1.2 XR行业概述
XR（扩展现实）是指通过计算机技术和可穿戴设备产生的一个真实与虚拟结合、可人机交互的环境。扩展现实技术可以看作一种涵盖性术语，包含虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）及其他因技术进步而可能出现的新型沉浸式技术。
1.2.1 XR基础概念
XR是随着计算机图形与仿真技术的不断发展而产生的，沉浸式技术是其发展的基石。VR技术首先诞生，随之又衍生出AR和MR等。
区别于传统的超文本、平面图像等二维媒介及传统的3D图像、视频等三维媒介，沉浸式技术依托跨媒介、非结构化的视觉、听觉、触觉等多感官刺激途径，进一步解放人的感性思维，激发人的创造性思维。而在技术深度融合的大背景下，更具包容性的扩展现实“横空出世”，将VR、AR、MR等诸多人们熟悉的沉浸式交互技术融合在一起，以实现虚拟世界与现实世界之间的无缝转换。
XR最早出现于1961年Charles Wyckoff为其XR视频所撰写的专利文件中[3]，该视频呈现的是常人不能见到的景象（如核爆炸等）；而在1991年，Wyckoff与Mann等合作，为了增强人的感官能力，通过结合相关高动态范围图像处理技术与VR、AR技术，打造可以显示“XR”视觉画面的头戴式显示器（Head Mounted Display，HMD，简称头显）[4]。2010年，索尼公司将术语“XR”“X-Reality”“X-REALITY”以及“XREALITY”注册为商标，并应用在带有增强现实功能的“Xperia”系列机型智能手机中；同时，高通公司将“XR”定义为新一代移动计算平台。从哲学角度讲，XR是创造人类“虚实融合”的新世界模式，尤其强调扩展现实中人类的自由意志活动。
作为沉浸式虚拟与现实融合技术的总称，从XR中演绎出VR、AR、MR等不同的技术分支：VR能让人完全沉浸在虚拟环境中；AR能创建一个叠加虚拟内容的世界，但不能与真实环境交互；MR则是虚拟与现实的混合体，能创造可以与真实环境交互的虚拟物体。
●VR：以声音和视觉为主导，通过计算机模拟虚拟环境而给人以环境沉浸感，是一种多源信息融合的、交互式的、三维动态实景和实体行为的系统仿真。在此仿真系统中，用户必须佩戴VR头显才能获得一个360°的模拟世界视图。
●AR：是一种实时根据现实世界的位置和角度，并加上相应的虚拟图像、三维物体的技术。简单而言，就是在真实空间里叠加虚拟物体，把虚拟信息（如物体、图片、视频、声音等）映射在现实环境中。
●MR：是对VR和AR的进一步发展，指的是现实世界数字化，并与虚拟世界融合所产生的新世界，虚拟物体和现实世界的对象共存并且可以实时交互。
根据上述概念可知，MR和AR的区别在于：在AR的世界里，呈现在真实世界里的虚拟物体，并不会因为用户位置改变而发生位移，它们的位置其实是相对固定的；在更高级的MR世界里，用户很有可能分不清哪一个是虚拟物体，哪一个是现实物体。VR、AR、MR对比见表1-3。
表1-3 VR、AR、MR对比
不过，在实际产品中，AR发展的高端层次，也是要对真实世界进行虚拟数字化处理，因此MR和AR有时是浑然一体的，而且MR中的关键技术都是以AR技术为基础的。从这个角度看，XR从技术本质上可以分为虚拟沉浸式技术的VR和将虚拟与现实结合的AR（包括MR）。正是因为XR是虚拟与现实融合的技术，拓展了人类生产和生活的现实局限，因此具有情景感知、感官代入、直观交互及编辑现实等特征[5]。
（1）情景感知：情景感知不同于实境感知，实境感知只是强调对周围环境各种量化信息的获取、分析和处理，而情景感知则关注人本身在体验过程中所产生的心理反应，并进行适当的自我调整。
（2）感官代入：XR技术能将现实世界与数字世界融为一体，创造真实世界的虚拟感觉以及虚拟世界中的真实感觉，使人体验与现实生活一样的物体触感。
（3）直观交互：XR技术追求的直观交互要求与技术互动应该是自然而然的，直观交互的设计，包含手势交互、语音交互、姿态交互、眼动交互及脑机交互5个不同维度。
（4）编辑现实：可以改变虚拟物体对象的属性，使其呈现非静态化的特征，以此实现与现实环境的双向对话。
1.2.2 XR市场规模
随着信息技术和产业生态的持续发展及5G时代的到来，XR成为5G通信的“杀手级”应用技术，XR市场持续火热。下面从全球和国内XR市场两方面进行分析。
根据中国信息通信研究院的《2018年虚拟现实白皮书》，2018年全球虚拟现实终端约为900万台，其中VR、AR终端出货量占比分别为92%、8%；2020年终端出货量接近6 600万台，其中VR、AR终端出货量占比分别为60%、40%。
在整体规模方面，根据SuperData 2020年的预测，因节假日后的放缓和COVID-19疫情下全球封锁工厂导致生产关停共同造成的供应链问题，预测的XR收入从先前的77亿美元下调至63亿美元（443亿元）；但是，同时也预测供应链一旦恢复，行情将反弹，SuperData修改了之前的预测（至2023年XR市场收入共149亿美元（约1 048亿元）），修改为“至2023年，全球XR市场收入为122亿美元（约858亿元）[6]”，如图1-2所示。
图1-2 XR全球收入[6]
根据Digi-Capital 2019年XR市场的报告，在未来的5年里，除欧洲外，XR最大的市场可能是中国、美国、日本、韩国以及印度。同时，2023年，亚洲将占据全球XR市场的51%份额，欧洲和北美则分别占据25%和17%。
从国内需求端来看，随着VR/AR技术的发展和概念的普及，其市场需求将不断提升。一方面，VR/AR产品的不断增长是必然趋势；另一方面，随着产品的增多、技术的发展，VR/AR产品价格将会细化，又进一步推动VR/AR产品的普及。根据IDC中国的数据，2018年我国VR/AR行业的消费支出为30.38亿元，在2019—2023年预计将保持高速增长趋势，年均复合增速将达77.8%，2023年，消费支出规模有望破650亿元。中国XR支出预测规模如图1-3所示。
图1-3 中国XR支出预测规模
1.2.3 XR产业分析
平台、网络、终端和应用构成了XR的产业链的核心环节，其中，平台作为业务管理、云化服务的运行中心，发挥串联终端、应用和网络的纽带作用；终端作为XR服务用户端的运行设备，包括主体设备和组件设备两部分；应用依托通用的开发引擎/框架/工具等，借助特有的XR（含VR、AR）开发套件，支撑娱乐应用和行业应用开发和在线服务；网络借助5G等优势网络，融合边缘计算、网络切片等技术，提供高速、低时延的网络传输。XR产业链示意图如图1-4所示。
图1-4 XR产业链示意图
（1）平台方面：包括提供基础能力的云资源服务商、XR辅助功能的用户认证/计费服务商及提供XR云化能力的解决方案或云化服务商，并最终通过XR业务运营服务商，实现整合用户、应用和终端，提供综合的XR服务。
●云资源服务商：为XR业务，提供云化资源池，包括GPU虚拟资源池、分布式存储服务等，主要参与厂商包括国外的亚马逊（Amazon）、英伟达（NVIDIA）；国内的阿里巴巴、腾讯、百度、天翼云等公司。
●辅助服务商：为XR业务，提供用户认证、支付等服务，主要包括阿里巴巴的支付宝、腾讯微信、中国电信的天翼账号等。
●云化能力服务商：提供XR业务上云服务，实现基于云端的业务运行、图形渲染和流化下发等，主要厂商包括英伟达、华为、视博云等公司。
●运营服务提供商：承担与XR相关的用户、应用和终端的综合运营服务纽带作用，主要厂商包括中国电信号百控股、中移动咪咕文化以及具有自有平台的XR终端厂商等。
（2）终端方面：包括主体设备商和组件设备商两部分，其中主体设备商，是指提供与XR终端整机相关的软硬件厂商；组件设备商，是指提供与XR设备相关的关键组件的设备厂商。
主体设备商：可进一步细分为基础芯片提供商、操作系统提供商、运行框架提供商以及整机提供商等。
●基础芯片提供商：包括XR所含的关键部件以及CPU、GPU、屏幕、镜片、声卡等设备，其对应的提供商与计算机、手机等终端厂商相同。
●操作系统提供商：主要包括主流的微软（Windows）、谷歌（Android）以及国内的XR终端厂商，例如华为。
●运行框架提供商：运行框架包括Steam的OpenXR、苹果的ARKit、谷歌的ARCore等，面向应用层提供标准的运行接口和底层芯片便捷的访问/调用机制。
●整机提供商：是指将软硬件系统整合，提供XR终端整机的厂商，包括大鹏、华为、小米、HTC、索尼、苹果、谷歌等。
组件设备商：是指除了主体设备外，终端上提供有关追踪定位、多通道交互和环境理解等服务能力的相关厂商。
●追踪定位提供商：包括各种红外、激光和可见光等相关定位追踪提供商，对应的代表有诺亦腾、HTC、Oculus和索尼等。
●多通道交互提供商：包括各种键盘、鼠标、遥控器、手势、语音等交互服务设备提供商。
●环境理解服务商：环境理解设备是指感知移动的角度、方向和距离变化的设备，包括陀螺仪、加速度计、距离感应器等相关设备，对应提供厂商包括博世、意法半导体、惠普等。
（3）应用方面：包括通用开发引擎/框架/工具等提供商、XR开发套件提供商以及分别面向互联网用户/行业用户的XR应用服务提供商等。
●通用开发引擎/框架/工具等提供商：提供XR应用开发所需的具备底层软硬件调用能力的通用引擎、技术框架和开发工具，包括Unity、Epic、Steam等公司。
●XR开发套件提供商：基于操作系统、各自品牌终端，提供关于XR（VR、AR等）便捷开发服务的提供商，包括苹果、谷歌、华为、小米等公司。
●娱乐应用提供商：包括影视、游戏、动漫等多种XR娱乐的服务提供商。其中，国外以大型影视公司为主，如迪士尼、索尼等；国内则是创业公司更为活跃，如兰亭数字、追光动画、米粒影业、创幻科技、天舍文化、UtoVR、Nibiru等。不过，随着市场愈发明朗，爱奇艺、优土等大公司也相继入场。
●行业应用提供商：主要面向企业级市场，早在20世纪90年代，XR就已经应用在工业、科研、医疗等领域。随着XR产业的全面爆发，VR的应用也扩展到旅游、房地产、家装、零售、教育等行业。相关厂商或品牌包括赞那度、追梦客、易智时代、无忧我房、指挥家等。
（4）网络方面：由电信运营商提供5G网络服务，包括边缘计算、网络切片等创新网络能力，国内运营商主要包括中国电信、中国移动和中国联通等。