苹果 AR 眼镜功能前瞻,11 项专利带你解密

如果苹果发布一副 AR 眼镜,会是什么样的?

乔布斯离开我们已经有十年,但人们仍会怀念第一代 iPhone 带来的惊艳感以及 iPhone 4 的经典设计,而说到对库克时代的印象,人们热衷于探讨的,似乎只有 iPhone X 的“小刘海”、iPhone 12 Pro Max 的激光雷达扫描仪一些产品细节和苹果冲向三万亿美元的市值。

库克会为苹果带来些什么?大家一直思考的问题最近似乎有了新的答案。近日库克接受多家媒体采访时都称自己是 AR 的“头号粉丝”,甚至说“我们不谈元宇宙,我们只说 AR”,因此,AR 眼镜最有可能成为库克时代苹果公司的标志性产品之一。

苹果 AR 眼镜功能前瞻,11 项专利带你解密

一直以来,苹果的产品以高审美、高标准、严要求著称。库克曾说过,目前市场上没有一款 AR 眼镜能让自己满意,就像苹果正式推出 AppleWatch 前,库克也曾说过类似的话,表示没有一款穿戴产品令他满意。那么库克到底想要做出一款什么样的 AR 眼镜?它能否重现苹果昔日辉煌,再次引领新的消费风暴?

这些疑问让人们对苹果的 AR 设备动态一直持有高度关注,都想知道苹果打造的 AR 眼镜会是什么样?我们通过盘点苹果今年获得的 11 项与 AR 有关的专利授权以及苹果 AR 设备的爆料信息,与大家一同前瞻苹果的 AR 眼镜。

当然,有关的 AR 专利还可能运用在头显、手机、手表甚至汽车等产品上,毕竟苹果可是越来越能赚钱,涉及的消费业务面也越来越广,但作为第一款 AR 设备,AR 眼镜还是非常有可能运用到这些专利技术。

连获 11 项 AR 新专利,苹果用 AR 眼镜化身空间扫描仪

苹果即将重磅推出的 AR 眼镜会有哪些让人值得期待的亮点?通过解读专利文件,我们推测出苹果 AR 眼镜可能具有环境应用模型、以对象为中心的扫描、建立虚拟空间以及提供空间音频等功能。

苹果 AR 眼镜功能前瞻,11 项专利带你解密

▲ 苹果 2021 年获得与 AR 眼镜有关的专利信息汇总

在今年的 11 个专利中,我们看到了三个比较有意思的专利,也由此来解密苹果的 AR 眼镜“真面目”。

1、拍张图就能画平面图,设计师的必备“神器”?

过去人们测量房间面积主要用卷尺,这种方法费时又费力,但人们如果戴上苹果的 AR 眼镜,可能通过环顾四周就能获得房间的平面图。

并且,由于室内环境有像桌子,沙发等物体会模糊掉房间的线条,导致人们难以按照视频和传感器来构建精准的平面图。

面对这些问题,苹果选择通过 3D 点云(Point Cloud)技术和 3D 显示技术来测量房间的结构,创建平面图。这些技术通过文字或者符号标记房间中的边界、墙壁、门窗等物体,并拥有特殊的测量方式。

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▲ 通过摄影头测量房间的结构

这样,用户就可以边戴着 AR 眼镜,边实时预览房间的平面图。

2、苹果将如何打造“元宇宙”?先建个化身来玩玩

苹果此前曾发布了拟我表情功能,该功能可以同步模仿用户的表情。原来拟我表情只模仿用户的头部运动,现在这个范围可以扩大到全身。该专利目前主要为头戴式设备(HMD)设计,但未来也可能应用于一些 AR 产品上。

该项技术会通过多个摄像头,收集你的姿态信息,并由你来定制一个虚拟化身。同样,你的化身会根据你的动作变化而变化。比如说,你边说话边做手势,你的虚拟化身也会边说话边做手势。这将会丰富视频的创作形式,与游戏产品联动可能会拥有更大的应用范围。

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▲ 类似于 Digital Domain 软件研发主管 Doug Roble 以及他的虚拟化身

3、空间触觉/音频:苹果“拍了拍”你的脑袋,让你转个头

在增强空间触觉感知方面,AR 眼镜将会通过触觉引导方式,将用户的注意力转移到虚拟电话会议或者其他地方上。比如说,戴着 AR 眼镜的用户可以感觉到眼前的图案正在向左移动,并通过震动的方式提示用户向左边转动。

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▲ FaceTime 更新了与空间音频相关的功能

与空间触觉的引导方式差不多,空间音频主要根据用户的头部变化调整声音的变化。该技术将通过图像传感器监测用户的头部变化,还提供滤波器以及视觉指引,使得用户拥有更好的音乐体验。

现在基本上只有 AirPods Pro、AirPods Max 和小米真无线降噪耳机 3 Pro 支持空间音频应用,其他支持空间音频功能的产品并不多。

4、AR 识人/识车:专为滴滴打造?再也不用担心上错车了

下班高峰时期,路边往往会有多家网约车在等待自己的顾客,但由于车辆较多,顾客往往容易出现上错车的情况。针对这种情况,苹果的新专利打造了一款 AR 系统,当你佩戴 AR 眼镜时,你或许可以从众多车辆中一眼找到自己的网约车。

该系统将与网约车软件联手,并提供双向 AR 识别服务,即司机可以及时在人群中找到自己的顾客,顾客也能及时在车海中找到自己的网约车。由于苹果曾在 2016 年向滴滴出行投资了十亿美元,并且据公开消息来看,苹果没有投资其他的打车软件,因此,这款 AR 系统有可能专为滴滴打造。

苹果 AR 眼镜功能前瞻,11 项专利带你解密

▲ 实现接近感测的增强现实系统的框架图

该系统可以通过移动设备的相机捕获图像,并用指示符或标识符来识别相应的车辆和乘客,并在设备上进行显示。通过简单直白的显示标记,你在下班高峰期将会避免上错车的尴尬。

攻克显示难题,苹果多项专利妙解信息困境

苹果的 AR 眼镜会给人们带来怎样的体验,能否真正地在日常生活中帮助消费者?AR 眼镜作为下一代智能穿戴设备,为消费者显示数字世界的信息是其重要作用之一,能够加速数字世界和物理世界的信息相结合,但目前市场上的 AR 眼镜仍在数据传输、信息显示上存在不足之处。

据专利文件显示,苹果正通过点云、虚拟信息显示技术来给出这些难题新的解法。

1、攻克数据难题,通过点云压缩加快数据速度

点云主要是指空间中点的数据集,通常由三维扫描仪获取三维物体的相关数据。苹果在 iPhone 12 Pro 系列搭载的 LiDAR 激光雷达扫描仪就可以支持点云的数据收集和传输。

新专利报告表示可以通过激光雷达扫描仪形成“点云压缩”,为现实提供更多信息。

该技术可以用于 VR、AR、为地图服务的地理信息系统、体育重播广播、博物馆展示、Project Titan 的自主导航等等多个项目中。

2、路痴党的福音:在真实环境中显示虚拟引导信息

苹果于今年 9 月获得一项在真实环境中显示虚拟信息有关的专利,该专利可以通过移动设备让用户可以来定位和导航到目的地。

目前,AR 领域的信息服务通常需要使用不同的技术组合完成,并且,无法根据场景的变化及时更新信息。此外,一些常规 GPS 显示技术往往不能提供足够精确的位置信息。

新系统将会根据真实的场景数据显示出至少一条虚拟信息,并且还会以低精度来显示远处的虚拟信息。

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▲ 在真实环境中显示虚拟引导信息专利示意图

具体来说,当用户与目标区域较近时,其他无关区域的相关信息将会逐渐消失或粗略显示,而目标区域内的数字信息也会更加详细。不仅如此,随着人们逐渐靠近目标区域,相关数据也会更加准确。

千人研发团队,五年收购 11 家公司

要打造一款可以引起新消费风暴的产品,需要的可不止是技术支撑,更需要富有创新和创造能力的人才作为强有力的后盾。

苹果作为率先在 AR 布局的玩家之一,目前已经有了一个近千人左右的 AR 研究团队。据彭博社报道,现在负责苹果 AR 业务的高管是迈克・洛克威尔(Mike Rockwell),其上级为苹果硬件工程高级副总裁丹・里乔(Dan Riccio)。

迈克・洛克威尔(Mike Rockwell)此前是杜比的执行副总裁、杜比实验室的资深研究员,现在则成为了苹果下一任 CEO 的“候选人”之一。

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▲ 迈克・洛克威尔(图源:Patently Apple)

该团队还有涉及视频游戏、音频指导、计算机视觉和特殊效果领域的新员工,以及在供应链和程序管理方面经验丰富的苹果老员工。如曾在苹果负责手表设计的 Fletcher Rothkopf,和创建了音效标准 THX 的 Tomlinson Holman。

这几年,苹果还陆续从全球各地招募人才,壮大自己的 AR 研发团队。此前,苹果已经从 Magic Leap 挖走了 Li Zeyu,担任自家的高级计算机视觉算法工程师。

不仅如此,前亚马逊 Lumberyard 虚拟现实平台的首席工程师 Cody WHite 以及曾在 Hololens 和 Google Earth 工作过的 Avi Bar Zeev 都陆续加入了苹果 VR/AR 研究团队,但有趣的是,这两位专家又先后离职,原因尚未披露。

除了人才储备,苹果还通过收购多家公司增强自身的技术储备。

2013 年苹果收购以色列硬件公司 PrimeSense 后,苹果又陆续收购了十余家与 AR 领域有关的公司,涉及传感器,AR 软件、AR 内容生态甚至是 AR 镜片等多个方面。

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▲ 苹果历年来收购与 AR 眼镜有关的公司信息汇总

综上所述,苹果在 AR 项目上已经做好了人才储备和技术储备。现在,万事俱备,只差正式的产品推出,接受市场的考验。

硬件未出,AR 平台先起

尽管苹果的 AR 眼镜还尚未正式露面,但苹果早已在 AR 领域做出了不少的尝试,不但在 2021WWDC 大会上带来了 ARKit 5 系统平台,而且还推出来 Object Project、RealityKit 2 等多项与 AR 有关的功能。

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苹果表示,目前已有 7000 名开发者开发了 1 万款支持 AR 的 iOS 应用程序,疫情期间,人们可以通过相关 AR 软件来购买商品或者完成家居装修。

不仅开发人员可以在 ARKit 平台上创造自己的产品,一些业余 AR 爱好者也可以在 ARKit 开发平台上 DIY 一下自己的 AR 软件。

此外,今年秋季发布会上苹果大力推出的 Apple TV + 也有可能会成为其未来内容生态的一个重要来源。

尽管苹果还没有推出专属的 AR 软件商店,但是其 AR 内容生态以及平台规划已经可以逐渐看到雏形,这也将成为苹果 AR 眼镜的突出优势之一。

苹果的 AR 眼镜性能如何?

强大的技术库支撑、优秀的研发团队和技术人才、丰富的内容生态,看起来苹果 AR 眼镜在发布之前就已经占据了不少优势,但对一款消费级的产品来说,性能才是检验一切的标准,也是产品最重要的抓手。

在芯片方面,据 The Information 报道,有关苹果 AR 眼镜的芯片设计已经完成,现在已经进入试产阶段。

报告透露,该芯片采用了台积电 5nm 制程工艺,有 CPU 和 GPU,但没有属于苹果的神经引擎。据悉,苹果的这款芯片可能会通过无线通信与一些主机设备进行连接,将由主机来承担算力。

不仅如此,据行业消息,这款 SoC 的 CMOS 图像传感器版本异常大,其尺寸大小接近一个头显镜头。这也许是为了可以更快地从用户周围环境捕捉高分辨率的图像数据,提供更好的场景渲染或者其他 AR 服务。

另外,苹果的 AR 眼镜可能会更偏向轻量化、分体式的设计,彭博社还曾表示苹果会出一款乔布斯特别款。业内各大设计师也纷纷开动脑筋,来“帮”苹果设计新款 AR 眼镜。

韩国设计师 Martin Hajek 参考 Apple Watch 的表盘和 iPhone 配色设计了新款 AR 眼镜的概念图。

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▲ 韩国设计师 Martin Hajek 设计的苹果 AR 眼镜外观

从荷兰的三维艺术家 Martin Hajek 公布的设计图来看,苹果 AR 眼镜又可能会和普通的眼镜差不多。他在镜框采用了金属材质,并在内部放置了无线天线和传感器,镜框两侧拥有 WiFi 和蓝牙零件。

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▲ 荷兰艺术家 Martin Hajek 设计的苹果 AR 眼镜外观

在显示器方面,郭明錤表示苹果的 AR 眼镜可能采用 OLED 屏幕,由于苹果此前收购与 AR 镜片相关的创企,因此苹果很有很可能自己研发 AR 眼镜的镜片。

在整机代工方面,歌尔目前是全球中高端 AR/VR 设备的代工龙头玩家,曾经为索尼和 Facebook 的头显代工。据行业预测,2021 年歌尔股份的 AR/VR 设备组装占全球 80% 市场的份额。由于此前歌尔还为苹果代工过 AirPods 等相关产品,基于它与苹果之间的长期合作关系,此次苹果的 AR 眼镜整机代工有可能会由歌尔来承担。

结语:苹果入局或加速 AR 眼镜市场发展

我们可以看见,苹果为自家的 AR 眼镜在技术、人才、资金方面都投入了大量的经力,也试图针对显示技术难题带来一些新的玩法。

AR 眼镜的概念已经很久了,但一直尚未出现较为成熟的产品。像微软谷歌尽管发布了一些智能眼镜产品,但尚未得到用户的广泛认可。Adobe 的 AR 负责人史蒂芬劳・科拉萨也曾表示“头显、AR 等技术产品在我们的路线图中,但目前没有一款达到我们能够进行部署的临界质量。”

苹果的 AR 眼镜发布成为全行业关注的大事,每一次苹果的发布会我们都看见大家对苹果的 AR 眼镜持有高度关注。根据产业链消息来看,苹果将在 2023 年左右推出这款 AR 眼镜。即将发布的产品能否引起其他软件、硬件以及内容生态玩家加入 AR 市场,我们也将持续关注最新动向。

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