2024空间计算行业图谱.pdf
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1、 研究报告 (2024 年第 6 期 总第 38 期)2024 年 4 月 12 日 空间计算行业图谱空间计算行业图谱1 1 科创金融研究中心 朱雅姝,安砾 【摘要】【摘要】空间计算是在利用空间的特有属性来指导计算过程,在三维的基础之上,以人为本,连通及融合虚拟世界与现实世界的一个全新的计算范式。本文首先从技术定义出发,阐明空间计算的概念和发展历程,介绍空间计算全球的政策情况和应用场景,重点从技术流程和产业链两个角度对空间计算行业进行分析,并进一步对全球市场现状和研发进度做了深入的调研定位。空间计算和数字孪生都是构建元宇宙的基础技术,以创造出更加逼真、开放和互动的虚拟世界。下面简要介绍其区别与
2、联系,关于数字孪生的行业分析详见数字孪生行业图谱2。空间计算是一种计算范式,它利用空间感知和环境感知技术,将数字信息与物理空间相 1 感谢科创金融研究中心的实习生张与豪同学对本报告的助研工作。张与豪同学是清华大学医学院 2023 级博士。2 数字孪生行业图谱是清华大学五道口金融学院科创金融研究中心出品的行业研究报告。2024 年系列。结合,创造出一种与现实世界更加融合的交互体验。而数字孪生则是一种虚拟模型,它通过收集、整合现实世界物体或系统的数据,实时反映其状态、行为和性能,并且能够模拟其未来发展和行为。空间计算提供了将数字信息与物理空间相结合的能力,而数字孪生则提供了模拟和管理物理系统的能力
3、。空间计算的应用场景可涵盖零售业、远程教育、广告、游戏、医疗、军事、演示、培训、旅游等,为用户提供更加沉浸式、交互性强,并且与现实世界紧密结合的计算体验。空间计算也在仓库自动化、自动驾驶汽车和供应链自动化中发挥作用。从技术角度,空间计算技术链上游为空间数据采集。空间数据可以分为场景数据、网格数据和深度数据,这些数据的采集基于结构光传感器、飞行时间传感器等。中游包括空间数据处理、空间数据显示,空间数据处理涉及到空间计算芯片和机器学习、数据处理算法,以实现空间定位、运动跟踪、手势交互等功能。空间数据显示在硬件上主要分为光学器件和显示屏,在算法上包括场景渲染、环境映射、虚实整合等。下游为空间数据交互
4、,硬件上为终端,软件上包括操作系统、开发工具和内容应用部分。从产业角度,产业链核心技术集中在上中游,硬件方面包括传感器、芯片和光学器件的制造,算法方面包括动态环境建模、实时 3D图形生成、空间定位等技术。中国的优势在于光学器件和显示屏制造、软件开发与内容创作。从行业角度,空间计算国际头部企业较多,国际企业技术平台主要有 Microsoft、Meta、Magic Leap、Google、Apple、Nreal 等,国 内头部企业较少,如 PICO、维享时空、宸境科技、虚拟动点等。但国内在空间计算产业链一些环节中发挥重要作用,如传感器方面:韦尔股份、水木智芯;光学器件方面:蓝特光学、水晶光电、韦尔
5、股份等;显示屏方面:利亚德、奥拓电子、中微公司、精测电子等;芯片方面:万有引力、之行无界、瑞芯微等;整机代工方面:歌尔股份、闻泰科技、兆威机电、长盈精密等;开发工具方面:华为、爱奇艺等;内容方面:腾讯、网易、风语筑等。随着元宇宙的兴起,以及 Meta 在消费级空间计算上的商业成功,中国的空间计算市场迎来了第二次风口,华为、小米和 OPPO等纷纷推出空间计算产品。从科研角度,空间计算领域中国研究者发力点多集中在产业链中的某一环节,而非全流程都涉及,主要集中在光学硬件、视觉算法和内容端。Research Report April 12,2024 Atlas of the Spatial Compu
6、ting Industry3 Research Center for Sci-Tech and Finance Yashu Zhu,Li An Abstract:Spatial computing is a new computing paradigm that utilizes the unique properties of space to guide the calculation process,based on three-dimensional principles,with a people-oriented approach,connecting and integratin
7、g the virtual world and the real world.In the report,we first give a brief introduction about spatial computing,including the technology definition,the development process,the global policy situation and application.Then we analyze the spatial computing industry from the perspectives of technical pr
8、ocesses and industrial chains,and further conducts in-depth research and positioning on the global market status and research progress.Space computing and digital twins are fundamental technologies for 3 Thanks to intern Yuhao Zhang of Research Center for Sci-Tech and Finance at PBCSF Tsinghua Unive
9、rsity for his research assistance in this report.Yuhao Zhang is PhD.student at School of Medicine,Tsinghua University.building the metaverse to create a more realistic,open,and interactive virtual world.Here is their differences and connections.For industry analysis of digital twins,please refer to
10、the Atlas of the Digital Twin Industry4.Spacial computing is a computing paradigm that utilizes spatial and environmental perception technologies to combine digital information with physical space,creating an interactive experience that is more integrated with the real world.However,digital twin is
11、a virtual model that collects and integrates data from real-world objects or systems to reflect their state,behavior and performance in real-time,which can simulate their future development and behavior.Spacial computing provides the ability to combine digital information with physical space,while d
12、igital twins provide the ability to simulate and manage physical systems.The application scenarios of spatial computing include retail,remote education,advertising,games,healthcare,military,demonstration,training,tourism,etc.,providing users with a more immersive,interactive,and closely integrated c
13、omputing experience with the real world.Spatial computing also plays a role in warehouse automation,autonomous vehicle and supply chain automation.From technical perspective,the upstream of the spatial computing technology chain is the collection of spatial data.Spacial data can be divided into scen
14、e data,grid data,and depth data,which are collected based on structured light sensors,Time of flight sensors,etc.The midstream includes 4“Atlas of the Digital Twin Industry”is a research report produced by the Research Center for Sci-Tech and Finance,PBCSF,Tsinghua University,2024 series.spatial dat
15、a processing,spatial data display.Spatial data processing involves spatial computing chips,machine learning,and data processing algorithms to achieve functions such as spatial positioning,motion tracking and gesture interaction.Spacial data display is mainly divided into optical devices and display
16、screens in hardware,and algorithms include scene rendering,environment mapping,virtual and real integration,etc.Downstream is interaction using spatial data,hardware is the terminal,and software includes operating systems,development tools and content application parts.From industrial perspective,th
17、e core technologies are concentrated in the upper and middle of the spacial computing industrial chain.In terms of hardware,including the manufacturing of sensors,chips,and optical components.In terms of algorithms,including technologies such as dynamic environment modeling,real-time 3D graphics gen
18、eration,and spatial positioning.Chinas advantages lie in the manufacturing of optical components and display screens,software development,and content creation.From sector perspective,there are many leading international companies in spatial computing,with international enterprise technology platform
19、s including Microsoft,Meta,Magic Leap,Google,Apple,Nreal,etc.There are relatively few leading domestic companies,such as PICO,pgverse,deepmirror,Virtual Point,etc.But China plays an important role in some aspects of the spacial computing industry chain,such as sensors:Will Semiconductor,TuMEMS;In te
20、rms of optical devices,such as Lante Optics,CrystalOptech,and Will Semiconductor;In terms of display screens:Leyard,Aoto,AMEC,Jingce Electronics,etc;In terms of chips:GravityXR,Zhixing Wujie,Rockchip,etc;In terms of whole machine OEM:Goertek,Wingtech Technology,Zhaowei Machinery&Electronic,Evenwin P
21、recision Technology,etc;In terms of development tools:Huawei,iQiyi,etc;In terms of content:Tencent,NetEase,Fengyuzhu,etc.With the rise of the metaverse and the commercial success of Meta in consumer grade space computing,Chinas spacial computing market has ushered in a second wave of growth,with Hua
22、wei,Xiaomi,and OPPO launching spacial computing products one after another.From scientific research perspective,Chinese researchers in the field of spacial computing tend to focus their efforts on a certain link in the industry chain,rather than covering the entire process,mainly on optical hardware
23、,visual algorithms and content.目目 录录 一、空间计算概述.1(一)技术定义.1(二)发展历程.3(三)全球政策情况.7(四)中国政策情况.12(五)应用场景.14 二、空间计算技术流程.17(一)技术流程概述.18(二)空间数据采集.19(三)空间数据处理.29(四)空间数据显示.31(五)空间数据交互.35 三、空间计算产业链.36(一)产业链上下游.36(二)产业链中国优劣势.41(三)产业链核心技术竞争点.44 四、空间计算行业分析.52(一)行业现状与中国优势.52(二)国际企业技术平台情况.55(三)国际企业融资情况.57 五、空间计算科研概况.63
24、 六、专业术语解析.71 参考文献.74 图表目录图表目录 图 1-1 空间计算示意图1.2 图 1-2 空间计算、虚拟现实、增强现实、元宇宙和物理现实的关系.3 图 2-1 空间计算技术流程.18 图 2-2 空间数据采集5.19 图 2-3 空间数据类型.21 图 2-4 网格数据示例6.23 图 2-5 结构光传感器原理图7.23 图 2-6 飞行时间传感器原理图8.25 图 2-4 环境空间数据采集示意图9.26 图 2-7 惯性测量单元原理图10.28 图 2-8 光波导原理图11.33 图 2-9 Micro OLED 结构图12.34 图 2-10 AMOLED 结构图13.35
25、 表 3-1 空间计算产业链.37 表 3-2 空间计算专利被引排名.47 表 3-3 空间计算芯片公司核心技术.47 表 3-4 空间计算光学器件公司核心技术.48 表 3-5 空间计算显示屏公司核心技术.51 表 4-1 国际公司产品优劣势分析.56 表 4-2 以空间计算为概念的企业融资情况.58 表 4-3 以混合现实为概念的企业融资情况.61 表 5-1 产业链环节高校团队研究内容.65 1 一、空间计算概述一、空间计算概述 2023年 6月 6日,在 WWDC 2023 开发者大会上,苹果 CEO蒂姆库克说:“今天标志着计算技术新时代的开端。如同 Mac 将我们带入个人计算时代,i
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