōu)勢，這將開啟全球科技產業(yè)爭霸的新篇章。

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