电子行业跟踪：从苹果专利布局，看Vision Pro交互创新

苹果申请诸多MR交互专利，一窥VisionPro生态布局：截至目前，苹果在VisionPro的交互功能和使用场景拓展方面申请多项专利。具体来看，交互功能布局：手动控制+智能戒指、空间窗口、眼动交互、空间音频+气味生成等；场景布局：多人共享远程会议、“隔空打字”的虚拟键盘。 Vision Pro采取自然交互模式，未来有望实现多硬件协同。作为VR硬件标杆，Meta经历了VR传统/辅助交互的发展过程，循序渐进地向自然交互模式发展。Vision Pro在交互方式上，跳过当前主流方式（手柄6DOF，裸手交互、语音、眼动追踪三者协同），直接进入自然交互模式。目前Vision Pro在苹果硬件系列物理层面上扮演360°空间扩展屏角色，伴随着系统开发者不断构建和优化内部APP，VisionPro作为空间计算平台有望与前代的硬件计算平台Mac、iPad、iphone高效协同发展，移动计算机时代的基础应用会随之迁入XR场景，XR最终将会拥有更为独立的，更加具备虚拟现实特性的应用场景。 多重交互功能加持，开拓游戏外的办公/学习/生活等场景。当前VR内容的沿袭与创新，多集中于游戏场景。Vision Pro全新Vision OS系统，内嵌iOS框架、空间计算框架、音频引擎、3D空间引擎、注视点渲染引擎、实时驱动等子系统，其配套Vision框架，能够识别移动物体并将其纳入虚拟视图实现交互。此外，苹果目前公布的诸多专利，涉及手动控制、空间窗口、眼动交互、空间音频+气味生成等，使得佩戴者能实时观察外部情况，与现实中的人进行交互，打造了虚拟现实交互新模式。诸多专利加持下，同时伴随着开发者试验的开启，应用生态加速建设、诸多的全新App将快速落地。 Visionpro未来有望实现从传统的游戏场景，到办公/学习/生活场景的开拓，颠覆传统VR产品的实际体验。 投资建议：VisionPro作为革命性XR产品开启诸多创新，为XR产业指明技术方向。同时引领“空间计算“的浪潮，建议持续关注：1）零部件+组装：立讯精密（综合方案商）、兆威机电（瞳孔调节模组）、高伟电子、长盈精密、领益智造；2）设备：杰普特（镜片成像畸变检测设备）、智立方（配套检测设备）、博众精工、华兴源创、精测电子。3）MicroOLED：京东方、奥莱德、莱特光电。 风险提示：行业竞争加剧风险；XR出货不及预期；系统开发不及预期。 重点公司盈利预测、估值与评级 1苹果发布多项专利，Vision Pro引领交互创新 Apple目前申请多项MR专利，包括手动控制/智能戒指、空间窗口、眼动交互、Optic ID、空间音频、计算机生成现实体验等，使得佩戴者能实时观察外部情况，与现实中的人进行交互，打造了虚拟现实交互新模式。诸多专利加持下，同时伴随着开发者试验的开启，应用生态加速建设、全新App的快速落地，Vision pro未来有望实现从传统的游戏场景到办公/学习/生活场景的开拓，颠覆传统VR的实际体验，引领MR的交互创新趋势。 1.1多项专利加持，Vision Pro引领交互创新趋势 1）手动控制/智能戒指：微米级分辨率识别手部运动，可用于导航菜单、控制媒体播放，通过手势与苹果生态交互 苹果发布多项微手势控制Vision Pro菜单的专利，该专利涉及具有显示生成组件和一个或多个提供计算机生成体验的输入设备的计算机系统，简单理解就是一种手势控制装置。从目前来看，Vision Pro与手势结合可用于玩视频游戏、导航菜单、控制媒体播放等。智能戒指新专利来看，Vision Pro可以识别到对应的指关节、指尖、手掌中心、连接到手腕的手端等的点。Vision Pro的相机安装在远离用户的地方。微手势的不同运动和位置以及各种运动参数用于确定在三维环境中执行的操作。由于微手势不易引人注目，所以可以在公共场合中进行该操作。 图1：Vision Pro手动控制专利 图2：Vision Pro智能戒指专利 2）空间窗口：XR系统检测头部运动，用户可操控跨平台虚拟现实应用苹果在2022年12月申请3D“无限画布”有关的专利，与识别头部运动有关，并于今年6月在欧洲发布。从专利描述上看，VisionPro系统可以检测头部运动，并相应地调整呈现给人的图形内容和声场。从功能的角度，该专利可以理解成“空间用户界面自动切换装置”。使用时，真实和虚拟组件的分层在Vision Pro内呈现完成的增强现实（AR）视图，对于每一个用户界面（UI），头显都会分配一个边界，该边界定义了某个用户界面应该处于的物理环境。 图3：Vision Pro增强现实（AR）视图 图4：Vision Pro渲染后应用程序界面显示效果 3）眼动交互：多单元区计算用户凝视端点，用户眼动控制空间物体 Vision Pro的眼动追踪功能和一项“用于注视端点确定的方法和装置”的专利有关，该专利可以用于确定主体在空间中注视三维物体的端点，实际上是一个“眼动控制装置”。该专利将用户头部及其周围环境定义为一个系统，并将其分为了多个单元区，其中包括眼睛跟踪单元、头部跟踪单元、3D场景结构表示单元（3D scene structure representation unit）、计算单元等。 Vision Pro会追踪用户的眼睛的注视方向，头部、眼部跟踪单元相对于整个参考坐标系的位置和取向，接着，Vision Pro在就会在3D场景结构表示单元中，通过参考坐标系中的坐标通过真实世界场景中对象的3D位置及其3D结构来表示真实世界场景和场景中包含的对象。最后，计算单元会基于用户眼部的凝视方向、眼动仪的位置、3D场景结构表示等来计算出用户的凝视端点。 图5：Vision Pro眼动追踪功能专利 4）空间音频+气味生成：几何声学模拟现实听觉刺激，观影时空间音频更加真实；模拟生成花香等多种气味，提高沉浸感 空间音频专利可理解为“位置追踪与动态音频调整系统”，使用者走到虚拟空间中的哪个位置，都能听到实时处理的遍布于空间内拟真的声音效果，这些声音会根据空间内物体位置、甚至材质，以及实时移动的人产生变化，从而更加真实。 Vision Pro模拟气味专利，能够让模拟生成各种气味，实现“非可见现象的可视化”，让佩戴者看到无线电信号、声音等。弥补增强现实、虚拟现实和物理环境之间的差异，通过计算机生成来增强内容，让佩戴者感知无线电等不可见特征。 图6：Vision Pro增强现实（AR）视图 图7：Vision Pro渲染后应用程序界面显示效果 5）EyeSight：双向镜和单向镜间自由切换，实现自动自动淡入、淡出功能EyeSight功能：外部可以采取弯曲的透镜显示器，实时显示用户的眼睛。这种显示器可以为每个观察Vision Pro外显示屏的人呈现独特视图。EyeSigh还可以实现自动淡入和淡出眼部区域的功能，当有人靠近用户时，此人会自动出现在视野中。该功能打破了传统VR设备的「隔离」属性，让佩戴者与周遭的用户保持连接。EyeSigtht功能一改传统XR设备“隔绝式”交互方式，使得佩戴者既能实时看到外部情况，还能在有人靠近的情况下，与现实中的人进行交互，打造了虚拟交互新模式。 苹果将Vision Pro这款设备定义为“空间计算机”，旨在将数字内容与物理空间无缝融合，能够通过眼睛、手和声音进行导航。作为苹果“十年磨一剑”打造出的产品，Vision Pro标志着Apple运算新纪元的开始，Mac展示的是个人计算的能力、iPhone改写了行动计算能力，Apple Vision Pro代表着将进入空间计算的时代，未来可能改变人类沟通、协作、工作和娱乐的方式。 1.2VisionPro打造全新交互模式，具备沉浸体验感 苹果首款MR头显Vision Pro在交互选择上，跳过当前主流交互方式：手柄6DoF，选择裸手交互、语音、眼动追踪三者协同，直接进入自然交互模式，支持彩色视频透视。当前VR主流交互方式以头显、手柄6DoF交互为主，语音、裸手交互、眼动追踪等自然交互为辅，处于向自然交互与自然视觉过渡的时期，Meta及其Quest系列产品为风向标。苹果首款MR头显Vision Pro的亮相未遵循此趋势，一步到位，直接采用自然交互。 图8：VR交互发展趋势 Vision Pro的透视效果清晰锐利。Vision Pro通过全彩透视来实现AR效果，使其同时具备AR/VR功能。硬件方面，Vision Pro的透镜采用定制的三片式Pancake光学方案，具有很好的清晰度和通透度。从技术原理上讲，全彩透视是一种视频透视技术（VST），它利用彩色摄像头录制真实世界的影像，然后实时呈现在显示屏上。当在室内照明中使用时，内部屏幕的亮度与环境的亮度大致相同。 当你摘下眼镜时，瞳孔几乎不需要重新适应，当光照发生变化时，Vision Pro会调整亮度，快速适应变化。实际使用中，Vision Pro大多数时候都具有清晰的图像，透视效果清晰且锐利。 图9：Vision Pro透镜方案 图10：Vision Pro的透视效果 高规格硬件+算法积累，Vision Pro带来高精度眼动体验。 1）硬件方面，Vision Pro配备了4个定制的红外相机（左右眼各2个），带来优秀的成像解析力；此外，Vision Pro使用多达34颗红外LED灯，可以提供更准确的眼部信息。 2）算法方面，Vison Pro同时搭载了M2和全新的R1芯片，R1芯片是苹果为visionpro的芯片，是其实现高性能眼动追踪重要基础。R1芯片专门处理12个摄像头、5个传感器和6个麦克风的输入，以确保内容实时呈现在用户眼前，R1芯片能在12毫秒内将新图像传输到显示屏中，降低图像到屏幕的延迟，同时能以超高的精度、极低的延迟识别用户所在的环境以及用户的手势和眼球的运动，精准分析出需要渲染的场景，从而实现动态注视点渲染功能。 通过Vision Pro提供的低延迟、高精度信息输入，用户得以从控制器中解放出来，只需眼睛注视即可准确地选中元素，以极其自然、优雅且直观的方式与数字世界进行交互。 图11：Vision Pro摄像头分布情况 图12：Vision Pro的芯片方案 降低手势门槛，提升交互幸福感。主流VR的手势追踪必须将手放在摄像头FOV范围内，使用时双手必须微抬或举在身体前面，长时间使用较累。Vision Pro则拥有6颗SLAM+手势摄像头，其中有两颗向下的摄像头专门捕捉手垂放在腿上的视角，因此用户可把手放在膝盖上进行操作；此外，还有两颗斜向下的摄像头同时兼顾SLAM和手势。甚至为了弱光环境下手势识别准确性，苹果还加入了两颗红外LED进行辅助。Vision Pro裸手交互学习门槛低，让交互方式显著提升，也让空间计算平台的成功实现奠定硬件基础。 图13：Vision Pro六种常用手势 2交互方式升级，带动Vision Pro场景拓展 当前VR内容端，游戏仍占绝对主流。2018-2022年Steam、Quest、PICO3大平台，Top50畅销VR内容榜单50款内容中，49款为游戏内容，仅一款《PICO视频》为其他应用，游戏仍为XR的主流场景。根据统计结果，50款VR内容交互全部以头显、手柄6DoF为核心，发布时间全部集中在2016年~2022年间。 2016年左右是6DoF技术应用的节点时间也是VR内容蓬勃发展转折点。从时间上看，近两年，新的VR畅销内容增长逐渐乏力，玩家于早、中期6DOF手柄游戏类型与玩法。除去部分开发者已逐渐掌握VR交互的优势特点，能够开发出少量销量高的游戏外，鲜有新的VR内容能够出圈。 图14：2016-2022年Top50畅销VR内容（单位：个）时间分布 交互方式升级，VisionPro有望开拓单一的游戏场景。目前来看，围绕VR游戏为主打场景的生态使得Meta难以舍弃手柄。除去VR游戏，没有互联网时代硬件基础的Meta，与现有计算机平台缺乏连接，即使Quest Pro能完成苹果部分演示操作，其向通用型场景（如办公等方向）的扩展任举步维艰。苹果在移动互联网时代积累下强大的软