Vision Pro 的 8 年历程：只有苹果才能这样造产品
没有先知，全球最大科技公司如何用钱创新。
文丨贺乾明 黄俊杰 邱豪
编辑丨黄俊杰 龚方毅
GPS 是为了让核潜艇准确发射导弹；芯片（集成电路）是为了让核导弹飞向正确目标；互联网是为了确保核弹落地后，通信还能继续；就连汽车发布会上总会提一句的 HUD 抬头显示器，也是战斗机飞行员用了 60 多年的老技术。
以上就是今天我们用到的很多先进技术的宿命：它们先是为了军用而生，然后才变成民用。因为只有军事或者航天之类的政府工程才能负担如此昂贵的、前沿的、为了效果可以尽其所能的投资。
于是当苹果今天凌晨发布 AR 头戴显示器 Vision Pro 的时候，多少会有点令人疑惑——这样的东西难道不是应该先用在什么战斗机或者太空船上么？
12 个摄像头、5 个传感器不间断扫描周围环境，实时将你身边的环境按原样搬进虚拟空间；
画面由两块小小的 micro-OLED 显示屏投射到你的视网膜上。每一块都堆积了比 4K 电视还要多的像素；
不需要任何控制器，眼神和手势就能完成一切操作，有足够多的传感器追踪你的一举一动；
一颗 Mac 电脑同款的 M2 芯片不足以驱动它，还需要再塞一颗新研发 R1 芯片完成实时运算，用两个风扇散热；
戴上之后，它会识别你的瞳孔，确认身份。
半年之后，Vision Pro 才会在美国开卖——延续了第一代 iPhone 的发布的节奏——部分为了给开发者时间推出应用，部分因为产能限制。根据一家苹果核心供应商人士向《晚点 LatePost》提供的信息，Vision Pro 今年最多生产 20 万台。
很难说这样的头戴设备就是人与数字交互的未来。毕竟，3499 美元（约 24800 元）的价格实在令人望而却步，苹果以及整个消费电子行业也需要相当时间才可能将同等体验的产品从有点吓人的数字降到大众能接受的水平。
Vision Pro 也没有初代 iPhone 那样几乎人见人爱的产品定位——《华尔街日报》当年评测文章的标题叫《耶稣手机》（The Jesus Phone）。
Vision Pro 是一个极端依赖技术和供应链积累的勇敢尝试，在目前只可能来自苹果。2000 多名苹果设计师、工程师带着几万名遍布中美日的供应商研发生产人员，花去 8 年人生和数十亿美元。这一切，只是为了让消费者在家虚拟一块 150 寸屏幕看电影、玩游戏，或者在办公室投出 3 个应用处理工作。
一家商业公司，不靠政府订单、也不用霸占稀缺资源，仅仅卖产品给消费者就能支撑这样的投入、调动这样的全球供应体系，推动技术的进步和大规模生产，让个人生活多一些便利。足见不论怎样的曲折，世界还是前进了一点。
锁定简单但关键的需求，不计时间、不计成本去实现
8 年前，人们生活在一个更轻松的世界——特朗普是美国大选里的喜剧角色、贸易战是冷战时期的遥远记忆，而冠状病毒的代表还是早已绝迹的 SARS。
巴塞罗那的通信展上，几百名媒体记者、公司代表戴上三星发放的 VR 显示器，沉浸于简陋而新奇的画面。无人注意到 Facebook CEO 马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）快步走过，构成 21 世纪名画《VR 时代的富人和穷人》。
2016 年 2 月，MWC 国际通信展，扎克伯格在三星的会场发表主旨演讲。他已经在 2014 年收购了虚拟现实设备公司 Oculus。图片来自 Facebook。
从 2014 年扎克伯格收购 Oculus 开始，VR 狂热已经持续一年多。光美国就有上百家初创公司拿到融资，做头戴设备、做全景相机、做游戏，誓将人类带入无数科幻作品畅想过的未来世界。
Vision Pro 立项于这一轮狂热的顶峰。乔布斯的老搭档、时任苹果首席设计师的乔纳森·艾维 (Jonathan Ive) 在 2015 年 2 月接受《纽约客》采访时嘲笑说，把计算机绑在脸上是个错误的选择 [1]。半年后，苹果挖来杜比实验室产品和技术负责人迈克·罗克韦尔（Mike Rockwell），负责机密项目，研究如何将计算机绑在脸上。
期间扎克伯格推出了一代又一代 VR 头盔，但一直没有解决一些基本问题：太重，无法长时间佩戴；屏幕清晰度不够、刷新率也不够，不到 30 分钟就会头晕。2017 年，虚拟现实的从业者已经多过它的用户。
罗克韦尔原本希望沿着扎克伯格的路径，做一个功能和体验都远超同行的 VR 设备。这个建议在立项阶段就被艾维和库克否决，两人都希望新产品能改变人与世界交互的方式，但不应该像《攻壳机动队》里的凡人一样，无视周遭环境，封在头盔里娱乐至死。
库克常戴不足 30 克重的 MYKITA 眼镜。今天的技术不足以造出这样轻便、高画质的 AR 设备。罗克韦尔的解决办法是，以 VR（虚拟现实）的方式实现 AR（增强现实）：
戴上 Vision Pro，用户眼前依然是两块屏幕，看不到外面。但 12 个摄像头、激光雷达和红外传感器捕捉外部画面，实时渲染出实景一般的图像呈现在屏幕上，让人有看穿屏幕的错觉。旋转 Vision Pro 右上方的旋钮，就能从以假乱真的外部世界（AR）切换到沉浸的虚拟空间（VR），比如坐在丛林里看恐怖片。
与此同时，苹果还在设备外部加了一块的弧形屏幕，用来显示传感器收集到的用户眼部画面，做出透视的效果。苹果将其称为 EyeSight。
Vision Pro 内外布满摄像头等传感器。上方是 Vision Pro 外部情况，有 8 个高清摄像头、2 个景深相机、1 个激光雷达。下方是 Vision Pro 内部情况，有 4 个红外摄像头和一圈 LED。图片来自苹果。
Vision Pro 会在外置屏幕上模拟用户眼部画面。图片来自苹果。
为了在 VR 设备上做出一款 AR 眼镜，苹果连续收购了十几家有相关人才和技术的创业公司，自行开发了新处理器、光学镜片模组、操作系统、应用开发平台等关键组件。到研发后期，苹果每年都在这个项目上投入 10 亿美元。
堪比 SpaceX 造火箭的投入，只为了解决一些特别基础的需求：
让设备更轻。目前较轻的头戴设备一般 400~500 克。苹果一度提出过 150g 重的头戴设备方案，目标是让人连续佩戴 8 小时。但苹果并没有透露 Vision Pro 的重量，只是强调用了更轻的材料，比如用透气的织物做头带、外接电池。
让画面更真实。苹果搭配了十多个高清摄像头、激光雷达等传感器获取周围的环境，自研两款芯片处理这些图像；定制 4K 分辨率、每秒刷新 120 次的 micro OLED 屏幕显示图像，再经过优化的三层镜片折射，让图像更逼真、通透，最终传递到人眼的视网膜上。VR 行业常用每 1° 视野中像素点（角分辨率，PPD）综合评判头戴设备的显示效果，达到人眼的效果需要到 60。现在的设备普遍只有 20 左右，而 Vision Pro 做到了 40。
让操作更简单。现在的头戴设备几乎都要用控制器操控，苹果认为这是 “恼人的工具”，收购多家面部追踪公司，用多个传感器实时追踪人眼和手势——视线就是鼠标、两指一掐就是点击。
让近视眼有更好的体验。现在近视用户使用头戴设备，要么戴着眼镜把脑袋挤进去，要么贴上近视镜片。苹果是为数不多在发布会上介绍近视用户怎么用设备的公司，它与蔡司合作定制了适合 Vision Pro 的近视镜片，吸附到设备上，可以保证完美的体验。
一位参与 Vision Pro 研发的前苹果制造工程师告诉《晚点 LatePost》，对于工业设计师确定的参数，负责制造团队基本没有任何发言权，必须想尽一切办法去实现。
具体到近视镜片的硬件模组上，苹果会与供应商一起制定切割镜片的方案，尽可能提前想到用户可能会遇到的极端情况，比如确保磁吸模块能适应不同度数（厚度）的镜片，每个细节都会经过数百上千次的调试，扩大视力矫正范围的同时，不影响显示屏性能或视线追踪的准确性。
如果选定的供应商无法生产出符合要求的零部件，苹果的第一选择是派驻多名员工高度介入，花几个月改进生产过程，“横竖都达不到设计团队要求时，才会考虑改方案”。
而在核心技术上，苹果更是无限投入。在同行还普遍使用与手机相同的 LCD 和 OLED 屏幕时，Vision Pro 已经用上了定制的 4K 分辨率 micro-OLED 屏幕，根据中金公司李澄宁等人的分析 [2]，这能解决 AR/VR 设备中有关显示的大多数问题，比如分辨率低、容易头晕等。
而供应商索尼对每块屏幕报价超过 300 美元，一对屏幕已经贵过市面上大多数 VR 设备 [3]。
苹果也会积极投资，参与新技术研发。据日本经济新闻报道，苹果 2021 年就在中国台湾成立实验室，从当地和日本雇佣数十名屏幕专家，与台积电合作研发 micro-OLED 屏幕，并组建了产线试生产 [4]。
为了最关键的用户体验，苹果甚至会在临近产品发布时更改方案。据多家媒体报道，到 2018 年，罗克韦尔的 Vision Pro 已经基本完成，准备在次年发布。
当时，罗克韦尔开发了一个类似电脑主机的基站，放在室内为头戴设备提供算力支持，负责把内容无线传输到设备中。他做出了一个极其轻便、算力极强的产品，也不用考虑散热问题。
但到了这年底，罗克韦尔的设计再度被推翻。艾维认为不应该把用户限制在特定的范围内。据彭博社报道，艾维与罗克韦尔在产品上的对抗持续了数个月。最后，库克站在了艾维这边 [5]。
罗克韦尔需要砍掉基站，尽可能把所有元器件集成到头戴设备中，并保证产品足够轻便，体验足够好。他又得到三年时间。2019 年 10 月，罗克韦尔与团队成员开会，宣布 2022 年发布新品，并分享了如何解决散热问题的思路 [6]。
散热较差是苹果将高算力芯片塞进头显中带来的直接问题。直到 2022 年，罗克韦尔与苹果董事会成员展示成品时，散热问题也没有解决，不得不延期发布产品。在发布会上，苹果展现出来的最终解决方案是加上两个风扇帮助散热。
前述苹果 Vision Pro 团队前员工告诉《晚点 LatePost》，他感受最深的是苹果对设备细节的关注。2021 年底，一个硬件模组到了量产前最后一个步骤，需要评估最终的质量。
苹果测试它从一米、两米、五米的高度掉下来后情况怎样。最后发现，设备从五米处掉落后，包裹镜片的塑料框有万分之一、二的概率会裂开。
“从副总裁到基层，整条线上的所有人都介入了，重新设计方案，供应商也重新调整。” 他说。临近产品发布，苹果和供应商的工程师们加班、熬夜去解决这个问题。
一个没有工厂的企业，一年花 100 亿美元买设备推动制造技术
乔布斯时期，苹果可以很低成本找到关键技术并突破。2003 年，苹果一个 6 人交互设计团队做了一个概念设备，两根手指在屏幕上点点画画，就能拉动网页、放大图片。这就是后来的多点触控，今天每个人在手机上的操控界面。
当时苹果刚走出 2000 年纳斯达克崩盘的谷底，工程师们多年不换电脑，多点触控技术在 Windows PC 上完成。但乔布斯组织起 200 多人团队，逼着他们把触控的电脑先做到 iPad 的尺寸，再做到了 3.5 英寸屏幕上，成为 iPhone，彻底改变了我们世界的运作方式，为一代互联网公司搭起创业基础设施。
微软研究院的工程师差不多在同期给董事长比尔·盖茨（Bill Gates）演示了多点触控技术。最后在 iPhone 发售前一个月，微软发布了一台桌子大小的触控电脑——Surface Desk。
微软 2007 年发布的 Surface，运行一个定制版的 Windows Vista 操作系统。
乔布斯去世后，艾维成为库克以外最重要的管理者。但这位传奇设计师没有乔布斯的天赋，在他的主导下，Apple Watch 瞄准了时尚市场，推出售价 10000 美元的金表，并在苹果店搭出一套复杂的三步试戴流程 [11]。惨淡销售后，Apple Watch 从第二代开始调整方向，改为 iPhone 运动配件，逐渐走向成功。
库克更为自知。2009 年，当时还是苹果首席运营官的库克代替癌症病情恶化的乔布斯参加财报电话会。分析师问他的第一个问题是 “在没有乔布斯的情况下，苹果将如何运作”。
“我们相信，要拥有和掌控我们所制造产品背后的主要技术，并且只进入那些我们能够做出重大贡献的市场。” 库克说 [7]。
2011 年成为苹果 CEO 之后，库克把每年资本支出（土地、工厂和生产设备）提高到上百亿美元——iPhone 发布那年的 7 倍多。
全世界范围，只有尖端的芯片制造工厂、造车车企才有如此大的资本支出。但苹果早在 2000 年前就关掉了全部自有工厂，之后除了盖新总部、研究造车外，也不怎么买地，却多年投入超过台积电、英特尔。
苹果每年这 100 多亿美元几乎都花在自己参与研发的生产设备上，再提供给合作的零部件供应商。目前苹果总计有 188 家供应商，其中一级供应商一般 20%-50% 的生产设备来自苹果。
在苹果声学元器件供应商瑞声科技，工厂里的所有控制软件和电脑是苹果公司的，企业内部的 ERP 流程管理系统也由苹果提供。瑞声的产线工程师经常接到苹果工程师的邮件，获得苹果的远程授权后去产线现场查看问题。“除了设备和工人是瑞声的，剩下的都由苹果控制。”[8]
即便是每个行业里最具影响力的巨头，也愿意为了获得 iPhone 的利润和苹果通力合作。2014 年拿下苹果大单之前，台积电推进芯片制造技术迭代的节奏并不规律，也不可预测。为了满足苹果每年更新 iPhone 处理器的需求，台积电每年都会推出新的制造工艺节点，并快速调试设备，稳定良率。
“当我们审视移动革命时，最大挑战是性能和功耗之间的权衡。当时的观点是你必须选择其中之一。” 苹果首席运营官杰夫·威廉姆斯（Jeff Williams）2017 年说，“得益于台积电、Arm 等公司的一起努力，我们没有必要权衡。”[9]
体现在苹果 Vision Pro 上，则是苹果在芯片上的全面领先。现在主流 VR 设备大多使用高通的 XR 2 芯片——这是高通以 2019 年发布的骁龙 865 手机处理器为基础，强化图形处理能力后的芯片。
Vision Pro 则搭载和最新一代 MacBook Air 同款的 M2 芯片，辅以一枚用来迅速处理、传输摄像头、传感器和麦克风数据的 R1 芯片。
根据多家媒体报道，苹果至少为 Vision Pro 从头研发过三款芯片，其 2020 年发布的 M1 芯片，就直接脱胎于为 Vision Pro 研发芯片的过程。一位长期关注 AR/VR 行业的分析师说，如果说苹果其他硬件设计超过同行三年，芯片方面领先高通 XR 2 远不止三年。
根据天风证券分析师郭明錤的报告，苹果第一代 Vision Pro 的核心组件大多来自单一的供应商，比如显示屏来自索尼，组装全部交给立讯精密，摄像头模组来自高伟电子等 [10]。
少量供应商参与，有助于苹果尽可能高效地研发新产品。“虽然 3500 美元的售价很高，但供应商成本压力很大，” 一名参与 Vision Pro 零部件供应项目的人士说，很多供应商今年亏钱做 Vision Pro，它们需要投入大量资源帮苹果做验证测试，提高良率。
《晚点 LatePost》从多位供应链人士处了解到，苹果 Vision Pro 预计 9 月到 10 月才能稳定量产，每月产能预计 7 万台左右，确实只能先备好，明年年初再卖出去。供应商们更期待 Vision Pro 的下一代产品，预计出货会达到数百万台。
但按照苹果管理供应链的风格，随着技术优化、新品出货量提高，它会从多个供应商处采购同一个零部件，以强化控制力。
根据 The Elec 报道，苹果正在与三星、LG Display 公司合作，推动它们加快研发现在只有索尼才能量产的 micro-OLED，为下一代设备做准备。
属于库克和苹果的冒险
苹果是一个深度控制供应链的科技公司，也是一个做着近乎奢侈品生意的品牌公司。这个品牌从 Mac、iPod、iPhone 等一系列革命性的产品开始，由每年对一款产品的全力投入所加深、来自 iPhone 上十年不变的圆角曲线这样的细节刻入脑海。
品牌的力量体现在利润率上。苹果最近一个财年的净利润率只是稍低于爱马仕和茅台，远高于路易威登母公司 LVMH。苹果的产品定价逼近奢侈品，但过三四年就得换新，于是每年给公司创造上千亿美元利润——全球只有沙特国营石油公司沙特阿美比它更赚钱。
这家公司实在是太过于赚钱，以至于人们会有一种错觉：iPhone 永远有人买，不受技术、产品或者经济波动左右，能够永远持续增长。但每年都得更新一次的 iPhone，并不是什么不得不买的东西。苹果每年都得想办法做得更好一点，否则整个公司的增长就会出问题。
其实没有第二个市值千亿美元以上的公司必须每年面对一次产品大考。石油、化工、银行、日化、航空之类自不用提。互联网巨头们要么垄断社交关系、要么垄断在线零售或者搜索。一次失误不会影响这些公司的前景。而苹果 2018 年 iPhone XS 系列销量滑坡，几周就损失超过 3000 亿美元市值——超过阿里巴巴的市值。
库克清醒地对待这个事实，连续十几年坚定地每年 100 多亿美元投入供应链，研究绝大多数消费电子企业无力触碰的新材料和新技术。人们总是需要一部手机，而苹果十几年上千亿美元的投资确保了它总是拿到最新的技术，不需要特殊的灵感，也能提高成功率。
这样的盈利能力支撑 Vision Pro 成为现实，但并不保证它成功。手机、手表、平板、电脑、耳塞都是确定的品类，苹果总能保证技术上领先对手数年。但 AR/VR 行业每年在各种补贴下也就卖几百万台。这不是在苹果和其他公司的产品中二选一的问题，而是用户要不要在头上戴一台显示器的问题。
苹果做了相当可观的准备。除了 8 年的硬件投入，苹果在软件上也准备了 6 年。2017 年，苹果发布 AR 应用开发套件 ARKit，之后每年迭代，通过 iPhone 和 iPad 上有限的 AR 功能吸引到了 1.4 万款相关应用。
Oculus 创始人帕尔默·拉奇 (Palmer Luckey) 认为，苹果令人乍舌的定价也是必须的，“它得让虚拟现实成为每个人都想要的东西，然后才会成为每个人都能负担得起的东西”。但高昂的价格则会影响家庭购买——一家四口一起看电影得买四个。
Vision Pro 作为第一代产品，也极致简单。虽然它的硬件足以支持更复杂的任务，但整场发布会苹果讲述地仅仅是随身携带一个超大屏幕看视频、玩游戏、办公的故事。简单、易于理解，但没有体现出特别的必要性，这需要开发社区弥补。
现在产品发布了。不出意外，这也将是蒂姆·库克任内推出的最重要新品。两三年后，我们将明了这究竟是不是下一代计算平台。
李梓楠对本文亦有贡献。
1957 年，人造物体第一次进入宇宙，绕着地球飞了三个星期。人类抬头就能在夜幕里看到一颗小小的闪光划过天空，与神话里的星宿并行。
这样的壮举跨越种族与意识形态，在全球各地激起了喜悦之情。但并不是我们可能猜想的那种为人类壮举所感动的胜利喜悦。根据政治哲学家汉娜·阿伦特（Hannah Arendt）当年的观察，人们的情绪更接近于一种等待多时的宽慰——科学终于追上了预期，“人类终于在摆脱地球这个囚笼的道路上迈出了第一步”。
人们总是根据技术探索，快速调整着自己对世界的预期。当科幻作家的一桩畅想变成现实，往往是技术终于追上了人们的预期，或者用阿伦特的话说，“科技实现并肯定了人们的梦想既不疯狂也不虚无。”
今天这样的时候，多一点梦想是更好的。
这也是《晚点 LatePost》启动 TECH TUESDAY 这个栏目的预期。我们希望在《晚点》日常关注的商业世界外，定期报道新的科学研究与技术进展。
这些可能关于一项前沿研究的进展、可能是对一个技术应用的观察，也可能是对一些杰出技术、乃至一个时代的致敬。
这个栏目将从科学与技术的角度出发，记录这个世界的多样变化。在这个旅途中，希望读者能和我们一起，对这个世界增加一分理解。
[1] 乔纳森·艾维接受《纽约客》采访
https://www.newyorker.com/magazine/2015/02/23/shape-things-come
[2] 中金李澄宁等人关于苹果 MR 设备的研报
https://mp.weixin.qq.com/s/dbHzCG5BROYmQnxMYO2F_A
[3] 索尼 micro OLED 产品的介绍页面
https://www.sony.com/en/SonyInfo/News/Press/201805/18-049E/
[4] 日本经济新闻关于苹果与台积电合作研发 micro OLED 的报道
https://asia.nikkei.com/Business/Technology/Apple-partners-with-TSMC-to-develop-ultra-advanced-displays
[5] 彭博社关于库克支持艾维反对基站设计方案的报道
https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-06-19/apple-team-working-on-vr-and-ar-headset-and-ar-glasses
[6] 关于苹果更新产品发售时间为 2022 年的报道
https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-01-21/apple-s-first-vr-headset-to-be-niche-precursor-to-eventual-ar-glasses
[7] 库克 2009 年在财报会上的回应
https://fortune.com/2009/01/22/the-cook-doctrine-at-apple/
[8] 关于瑞声科技与苹果合作关系的文章
https://mp.weixin.qq.com/s/cB6tSGahl7zxpGKryLXfRg
[9] 苹果首席运营官在台积电的发言
https://semiconductor.substack.com/p/the-apple-tsmc-partnership
[10] 天风证券分析师郭明錤的报告
https://reurl.cc/dDXq8D
[11] 来自《After Steve》，作者 Tripp Mickle
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