擴展現實產業勢頭強勁！未來如何發展？

（來源：科創中國）

目前，擴展現實（XR）研究正朝着全產業鏈協同發展的方向邁進，有望構建技術先進、產品豐富、服務優質、應用廣泛的高質量產業發展格局。本文綜述了擴展現實（XR）研究關鍵技術的進展。剖析了核心軟件與內容創作，以及行業應用的深度融合過程中，存在的瓶頸問題。因此提出了應加大對芯片、顯示技術等關鍵領域的研發投入，豐富內容創作生態，深化和拓展行業應用場景，強化產業鏈上下游協作，並完善相關標準體系的建議。

2024年，擴展現實（XR）研究呈現全方位發展態勢。硬件側，顯示技術取得顯著性突破，設備推陳出新，人工智能（AI）+增強現實（AR）眼鏡帶來多模態智能交互體驗與交互方式的革新。軟件側，XR操作系統開源化競爭推動行業生態朝着更開放、多元的方向發展。內容側，多元化大空間文旅項目的興起為XR內容創作生態發展注入新動力。我們選取了2024年XR產業相關代表性研究進展，對部分關鍵技術和未來發展趨勢進行分析和展望。

1、硬件側

2024年，XR硬件領域發展迅猛，在顯示技術、AI融合及交互方式等方面取得突破性進展，有力推動行業邁向成熟實用階段。

1.1 單色Micro LED技術升級AR眼鏡體驗

自2012年索尼公司推出微發光二極管顯示（Micro LED）芯片，眾多機構紛紛投入該技術的研發及應用探索。Micro LED技術有效規避了液晶自身不發光、有機發光二級管（OLED）壽命短等傳統顯示缺陷，同時具備高發光效率、高穩定性、低功耗等顯著優勢，被視作最具潛力的下一代新型顯示與發光器件之一。近年來，單色Micro LED已成為AR眼鏡主流的微顯示方案。

2024年，單色Micro LED技術在體積、重量、功耗及亮度等關鍵性能指標上取得了新的突破，如：上海顯耀顯示科技有限公司（JBD）推出Micro LED單色光引擎「蜂鳥Mini Ⅱ」（圖1）。從整體進展來看，單色Micro LED技術正朝着極致輕薄、高亮度、低功耗方向不斷演進，持續提升AR眼鏡的使用體驗。

（圖片來源：JBD官網）

1.2 單片全綵Micro LED技術新突破

Micro LED芯片從單色向單片全綵升級，是行業發展的必然趨勢，但技術成熟度、工藝複雜性及量產難度成為橫亙在前的挑戰，也吸引各大芯片廠商集中力量攻堅。當前，除已實現量產出貨的棱鏡合色方案外，單片全綵Micro LED技術方案還涵蓋量子點、三色堆疊、單片外延等不同技術路徑。2024年，多個科研團隊及企業在不同技術路徑探索上取得顯著效果。

棱鏡合色方案是將紅、綠、藍單色微顯示面板分別附着於3個不同面，通過光學合色實現全綵顯示效果。2024年9月，JBD基於RGB 3色面板合光方案，推出「蜂鳥Ⅰ」彩色光學模組，併發布業內首個光波導畫質矯正方案ARTCs。該方案有效提升亮度均勻性與色彩準確性，顯著減輕彩虹效應，大幅降低環境光對AR眼鏡顯示效果的干擾，實現室內外全場景應用（圖2）。

（圖片來源：網易號）

量子點全綵Micro LED技術方面，鐳昱光電、鴻石智能、思坦科技等企業取得突破。鐳昱光電科技（蘇州）有限公司通過氮化鎵（GaN）與量子點材料及工藝優化，發佈量產級PowerMatch 1系列單片全綵Micro LED微顯示屏（圖3），為全綵Micro LED領域重要進展。

（圖片來源：Raysolve官網）

整體而言，Micro LED顯示屏正加速朝着超高亮度、高環境對比度、高分辨率及小體積方向發展，以更好適配陣列、衍射光波導需求，小型化、輕量化、智能化、立體化、高畫質及低功耗已成為其核心迭代方向。

1.3 搭載4K Micro OLED顯示屏成為XR頭顯新趨勢

微型有機發光二極管（Micro OLED）顯示憑藉高分辨率、快速響應速度以及低功耗等特性，在XR領域備受青睞。2024年，搭載4K Micro OLED顯示屏成為XR頭顯領域的全新發展趨勢。

國內，創維數字股份有限公司與深圳納德光學有限公司積極佈局。創維數字發佈的MR Pancake 2一體機（圖4（a）），具備單眼4K、雙眼8K（3552×3840×2）的高分辨率，並支持雙目彩色透視功能。納德光學GOOVIS推出的XR頭顯（圖4（b）），實現3840×3840×2超高分辨率，顯示效果極為清晰、細膩。

（圖片來源：今日頭條、和訊科技）

國外，索尼公司於2024年12月推出具備空間內容創作功能的混合現實（MR）頭顯，實現單眼4K、雙眼8K分辨率，還配備左右手異形設計的指點控制器以及造型獨特的戒指控制器（圖5（a））。用户佩戴頭顯時，可同步使用控制器、鍵盤等輸入設備對3D模型進行編輯與塑造（圖5（b）），為用户帶來沉浸式視覺創作體驗與高效創作效率。設備還具備「視頻透視」功能，允許用户在虛擬與現實場景間自由切換。

（圖片來源：今日頭條）

綜合來看，這些搭載4K Micro OLED的XR頭顯，以高分辨率和高像素密度為用户提供清晰視覺體驗，不同產品在顯示精細度、功能體驗、佩戴舒適度等方面各有優勢，共同推動XR頭顯向高端化發展。

1.4 AI+AR 眼鏡成新風向

2024年，眾多品牌廠商敏鋭捕捉到AI+AR的發展機遇，積極佈局該領域，在追求輕量化、舒適性的同時，深度融合AI技術，為用户打造個性化、智能化的多模態交互體驗。

國內方面，珠海莫界科技有限公司率先推出極致輕量型全綵AI+AR眼鏡（圖6（a）），運用Micro LED技術與首創的樹脂衍射光波導技術全新超薄架構，實現全綵光學顯示，畫面清晰純淨。該產品作為首款創新性搭載AI交互系統的AR眼鏡，大幅提高了用户獲取信息的效率，引領行業發展方向。雷鳥創新技術（深圳）有限公司發佈消費級AI+AR眼鏡X3 Pro，集成手勢交互、眼動追蹤功能以及AI大模型能力，續航較前代提升近半，入眼顯示亮度翻倍，兼具高清晰度與高亮度，適配現實場景使用。Rokid與暴龍科技有限公司聯名推出新一代AI+AR眼鏡Rokid Glasses（圖6（b）） 。谷東科技有限公司發佈Star1和Star1S2款AI+AR眼鏡，分別適用於辦公和娛樂場景。深圳影目科技有限公司推出採用全綵Micro OLED+陣列光波導方案的INMO AIR3（圖6（c）），分辨率、視場角、刷新率等關鍵性能較上代產品大幅提升。

（圖片來源：VR陀螺網站）

國外，美國社交媒體公司Snap發佈集成OpenAI多模態大模型的第5代Spectacles AR眼鏡（圖7（a））。該眼鏡採用Micro LED+光波導方案，通過搭載的Snap OS系統，用户能以語音、手勢切換主菜單、控制AR特效（圖7（b）），還可以基於AI實現精準的語音指令響應與多人交互體驗（圖7（c））。

（圖片來源：The Verge；Snap官網）

Meta公司推出AI+AR眼鏡Meta Orion。它採用Micro LED+光波導分體式無線設計，由98 g的Orion眼鏡、獨立計算單元Compute Puck（需在15英尺內）和肌電圖（EMG）腕帶構成（圖8（a））。用户可打開多任務窗口（圖8（b））、藉助Meta AI識別物體（圖8（c）），還能與其他用户共享AR空間互動（圖8（d））。

（圖片來源：The Verge網站；Meta產品發佈會）

國內外以上AI+AR眼鏡產品，在重量、顯示性能、AI及交互功能、續航等方面各具優勢，參數對比如表1所示。這些產品展現出AR智能眼鏡正朝着高分辨率、全綵顯示、自然交互等方向發展，功能持續拓展，應用場景日益豐富。

表1 2024年國內外AI+AR眼鏡性能參數對比

1.5 XR設備交互方式革新

2024年，XR設備交互方式迎來新一輪變革，多款設備引入可穿戴智能指環或腕帶交互。

1月，北京凌宇智控科技有限公司（NOLO）發佈MR頭顯NOLO SONIC 2 Pro，搭配業內首款量產XR交互指環NOLO Air Ring（圖9（a））。10月，蓮偶科技推出適配虛擬現實（VR）和AR眼鏡的L−Ring 2（圖9（b）），搭載先進算法與AI芯片，無需攝像頭與高算力圖形支撐，能精準識別超80種複雜手勢，具備多項商務功能。12月，Meta公司的AR眼鏡Orion創新性配備編織材質的肌電圖（EMG）腕帶（圖9（c））。Orion腕帶彰顯AR智能設備小型化潛力，開創更自然的AR交互方式。

（圖片來源：搜狐網；The Verge網站）

從行業整體來看，未來XR設備交互將朝着智能、自然、直觀方向發展。基於AI的語音、手勢、眼動、觸摸等多模態智能融合交互，配合智能手錶、手環、神經腕帶、交互戒指等可穿戴設備，將大幅減少用户學習成本，讓交互過程更加貼合人類自然行為習慣，實現自然、流暢、直觀的交互體驗，進一步提升XR設備的使用感受與應用價值。

2、軟件側

2.1 XR操作系統進入開源化競爭

2024年，Meta宣佈開放Horizon OS，谷歌推出專為XR設備打造的Android XR操作系統，雙方攜手頭顯製造商，拉開XR操作系統開源化競爭序幕。

Meta Horizon OS更新，優化鍵盤追蹤、即時放置面板等功能，助力開發者高效構建、營銷應用，提升用户體驗。更新后的Tracked Keyboard應用程序編程接口（API），藉助通用鍵盤檢測模型，可識別用户周邊幾乎所有鍵盤（圖10（a）），並檢測手靠近鍵盤的動作（圖10（b）），為開發者拓展創意空間。

（圖片來源：Meta網站）

即時放置（即raycasting）功能，作為無需場景模型的基礎場景理解機制，藉助先進空間分析算法，使開發者能繞過系統常規「空間設置」流程，在混合現實場景高效精準放置面板（圖11（a））等對象。該功能已集成至MR實用工具包（MRUK），為用户提供便捷操作體驗。MRUK創新引入可破壞網格功能，開發者藉此能構建複雜網格結構（圖11（b）），靈活隱藏或移除應用內對象與內容（圖11（c）），極大拓展MR遊戲玩法設計空間，可實現探尋隱藏寶藏、開啟神祕門等趣味玩法。

（圖片來源：VR陀螺網站）

場景裝飾器（scene decorator）是MRUK中又一高效工具，支持開發者用豐富資產精細裝飾MR場景。開發者能依場景需求，以隨機或統一方式在物理空間智能選擇（圖12（a）），精準放置預製件（圖12（b））、3D模型等資產適配場景佈局，提升MR場景視覺豐富度與沉浸感。

（圖片來源：VR陀螺網站）

谷歌AI助手Gemini入駐Android XR，提供智能規劃、實時導航（圖13（a））、實時翻譯（圖13（b））、研究輔助、任務指導等多元服務。基於Android XR，用户能在虛擬大屏幕觀看YouTube視頻，通過Google Photos瀏覽3D圖像（圖13（c）），在Google Maps體驗沉浸式導航，在Chrome實現多任務處理（圖13（d）），暢享豐富娛樂與辦公體驗。

（圖片來源：The Keyword）

至此，XR操作系統形成以Android XR、Meta Horizon OS和蘋果Vision OS為主導的競爭格局，各方將在技術、生態、應用等維度展開激烈角逐，推動XR行業加速發展。XR操作系統開源化有望重塑現有行業生態，促使廠商強化合作與競爭，構建更開放、多元的生態系統。

2.2 3D掃描及文件傳輸取得輕量化突破

3D圖像數據文件格式是構建沉浸式交互體驗的核心基礎，也是實現跨平臺及設備兼容性的重要支撐。當下，基於XR的3D圖像數據文件格式存在眾多相關標準。豐富多樣的3D圖像數據文件格式為XR內容創作者提供了充足選擇，有力推動了XR內容創作生態的繁榮發展。

2024年，Niantic公司發佈全新開源3D圖像數據文件格式「.SPZ」。該格式藉助「3D Gaussian Splatting」（3D高斯潑濺）掃描技術，可將獲取的數據壓縮至傳統數據的1/10，很大地便利了智能手機上3D掃描數據與應用程序間的共享。目前，「.SPZ」已應用於Niantic的免費3D掃描應用Scaniverse中，用户可通過該應用即時處理並共享智能手機捕獲的3D掃描數據（圖14）。

（圖片來源：今日頭條）

在圖像數據文件傳輸場景下，標準化對於保障數據高效、穩定流轉起着核心作用。2024年6月15日，廣東省數字化學會聯合30多家單位、90多位專家制定的《三維CAD模型輕量化格式》團體標準（T/DISA1011—2023）正式施行。此標準填補了國內該領域標準的空白，構建了統一且可擴展的三維CAD模型輕量化格式體系。

3、內容側

自2023年大空間文旅項目《消失的法老》推出以來，基於LBE（區域性娛樂場所）的XR大空間文旅項目迅速崛起，截至目前數量已近百個，成為2024年XR內容領域的新熱點。這些項目廣泛取材於中外知名文旅IP，構建出多樣化的沉浸式探索場景，極大地豐富了用户體驗。

3.1 基於揹包設備的VR大空間文旅體驗

基於揹包設備的VR大空間文旅體驗，多采用PICO、HTC、Quest等主流VR設備，連接高性能揹包電腦，用户可在室內自由遊走，暢享大空間虛擬場景。《敦煌：沙海謎窟》便是該模式下的典型代表項目。

該項目由PICO、沙核科技、維魔科技等多個公司聯合打造。基於PICO VR頭顯和高性能揹包電腦（圖15（a））的高精圖形處理能力，項目採用影視級互動敍事超級空間技術，成功地將逼真的場景與宏大的視覺藝術無縫融合。項目中的場景與人物細節（圖15（b））都極力還原歷史風貌，增強用户體驗時的代入感。體驗者能以第一人稱視角沉浸式漫遊月牙泉（圖15（c））、深入探祕莫高窟（圖15（d）），亦能於虛擬夜遊市集中感受煙火氣息，還可以化身為故事主人公，與劇中角色並肩作戰，體驗一場跨越千年的時空之旅。《敦煌：沙海謎窟》憑藉全沉浸體驗，生動還原壁畫原貌與細節（圖16），既能為用户帶來豐富的視覺享受，又能助力無緣細觀真跡的遊客增進認知，以數字化形式推動文物的保護與文化傳播。

（圖片來源：網易）

（圖片來源：網易）

3.2 基於XR頭顯的大空間文旅體驗

基於XR頭顯的大空間文旅體驗無需揹包電腦，用户僅佩戴XR頭顯，就能在室內暢享大空間虛擬場景。如《秦潮覺醒》與《一夢入大唐》等代表性項目，為用户帶來便捷且沉浸的文旅新體驗。

《秦潮覺醒》是上海元拓境科技發展有限公司自主研發的一款大空間沉浸式體驗項目，體驗者佩戴上Pico 4 Ultra Enterprise頭顯（圖17（a）），就可瞬間穿越到2000多年前的秦朝地宮，逐一參觀面前的文化瑰寶（圖17（b）），體驗360°的視覺盛宴（圖17（c）），在里面可以觸摸古老的文物，與各種奇珍異獸互動（圖17（d）），逐步解開謎題、激活壁畫和推開沉重石門，與古人進行一場跨越千年的對話。

（圖片來源：新浪微博）

沃達全宇宙與凌宇智控科技有限公司（NOLO）聯合打造的數字文旅項目《一夢入大唐》是現代科技與活化歷史的一次全新嘗試。體驗者佩戴NOLO自研空間計算設備SONIC2高清頭顯，在引導者的解説下，可觀賞《凌煙閣二十四功臣》《昭陵六駿浮雕》等傳世名作（圖18（a））；還能與家人、夥伴一同搭乘銅鎏金馬車，穿梭湍急的水銀河，邂逅大唐名將激烈爭鬥的場景（如圖18（b））；亦能乘坐鸚鵡車飛越秦嶺，環遊長安古城領略美景（圖18（c））；甚至可能機緣巧合闖入神祕昭陵（圖18（d）），實現與古人的跨時空對話。

（圖片來源：騰訊網）

3.3 基於MR設備的新型大空間文化體驗

基於MR設備的大空間文化體驗，無需額外搭建大空間場景。設備內置的高精度傳感器與攝像頭，能夠將極為逼真的視覺效果無縫融入現實環境，大幅提升體驗的真實感、互動性及趣味性，為用户打造虛實融合的獨特文化體驗。

2024年，北京意景技術有限責任公司與重慶幻景數研科技有限公司創新性地打造了全球首個線下MR大空間體驗項目《ASTATION 山海空間》。用户佩戴2024年蘋果公司發售的Vision Pro MR設備，遊覽10余處1∶1還原的VR巨型奇觀，感受上古神話場景，如天柱不周山、女媧、旋飛的精衞及《山海經》中的各類奇珍異獸（圖19）。用户通過主動探索場景、參與互動體驗，能夠深入洞悉傳統文化內涵，激發強烈的情感共鳴，有力推動傳統文化在數字化時代的廣泛傳播與深度傳承。

（圖片來源：百度）

3.4 基於智能手機的雲化大空間文旅體驗

在2024年，廈門市人民政府攜手中國移動咪咕公司打造的「鼓浪嶼元宇宙」（簡稱「鼓元」），開拓性地以手機作為切入點，深入探索「雲化」 大空間文旅體驗模式，極大地豐富了大空間文旅生態體驗的多樣性，為該領域的發展注入全新思路。

在「鼓元」的線上數智空間內，用户能夠創建專屬的數智形象，隨時自由穿梭至鼓浪嶼的各個景點（圖20（a）），聆聽金牌數智導遊「小蘑菇」（圖20（b））的精準解説，深度探尋鼓浪嶼的文化底藴。在線下場景中，用户可跟隨AR導遊開啟鼓浪嶼深度遊覽（圖20（c））；還能在首個鼓浪嶼主題XR大空間《琴島奇遇》中，解鎖沉浸式文旅體驗新玩法。

（圖片來源：新浪網；VR陀螺）

「鼓元」線上空間依託線下實景高精度掃描技術，運用先進的3D建模手段，以1∶1比例復刻了77處核心景點建築（圖21（a）所示）。這一數字化構建成果，為遊客提供了靈活的遊覽體驗——若遊客在實地旅行中未能遍覽所有景點，可在線上空間輕松彌補遺憾（圖21（b））。用户通過探索收集虛擬寶藏，最終可合成專屬藝術卡片（圖21（c）），提升了旅行的趣味性與氛圍感，豐富遊客的文旅體驗。

（圖片來源：VR陀螺網站；元力社）

3.5 基於VR一體機的LBE互動電影體驗

西安XR電影產業基地推出的LBE XR互動電影體驗項目《漢陽孤軍》（圖22（a）），基於VR一體機打造。項目選用Meta Quest 3一體機頭顯方案，搭配卓越的引擎優化技術與全景視頻渲染技術，用户無需揹負電腦揹包或依賴PC串流，避免了沉重負擔與操作不便，在暢享PC級畫質的同時，獲得全無線的輕量化便捷體驗（圖22（b））。影片依託Meta Quest 3提供的API功能，實現了精準的全身動作捕捉。這不僅使觀眾在觀影時能自由移動並與影片內容互動（圖22（c）），還增添了線下娛樂的社交屬性，大幅豐富觀影體驗，讓其更具趣味性。該項目從視覺與觸覺多維度，為觀眾帶來超越傳統IMAX影院的震撼交互式體驗。

（圖片來源：西部網；百度）

4、建議

4.1 聚焦關鍵技術攻堅，錨定性能躍升方向

2024年，XR產業關鍵技術取得進展，但仍需大力投入高性能芯片、先進光學顯示器件等關鍵硬件研發，持續優化XR設備性能與體驗。

4.2 深挖內容創作潛力，引領多元內容創新走向

2024年，LBE大空間文旅項目已呈現多元化發展態勢。后續應激勵研究人員創作更多橫跨教育、醫療、文化、藝術、工業等多領域，兼具創新性與教育價值的XR內容，滿足不同用户羣體的多樣需求。同時，構建完善的XR內容分發平臺與渠道，加強版權保護與管理，保障創作者合法權益，積極探索雲存儲與雲渲染服務，優化用户獲取和分享高質量XR內容的體驗流程。

4.3 拓展行業應用版圖，驅動跨界融合創新發展

目前，XR技術已在工業、教育、醫療、文旅等領域廣泛應用，構建起行業應用版圖。未來研究應深化其在這些重點行業的應用，解決行業痛點，提升生產效率、教學質量、醫療水平與旅遊體驗，如工業的遠程協作、教育的沉浸式學習等。此外，探索其在智慧城市、智能交通、數字孿生等新興領域的潛力，為城市管理、交通規劃、建築設計等提供創新方案與決策依據，拓寬XR行業發展邊界。

4.4 築牢產業鏈協作基石，打造協同創新生態體系

研究人員需積極推動XR產業鏈上下游企業緊密合作，構建產業聯盟與合作共同體，以此實現資源共享與優勢互補，有力驅動產業發展。同時，大力鼓勵XR領域的創新創業活動，培育具有核心競爭力的創新型企業，為行業發展注入全新動能。此外，積極參與國際XR標準的制定與推廣，提升中國在該領域的國際話語權。通過加強與國際先進企業、研究機構的合作與交流，引進國外先進技術與經驗，加速中國XR產業的國際化進程。

4.5 提速標準體系建設，護航產業規範穩健前行

當下，XR產業標準體系建設尚處於逐步完善階段，部分關鍵領域標準存在缺失或不統一的情況。后續應加快制定XR產業基礎通用標準，涵蓋硬件設備性能指標、接口規範、安全要求，以及軟件開發規範、數據格式、兼容性標準等，為產業穩健前行築牢根基。

5、結論

2024年，XR產業展現出全方位蓬勃發展的強勁勢頭。中國XR產業在光學、顯示等硬件核心技術上取得關鍵突破，但在覈心軟件、內容創作及行業應用融合發展中，仍面臨諸多核心難題。后續需持續加大關鍵技術研發投入，豐富內容創作生態，深化並拓展行業應用範圍，強化產業鏈協作以完善產業鏈生態，加快相關標準的制定、規範與推廣工作。通過實現多方位、多層面生態協同發展，構建技術、產品、服務與應用協同繁榮的高質量產業發展新格局。

本文作者：範麗亞、王梅、馬介淵

作者簡介：範麗亞，西安交通大學城市學院計算機學院、物聯網智能感知交互平臺陝西省高校工程研究中心，教授，研究方向為 VR/AR 技術及產業。

文章來源：範麗亞, 王梅, 馬介淵. 擴展現實研究關鍵技術及發展趨勢[J]. 科技導報, 2025, 43(17): 107−121.

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