
2021 年(nian)元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)“元(yuan)(yuan)年(nian)”帶(dai)動載(zai)體 VR/AR 重回風口(kou),看好作為下一代智能終端(duan)的(de)(de)長期增長邏(luo)輯。終端(duan)層面(mian),Meta、蘋果、索尼等新(xin)品迭出,Pico、創維等國內公司積極布局催生國產化趨勢,龍頭(tou)動向激發市場(chang)對 VR/AR 及其零部件(jian)產業鏈的(de)(de)投資熱(re)情(qing);零部件(jian)層面(mian),技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)是核心驅動力,VR 頭(tou)顯因體驗升級(ji)有望加(jia)速放量,光波導等 AR 關鍵技(ji)術(shu)量產取得進(jin)展,促(cu)進(jin) AR 眼鏡商(shang)業落地進(jin)程。
本期的(de)智能內參,我們推薦光大證券的(de)報告《VRAR 性能提(ti)升(sheng)落地(di)加速》,全面分析(xi)VR/AR的(de)產業鏈。
來源 光大證券
原標題:
《VRAR 性能提升落地加速》
作(zuo)者:付天資(zi) 王贇?趙越(yue)
一、VR 性能迭代放量加速,AR 蘊藏潛力蓄勢待發
2021年成(cheng)“元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)元(yuan)(yuan)年”,大(da)(da)事件頻出(chu),市場關注度大(da)(da)幅提升。海外,“Facebook更名(ming)為 Meta”、“微軟收購暴(bao)雪”體現巨頭深耕元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)硬(ying)件及內(nei)容(rong)的(de)決(jue)心;國(guo)內(nei),“字節跳動(dong)收購 Pico”有(you)望開(kai)啟(qi)國(guo)產 VR 一(yi)體機終端大(da)(da)規模推廣的(de)序幕。VR/AR 作為元(yuan)(yuan)宇宙(zhou)時代(dai)信息(xi)的(de)入口和(he)載體,有(you)機會(hui)成(cheng)為下一(yi)代(dai)互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)智能終端,搶先布(bu)局硬(ying)件具備戰略意(yi)義。
▲復盤智能(neng)手(shou)機發展,硬件是變(bian)革早期驅(qu)動力,并(bing)預判 VR/AR 發展階(jie)段和發展路徑
▲虛擬現實(shi)(VR)和增強現實(shi)(AR)行業發展情況對比總(zong)表
虛擬現實(shi)(Virtual Reality,VR)與增強現實(shi)(Augmented Reality,AR)均(jun)有望(wang)成為元宇宙入口,但存在諸(zhu)多(duo)差異。
1) 應用(yong):VR 強調(diao)虛(xu)(xu)擬沉(chen)浸,與現實(shi)世界隔(ge)絕(jue),適用(yong)于(yu)大段休閑時(shi)間的泛娛樂和泛社交場(chang)景,如游戲、視頻、直播、展覽、教育培訓等;AR 強調(diao)虛(xu)(xu)實(shi)融合和可(ke)移動性,可(ke)幫助解放(fang)雙手(shou),用(yong)于(yu)與現實(shi)相關的大多數場(chang)景,如工業生產(chan)、醫療(liao)、信息(xi)提(ti)示等;
2) 市場潛力(li):VR 因(yin)沉浸、交互特性定位為(wei)媒介(jie)載(zai)體,有(you)望對(dui)游戲機、投影儀、電視等娛樂(le)電子設備(bei)進(jin)行取(qu)(qu)代(dai),進(jin)而滲透至健身、醫療、教(jiao)育等場景(jing)進(jin)行輔助,我們預期(qi)長(chang)期(qi)出貨量有(you)望達 4000 萬臺到數億臺;AR 因(yin)連接現實應用(yong)更廣泛,最(zui)終一(yi)體機形式有(you)望取(qu)(qu)代(dai)手機成為(wei)新一(yi)代(dai)生(sheng)產力(li)工具,因(yin)此更具市場發(fa)展潛力(li);
3) 硬(ying)件(jian):兩者諸(zhu)多技術(shu)互通,但 AR 光學系統(tong)更復雜,且輕量化(hua)要求與性能矛盾更大,尚(shang)待零部件(jian)迭代,目前(qian)蘋果、Meta 等海外巨頭皆尚(shang)未(wei)完成產(chan)品定義(yi),仍處于硬(ying)件(jian)發展(zhan)(zhan)早期階(jie)段;VR 發展(zhan)(zhan)基本成熟,目前(qian)聚焦(jiao)硬(ying)件(jian)性能升級和軟件(jian)生(sheng)態建(jian)立。
VR:中短期(2022-2025 年(nian))為(wei) VR 硬(ying)件性(xing)能(neng)爬升(sheng)期,VR 頭顯將增加(jia)多(duo)樣化功(gong)能(neng)并增強性(xing)能(neng)以(yi)提升(sheng)用(yong)戶體驗,2025 年(nian)有(you)望(wang)達到硬(ying)件成熟期。2020 年(nian),Meta Quest 2 完成產品定義(yi)和 C 端滲透(tou)。此后,VR 硬(ying)件聚焦功(gong)能(neng)增多(duo)和性(xing)能(neng)升(sheng)級,驅動(dong)上(shang)游零部件和技術模塊迭(die)代、采(cai)用(yong)新技術路徑;
2022 年,受新(xin)品推遲發布和 Meta 上(shang)調價格等短期(qi)因素影響,出(chu)貨增長暫緩;預計2023 年,隨(sui)著(zhu) Meta、蘋果、索尼(ni)等眾多(duo)重(zhong)磅 VR 頭(tou)顯的(de)發布,市(shi)(shi)場有望再次活躍,推動全(quan)行業技術升(sheng)級和出(chu)貨量持續提升(sheng);2025 年,隨(sui)著(zhu) Micro LED 顯示技術、更高(gao)性(xing)能 XR 芯(xin)片和重(zhong)要感知交互(hu)功能等的(de)成熟,VR 設備(bei)走向成熟,硬件(jian)性(xing)能迭(die)代基本完成;2025 年后(hou),VR 發展(zhan)重(zhong)心轉移至內容(rong)(rong)端,進入應(ying)用生(sheng)態發展(zhan)期(qi),更多(duo)內容(rong)(rong)和場景(jing)的(de)出(chu)現提升(sheng)市(shi)(shi)場需求,出(chu)現下一(yi)增長拐點。
▲2018-2026 年 VR 全(quan)球出貨量(liang)及預(yu)測
VR出(chu)(chu)貨量(liang)整體(ti)(ti)增(zeng)長(chang)(chang)趨勢受硬件性能(neng)迭(die)代、內容生態改善等因(yin)(yin)素推動,各年(nian)(nian)出(chu)(chu)貨預(yu)測則參考(kao)(kao)待(dai)出(chu)(chu)新(xin)品(pin)(pin)數量(liang)、新(xin)品(pin)(pin)突破水平以及具體(ti)(ti)發(fa)售時間等因(yin)(yin)素。一方面(mian)預(yu)測增(zeng)長(chang)(chang)率(lv),參考(kao)(kao) 2020 年(nian)(nian) Meta Quest 2 頭顯帶動 VR 行(xing)業,給予多產品(pin)(pin)待(dai)出(chu)(chu)的 2023 年(nian)(nian)和 2025 年(nian)(nian)較高增(zeng)速;另一方面(mian)統(tong)計各 VR 頭顯品(pin)(pin)牌當(dang)前(qian)銷量(liang)和布局,分別預(yu)測各品(pin)(pin)牌未來出(chu)(chu)貨水平。兩個維度進行(xing)交(jiao)叉驗證和數據調整,得(de)到 2022 年(nian)(nian)-2026 年(nian)(nian)中短期階(jie)段相對合理的 VR 出(chu)(chu)貨量(liang)預(yu)測。
現(xian)階段 VR 應(ying)用(yong)場景(jing)主要集中于游戲(xi),也(ye)出(chu)(chu)(chu)現(xian)少量視(shi)頻、直(zhi)播應(ying)用(yong)。未來(lai),VR 應(ying)用(yong)有望向社交、辦(ban)公等領(ling)域(yu)拓展(zhan)滲透(tou),并為教(jiao)育、醫療、工業(ye)設(she)計等提(ti)供輔助支持。應(ying)用(yong)場景(jing)拓展(zhan)驅動(dong)長期 VR 出(chu)(chu)(chu)貨量進一步增(zeng)(zeng)長。因(yin)此,針對各應(ying)用(yong)場景(jing),我們參考(kao)(kao)游戲(xi)機、電視(shi)機當(dang)前(qian)出(chu)(chu)(chu)貨量,以及社交、健(jian)身、設(she)計等應(ying)用(yong)的覆蓋用(yong)戶數量,結合設(she)備使用(yong)年限(即換機頻率(lv)),測(ce)算 VR 硬(ying)件(jian)的需求上(shang)(shang)限;參考(kao)(kao) VR 頭顯當(dang)前(qian)滲透(tou)率(lv)和傳(chuan)統硬(ying)件(jian)設(she)備滲透(tou)率(lv)水平,分別假設(she)遠期 VR 硬(ying)件(jian)對各行業(ye)應(ying)用(yong)的滲透(tou)率(lv)。通(tong)過詳(xiang)細測(ce)算,VR 出(chu)(chu)(chu)貨量有潛力從 4-5 千萬(wan)增(zeng)(zeng)長至上(shang)(shang)億級。
▲長(chang)期(qi)內容(rong)生態建立后(hou),VR 硬件出貨量(liang)空(kong)間有望超億臺(tai)
高移動性(xing)、解放(fang)(fang)雙手,AR 具(ju)備(bei)相比 VR 更大的市(shi)場(chang)潛力。AR 具(ju)備(bei)虛(xu)實融合(he)、賦(fu)能現實的特性(xing),使其定位為未(wei)來的生產力工具(ju)和(he)計算平臺,可(ke)(ke)適用于大多數(shu) B 端和(he) C 端場(chang)景;同(tong)時(shi) AR 眼鏡(jing)作為輕量化穿戴設備(bei),具(ju)備(bei)移動性(xing)和(he)解放(fang)(fang)雙手作用。硬件發(fa)展初期預計將(jiang)以(yi)手機配件形式(shi)發(fa)行(xing),可(ke)(ke)類比 TWS 耳機和(he)智能手表等可(ke)(ke)穿戴設備(bei);未(wei)來一體(ti)機成熟后,將(jiang)取(qu)代手機,擁有十億(yi)級出貨量的廣(guang)闊市(shi)場(chang)空間(jian)。
AR 硬件因光波導等零部件技術和輕量化要求掣肘,尚未推出相對成熟能大規模放量的 C 端產品。我們認為,2022-2025 年為 AR 零部件加速研發、技術積累階段,光波導、顯示、交互等眾多技術模塊有望取得突破
實現量產。2025 年前(qian)后,蘋果和 Meta 預計將推出 AR 眼鏡,兩者市場(chang)地(di)位和技術(shu)積累強,有(you)望完成 AR 眼鏡的(de)產品定義,開啟(qi) C 端滲透序幕,AR進入(ru)硬件成長期。
二、VR:硬件基本成熟,零部件技術方案迭代加快頭顯放量
2020 年 Meta Quest 2 發布后,因(yin)高性價比(bi)和良(liang)(liang)好均衡(heng)性能,VR 頭顯(xian)在(zai) C 端(duan)開始加速(su)滲透,2021 年出貨量超千萬臺(tai),產(chan)業鏈各零(ling)部(bu)(bu)件方(fang)案選擇趨于統一(yi),VR 完成產(chan)品定(ding)義、基本成熟(shu)。VR 市(shi)場的升溫引來(lai)更多(duo)(duo)上(shang)游零(ling)部(bu)(bu)件廠商和下游內(nei)容生(sheng)產(chan)者的加入(ru),一(yi)方(fang)面在(zai)硬(ying)件端(duan)實現(xian)性能躍升,搭載功能增多(duo)(duo)和零(ling)部(bu)(bu)件技術(shu)升級;另(ling)一(yi)方(fang)面在(zai)內(nei)容端(duan)實現(xian)應用場景拓展、內(nei)容豐富度(du)提(ti)升,軟(ruan)硬(ying)協(xie)同發展走向良(liang)(liang)性生(sheng)態循環。因(yin)此(ci),未來(lai) VR 頭顯(xian)有望快速(su)放量。
▲梳理匯總 VR 硬件(jian)的當(dang)前技(ji)術瓶頸和(he)未來技(ji)術預(yu)判
1、產業鏈與相關公司梳理
VR 芯片(pian)成本(ben)占比近(jin)半,光(guang)(guang)學和(he)顯示承擔圖像呈現功能。以 Pico neo 3 VR 一體機為例,芯片(pian)獨立(li)計算(suan)(suan)和(he)存儲(chu),算(suan)(suan)力和(he)編解(jie)碼要(yao)(yao)求(qiu)高,占總(zong)成本(ben)的 45%。顯示屏(ping)發出(chu)圖像光(guang)(guang)線,由光(guang)(guang)學模組放(fang)大后耦(ou)入人(ren)眼,兩者分(fen)別占總(zong)成本(ben)的 3%和(he)18%。目前光(guang)(guang)學使用菲涅爾透鏡(成本(ben) 5 美(mei)(mei)元),若切換至超短焦(成本(ben)約30-40 美(mei)(mei)元)有望將(jiang)光(guang)(guang)學占比提升(sheng)至 10%以上。感知(zhi)交(jiao)互成本(ben)主(zhu)要(yao)(yao)來自于攝像頭,與光(guang)(guang)學產業鏈有部(bu)分(fen)重(zhong)疊(die)。除零(ling)部(bu)件性能迭代外(wai),VR 需兼顧沉浸(jin)感、交(jiao)互性、舒適性和(he)經濟(ji)性,工程化設計實現全局最優。
▲VR 硬件產業鏈與重點公司梳理
▲VR 硬件產業鏈的重點公(gong)司匯(hui)總(zong)表(biao)
2、VR 現狀:硬件、應用和資本共同發力,看好 VR行業維持較快發展
2020-2021 年(nian) VR 高(gao)(gao)速(su)放(fang)量(liang)(liang)(liang),2022 年(nian)出(chu)(chu)(chu)貨(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)因產品周期、宏觀經濟(ji)影(ying)響(xiang),增(zeng)速(su)放(fang)緩。根據(ju)(ju) IDC 數(shu)據(ju)(ju),2021 年(nian)全(quan)球 VR 出(chu)(chu)(chu)貨(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)達 1095 萬(wan)臺,同比增(zeng)速(su) 63%,年(nian)出(chu)(chu)(chu)貨(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)首(shou)次(ci)突破千萬(wan),迎來行業進入(ru)復蘇階(jie)段(duan)的拐點。其中,Oculus Quest2 出(chu)(chu)(chu)貨(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)為(wei) 880 萬(wan)臺,占比 79%。然(ran)而,市場對(dui)(dui) 2022 年(nian) VR 出(chu)(chu)(chu)貨(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)對(dui)(dui)悲(bei)觀,預計其可能難以(yi)保持高(gao)(gao)增(zeng)速(su),據(ju)(ju) 36 氪 22M6 披露,Meta 對(dui)(dui)原(yuan)有出(chu)(chu)(chu)貨(huo)(huo)量(liang)(liang)(liang)預期調(diao)低 10%-20%。主要原(yuan)因包括全(quan)球宏觀經濟(ji)恢復不及(ji)預期,以(yi)及(ji) Meta 因核心(xin)廣告業務衰退打算(suan)削減成本從而影(ying)響(xiang)對(dui)(dui) VR 的補(bu)貼、硬件投(tou)入(ru)和研發(fa)項目,以(yi)及(ji)多款備受矚(zhu)目產品發(fa)布時間(jian)推遲至 2023 年(nian)及(ji)以(yi)后。
VR 產業并(bing)不會“曇(tan)花一現(xian)”,我們(men)仍對 VR 中(zhong)長期發展保(bao)持(chi)樂(le)觀。考慮到:1)硬件:性能提升帶來(lai)更(geng)佳(jia)體驗,產業鏈成熟實現(xian)更(geng)多供(gong)應(ying);2)內容:豐富度和應(ying)用場景拓展帶來(lai)更(geng)強需求 ;3)巨頭布局進行產業鏈延伸,生態(tai)體系逐步完(wan)善,隨著軟硬件螺(luo)旋(xuan)上升相互(hu)推動,VR 產業將持(chi)續穩(wen)健發展至成熟階(jie)段。
▲近(jin)期發布的熱門 VR 頭(tou)顯(xian)性(xing)能參數(shu)匯總,VR 頭(tou)顯(xian)形態、功能和技術方案趨于統一
制造:功能和(he)技(ji)術路徑(jing)趨于(yu)統(tong)一(yi),供(gong)應鏈成(cheng)熟助力(li)成(cheng)本下(xia)降。1) 產品(pin)形(xing)態:除(chu)智能終端廠商如索尼和(he)華為(wei)仍對原有(you)分體(ti)式(shi) VR 產品(pin)系(xi)列迭代,具備獨立算(suan)力(li)、顯示(shi)和(he)交互(hu)的一(yi)體(ti)式(shi) VR 頭顯成(cheng)為(wei) VR 主(zhu)流(liu)形(xing)態;
2) 產(chan)品功(gong)能(neng):當前產(chan)品交互功(gong)能(neng)趨(qu)同,普(pu)遍搭載(zai) 4 個攝像頭、采(cai)用 insideout 空間定位(wei)技術以及頭部和雙手 6DoF 追蹤位(wei)移(yi);支持瞳距和屈光(guang)度調節,適配不同臉型和近視人士;同時,一體化頭顯采(cai)用 Wi-Fi 6 連(lian)接技術,實現無線串流功(gong)能(neng);
3) 技(ji)術方(fang)案:處(chu)理(li)器、光學(xue)透鏡(jing)、顯示屏等核心元器件方(fang)案基本統一。高通(tong)驍龍 XR2 成(cheng)為主力芯片(pian);菲涅爾透鏡(jing)光學(xue)+Fast LCD 顯示方(fang)案成(cheng)熟支(zhi)持大規模量產(chan),超(chao)短焦光學(xue)+Micro-OLED/LED 顯示的(de)技(ji)術迭代方(fang)向清晰。Oculus Quest 2 的(de)暢(chang)銷使其(qi)他廠商效仿采用其(qi)零部件,推動供應鏈(lian)完(wan)善。
在供(gong)應(ying)端,有(you)助于(yu)上游核心零部件規格(ge)統一,促(cu)進產(chan)業(ye)鏈逐(zhu)步成(cheng)熟(shu),有(you)利于(yu)降(jiang)低(di)零部件及整(zheng)機成(cheng)本的(de)生(sheng)產(chan)成(cheng)本;在需求端,成(cheng)本降(jiang)低(di)助力新頭顯價格(ge)持續(xu)下降(jiang),有(you)望進一步提升消費級(ji)市場(chang)滲透率。
▲產業(ye)鏈成熟,幫助 VR 頭(tou)顯價格逐漸降(jiang)低
技術:VR 頭(tou)顯性能仍有優化空間,體(ti)驗升級(ji)有望加速出(chu)貨(huo),市場(chang)潛(qian)力可觀。VR 頭(tou)顯的(de)沉浸感(gan)(gan)、交(jiao)(jiao)互(hu)性和(he)舒適性仍待提升,眩(xuan)暈(yun)和(he)疲勞問題(ti)突出(chu)。VR 輸入輸出(chu)系統模(mo)擬真實(shi)(shi)五感(gan)(gan)認知,促(cu)使人(ren)(ren)在虛擬世(shi)界產生身(shen)臨(lin)其境(jing)感(gan)(gan)。一方面(mian),分辨(bian)率(lv)、視(shi)(shi)場(chang)角(jiao)等視(shi)(shi)覺感(gan)(gan)受應趨向人(ren)(ren)眼(yan)級(ji)別;另(ling)一方面(mian),刷新(xin)率(lv)和(he)網絡時延盡可能小,保證交(jiao)(jiao)互(hu)實(shi)(shi)時精(jing)確(que),實(shi)(shi)現視(shi)(shi)覺和(he)用戶的(de)行(xing)動、操作(zuo)的(de)匹配。設備(bei)笨重(zhong)、低(di)真實(shi)(shi)度、流暢度差以及動作(zuo)和(he)視(shi)(shi)覺的(de)割裂均導致眩(xuan)暈(yun)癥和(he)視(shi)(shi)覺疲勞。
為(wei)提升用戶體驗和解決尚(shang)存問題,各技術仍在積(ji)極研發和迭代:
1) 核心零(ling)部件(jian)迭代現(xian)有性能參數。當前,已量產 VR 頭(tou)顯達(da)到“部分沉浸”要求,仍有較大提(ti)升空(kong)間。芯片提(ti)升幫(bang)助(zhu)加快(kuai)計算速度、降低響(xiang)應時間,光學和(he)顯示零(ling)部件(jian)綜合視覺效果和(he)輕(qing)薄外形(xing)持續改進,5G 通(tong)信網(wang)絡和(he)電池續航(hang)等外部技(ji)術的升級也對(dui) VR 頭(tou)顯舒(shu)適性的提(ti)升至關(guan)重要;
2) 聽覺(jue)、嗅覺(jue)、觸(chu)覺(jue)等五感交(jiao)互技術的(de)需求,從(cong)另(ling)一個方向驅動(dong)零部(bu)件(jian)數量增加和(he)性(xing)能(neng)增強(qiang)。現(xian)有 VR 頭(tou)顯(xian)更關注視覺(jue),若想實(shi)現(xian)顛覆性(xing)的(de) 3D 傳(chuan)播,需實(shi)現(xian)全(quan)感 VR,增加空(kong)間(jian)追(zhui)蹤定位、眼(yan)動(dong)追(zhui)蹤、手勢識(shi)別、面(mian)部(bu)識(shi)別、語音輸入和(he)沉(chen)浸(jin)聲(sheng)場(chang)等交(jiao)互功能(neng)。軟件(jian)方面(mian),蘋(pin)果、Meta 等巨頭(tou)積極研發相關算法;硬(ying)件(jian)方面(mian),更豐(feng)富的(de)感知交(jiao)互功能(neng)要求更多(duo)傳(chuan)感器和(he)更強(qiang)算力芯(xin)片的(de)參與(yu),目前芯(xin)片可搭載(zai) 7 顆攝像(xiang)頭(tou),蘋(pin)果在研 MR 硬(ying)件(jian)或將采用自研芯(xin)片,支持更多(duo)攝像(xiang)頭(tou)數量。
▲VR 整機設(she)備性能指標達(da)到”部分(fen)沉浸”要求
2023 年左(zuo)右,多款(kuan)VR 頭(tou)顯(xian)待出(chu)(chu),產(chan)品性(xing)能躍升。光學和顯(xian)示方面,技(ji)術方案由菲涅爾透(tou)鏡+FastLCD 向(xiang)超短焦(jiao)+Mini LED/Micro OLED 演進(jin);交互方面,手勢追(zhui)蹤、眼動(dong)(dong)追(zhui)蹤和面部追(zhui)蹤等功能成為標配(pei),并探索觸覺反饋。重點關注(zhu) Meta Quest Pro 和Apple MR 這兩款(kuan)高端(duan)頭(tou)顯(xian),有(you)望帶動(dong)(dong)全行(xing)業技(ji)術升級,更優性(xing)能助力出(chu)(chu)貨量可持續增長(chang)。同時,Meta Quest 3 和 Pico 4 作為爆(bao)款(kuan)續作也可能拉(la)高出(chu)(chu)貨量。
Pico 已成為自(zi) Meta Quest 后的(de)第二大(da) VR 整機(ji)廠(chang)商,2021 年出貨量超(chao)(chao) 50 萬(wan)臺,據(ju)(ju)AR 圈 22M5 披露,2022 年目標出貨 180 萬(wan)臺。國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan) VR 廠(chang)商也在(zai)積極布(bu)(bu)(bu)局(ju)出海。根(gen)據(ju)(ju) Counterpoint 數據(ju)(ju),大(da)朋(peng) VR 20Q4 在(zai)新加坡、馬來西(xi)亞、日本(ben)的(de)業務占比超(chao)(chao) 30%,同(tong)時 Pico 已進軍歐洲(zhou)消(xiao)費(fei)(fei)市(shi)場,開始向英國(guo)(guo)(guo)、德國(guo)(guo)(guo)、法(fa)國(guo)(guo)(guo)等市(shi)場銷售。國(guo)(guo)(guo)內消(xiao)費(fei)(fei)電(dian)子廠(chang)商也向 VR 領域延伸布(bu)(bu)(bu)局(ju),如(ru)創(chuang)維數字(000810.SZ)于 22 年 7 月(yue) 25 日發布(bu)(bu)(bu)采用超(chao)(chao)短焦光學的(de) PANCAKEXR VR 一體機(ji)。國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan) VR 品(pin)牌的(de)崛起利好國(guo)(guo)(guo)內產(chan)(chan)業鏈(lian)的(de)建立(li),惠及零部件(jian)等上(shang)游(you)廠(chang)商。
▲近期發布或(huo)待出(chu)的重點 VR 頭顯性(xing)能參(can)數(shu)整(zheng)理
3、光學:超短焦基本成熟,廠商布局加速量產制造
光(guang)學(xue)(xue)模組實現近距離成像,是 VR 與手機等 2D 屏幕(mu)的主要(yao)區別(bie)。以下(xia)性能指標(biao)被光(guang)學(xue)(xue)模組決(jue)定,影(ying)響沉浸感和舒適性,成為選擇光(guang)學(xue)(xue)方(fang)案的關鍵考量:
1) 視(shi)場(chang)角(jiao) FOV,即視(shi)野(ye)范(fan)圍。視(shi)場(chang)角(jiao)是最為關鍵的 VR 參數之(zhi)一,人類雙眼視(shi)場(chang)角(jiao)最大可達 200°,為實現完(wan)全沉(chen)浸 VR 頭(tou)顯的視(shi)場(chang)角(jiao)應接近(jin)人眼;
2) 光(guang)學效(xiao)率。光(guang)線(xian)穿過(guo)透(tou)鏡、反射(she)、折(zhe)射(she)直(zhi)至入眼的過(guo)程,未被損耗(hao)的比例(li);
3) 透鏡(jing)厚度(du)。舒適性需求要(yao)求頭顯輕薄化(hua),對透鏡(jing)的厚度(du)和(he)重量帶來要(yao)求;
4) 成像(xiang)質量。出(chu)現圖像(xiang)畸變(變形,與實物不符導(dao)致失真(zhen)感)和雜(za)光(guang)(guang)(guang)現象(xiang)(除成像(xiang)光(guang)(guang)(guang)線,其他非成像(xiang)光(guang)(guang)(guang)線在光(guang)(guang)(guang)學系統上面擴散,導(dao)致光(guang)(guang)(guang)斑(ban))等問題。
▲VR 光(guang)學模組中,菲涅爾透鏡(jing)和超短焦的方案對比
超短焦方(fang)案技術領先,相比菲(fei)涅(nie)爾透(tou)鏡幫助性能提(ti)升,具體表現在 1)更加輕薄,增強舒適性;2)拉高 FOV、分辨率上限;3)改善成像質量。
傳(chuan)(chuan)統透鏡(jing)(jing)-菲(fei)涅爾透鏡(jing)(jing)-超(chao)(chao)短焦(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)技術路徑,VR 輕薄化趨(qu)勢明顯(xian)。現(xian)階段 VR 頭顯(xian)多采用(yong)菲(fei)涅爾透鏡(jing)(jing)和短焦(jiao)(jiao)兩種方(fang)案(an),傳(chuan)(chuan)統透鏡(jing)(jing)已被淘汰。菲(fei)涅爾透鏡(jing)(jing)減(jian)去傳(chuan)(chuan)統透鏡(jing)(jing)除邊緣(yuan)齒紋以外的(de)(de)(de)冗余光(guang)(guang)學(xue)元件(jian),實現(xian)減(jian)重(zhong)和體(ti)積縮(suo)小。超(chao)(chao)短焦(jiao)(jiao)方(fang)案(an)使光(guang)(guang)線(xian)在鏡(jing)(jing)片、延(yan)遲片、反射式偏(pian)(pian)振片中多次折(zhe)返后耦出,將光(guang)(guang)路壓(ya)縮(suo)至(zhi) 2-3 片偏(pian)(pian)振片這一更(geng)窄空間內,打(da)破(po)菲(fei)涅爾透鏡(jing)(jing)對焦(jiao)(jiao)距的(de)(de)(de)要求,幫助(zhu)頭顯(xian)重(zhong)量(liang)降(jiang)至(zhi)200g 以內,厚度縮(suo)減(jian)至(zhi)傳(chuan)(chuan)統終(zhong)端的(de)(de)(de)三(san)分(fen)之一,大幅提升佩(pei)戴舒適性。
▲超短焦方(fang)案大幅減少頭顯(xian)厚度、重(zhong)量(liang)和體積
提升視場(chang)(chang)角、分辨率的(de)(de)理論(lun)上限,改善(shan)成(cheng)像質量,技術潛力可觀(guan)。超(chao)短焦方(fang)(fang)案能在(zai)輕薄(bo)外(wai)觀(guan)的(de)(de)同(tong)(tong)時,獲得更清晰的(de)(de)畫面以及(ji)更大視場(chang)(chang)角,分辨率理論(lun)無(wu)上限,視場(chang)(chang)角理論(lun)上限也由菲涅爾(er)透鏡的(de)(de) 140°提升至 200°。目前 2P 超(chao)短焦方(fang)(fang)案視場(chang)(chang)角為(wei) 95°-100°,未來(lai) 3P 超(chao)短焦方(fang)(fang)案將(jiang)進(jin)一步提升超(chao)過現有菲涅爾(er)透鏡水平。同(tong)(tong)時,超(chao)短焦方(fang)(fang)案沒(mei)有邊緣畫質模糊和畫面畸變(bian)等缺陷,成(cheng)像效果(guo)更佳。
超短(duan)焦性能上(shang)限優于菲涅(nie)(nie)爾透(tou)鏡(jing),技術迭代(dai)后(hou)仍有(you)較大提升空(kong)間,因此超短(duan)焦取代(dai)菲涅(nie)(nie)爾透(tou)鏡(jing)的技術發展路徑清晰。但超短(duan)焦也有(you)缺陷待解決:1)每次(ci)光路折疊將損(sun)失 50%能量(liang),低光效(xiao)特點(dian)需搭(da)配高亮度(du)顯示屏,如 Micro OLED/LED顯示;2)多次(ci)反射折射,導致(zhi)雜(za)光和鬼影問(wen)題,需使用高精度(du)反射式偏振片。
超短(duan)焦(jiao)目(mu)(mu)前量(liang)產制(zhi)造(zao)(zao)方(fang)面仍在(zai)爬(pa)坡(po)期,實(shi)際性能(neng)、量(liang)產能(neng)力、制(zhi)造(zao)(zao)成本仍距(ju)市(shi)場(chang)預期有提(ti)升(sheng)空(kong)間,多(duo)應用于高端和(he)企(qi)業級 VR 頭顯(xian)。光路(lu)設(she)計復雜,目(mu)(mu)前制(zhi)造(zao)(zao)工藝導致視場(chang)角和(he)輕薄沖(chong)突,實(shi)際表現(xian)距(ju)離(li)理想性能(neng)存在(zai)差距(ju);另一方(fang)面,偏振膜門檻(jian)高,在(zai)材料(liao)、耐熱性、精(jing)密(mi)加(jia)工上存在(zai)問題,多(duo)片(pian)鏡(jing)片(pian)貼合難度大(da)(da)、精(jing)度要求(qiu)高,導致量(liang)產良率(lv)低,成本相比菲涅爾透鏡(jing)高近 10 倍。3P 等多(duo)片(pian)式超短(duan)焦(jiao)方(fang)案能(neng)提(ti)升(sheng)性能(neng),但(dan)對產能(neng)、成本和(he)良率(lv)等制(zhi)造(zao)(zao)工藝提(ti)出更大(da)(da)挑戰。菲涅爾透鏡(jing)制(zhi)造(zao)(zao)工藝成熟,能(neng)以低廉價格大(da)(da)規(gui)模量(liang)產,存在(zai)一定制(zhi)造(zao)(zao)端的優勢(shi)。
4、顯示:Fast LCD 先行、Micro OLED 過渡,MicroLED 有望 25 年鋪開
顯示屏影響沉浸(jin)感,其中清晰度和視覺暫留等相(xiang)關指標最(zui)為重要:
1) 清晰度指標:圖像(xiang)清晰將提(ti)高沉浸感,指標①分辨率,即水平像(xiang)素和縱向像(xiang)素的(de)數量,理想應(ying)達到 8K 或 12K 以(yi)上(shang);②像(xiang)素密度(ppi),VR 顯示(shi)屏面積有(you)限,反映每英寸(cun)面積像(xiang)素數的(de)像(xiang)素密度比分辨率更(geng)重要,800ppi將有(you)效緩解“紗窗(chuang)效應(ying)”,達到 2000ppi 以(yi)上(shang)才(cai)可呈現肉眼(yan)般的(de)清晰度;
2) 視(shi)覺(jue)(jue)暫留(liu)指標:視(shi)覺(jue)(jue)暫留(liu)(Persistence)是(shi)視(shi)網膜產(chan)生的視(shi)覺(jue)(jue)在(zai)光(guang)停止后,仍保(bao)留(liu)一段時間(jian)的現(xian)象,又稱“余暉效應”,是(shi)致使眩暈的原因之一。低余暉技術包括①提高刷新(xin)率,幫(bang)助減少動畫中(zhong)各靜態(tai)圖片的重影,畫面變(bian)化流暢(chang),理想指標為 150-240Hz;②降低響(xiang)應時間(jian),液(ye)晶對(dui)輸(shu)入(ru)信號(hao)轉(zhuan)(zhuan)暗(an)或轉(zhuan)(zhuan)亮的時間(jian)應盡可(ke)能短。顯(xian)示(shi)屏(ping)的延遲由兩者的短板項決(jue)定;
3) 對比度(du):是屏幕最(zui)白(bai)和(he)最(zui)黑亮度(du)的(de)比值(zhi),決(jue)定屏幕呈現的(de)色彩飽(bao)和(he)程度(du);
4) 亮(liang)(liang)度(du)(du):亮(liang)(liang)度(du)(du)高有利于提升對比(bi)度(du)(du),豐富(fu)圖像細(xi)節(jie),電視屏(ping)亮(liang)(liang)度(du)(du)多(duo)在 200-500nit,日(ri)光(guang)下應達到 700nit。但(dan) VR 的入眼(yan)亮(liang)(liang)度(du)(du)由(you)屏(ping)幕亮(liang)(liang)度(du)(du)和光(guang)學效率(lv)決(jue)定,因(yin)此,若采用光(guang)效低的光(guang)學方(fang)案,應搭配(pei)高亮(liang)(liang)度(du)(du)的顯示屏(ping);
5) 功耗:低功耗的顯示屏,可減少散(san)熱,延(yan)長續航時間,提升舒適性需求。除以(yi)上重要指標(biao)外,顯示屏的色域、壽命、重量(liang)和厚度(du)等也可做(zuo)輔(fu)助參考。
Fast LCD 是目前 C 端 VR 頭顯(xian)大(da)規模量產的主流顯(xian)示技術(shu),但性能僅(jin)處于初級水平,仍需(xu)研發新的顯(xian)示技術(shu)促進體驗升(sheng)級。Fast LCD 因低(di)成(cheng)(cheng)(cheng)本和(he)良(liang)好性能助力 VR 的消費(fei)級滲透。早期 VR 沿用其(qi)他消費(fei)級設備的 AMOLED 屏幕,但存在紗(sha)窗效(xiao)應和(he)高成(cheng)(cheng)(cheng)本問題。2019 年(nian),Fast LCD因制造成(cheng)(cheng)(cheng)熟,大(da)幅降低(di)成(cheng)(cheng)(cheng)本,進入 VR 廠商視野。Fast LCD 顯(xian)示性能良(liang)好,雙眼分辨率(lv)提升(sheng)至 4K,有效(xiao)緩解(jie)“紗(sha)窗現(xian)象”;鐵電液晶材料(liao)和(he)超速驅動技術(shu),將刷新率(lv)提升(sheng)至 90Hz。2020 年(nian),Meta Quest 2 采用 Fast LCD,爆款產品促進產業鏈整合,近兩年(nian) VR 顯(xian)示屏方案選(xuan)擇趨于統(tong)一。
Fast LCD 下(xia)層為(wei)背光(guang)(guang)源,電流操控中層的(de)液晶分子改(gai)變背光(guang)(guang)源光(guang)(guang)線照在(zai)上(shang)層彩色濾光(guang)(guang)片的(de)比例(li),產生色彩。Fast LCD 的(de)顯(xian)示原理(li)致使諸(zhu)多顯(xian)示性能較差:
1) 亮(liang)(liang)(liang)度低,功耗(hao)大:背(bei)光源永遠全亮(liang)(liang)(liang),和濾光片帶來的(de)能量損耗(hao),使屏幕亮(liang)(liang)(liang)度低、功耗(hao)大。Fast LCD 難(nan)以滿足(zu)低光效(xiao)的(de)超短焦方案(an)所(suo)需的(de)亮(liang)(liang)(liang)度;
2) 對(dui)比度(du)差:背光(guang)源特(te)性(xing)使屏幕無法呈現純黑,對(dui)比度(du)差,存在漏光(guang)現象(xiang);
3) 刷新(xin)率低(di):工作原理導(dao)致(zhi)刷新(xin)率遠低(di)于 OLED 等方(fang)案,且難以提升;
4) 清晰(xi)度受(shou)限:驅動電路放置于像素間隙,像素間隔限制分辨率和 ppi 提升。
顯(xian)(xian)示廠商大力(li)研(yan)發(fa)投入,涌現(xian)出多種顯(xian)(xian)示方(fang)案,其中可分為基(ji)于 Fast LCD 進行(xing)背光源改(gai)造的(de) Mini LED 和 QLED,以及自發(fa)光的(de) Micro OLED,均(jun)搭載 VR 頭(tou)顯(xian)(xian)實(shi)現(xian)規模(mo)量產(chan),成為過渡(du)期的(de)顯(xian)(xian)示技術。
Mini LED 將(jiang)背(bei)光源(yuan)(yuan)分(fen)區(qu)調控,有效改善對比度、刷(shua)新(xin)率和亮度。Mini LED 將(jiang)Fast LCD 的(de)整塊 LED 背(bei)光源(yuan)(yuan)改為數萬個 LED 燈珠,各區(qu)域(yu)可(ke)單獨控光,提(ti)升對比度,實現 HDR 效果,畫面質(zhi)量(liang)媲美 AMOLED。同時,亮度和刷(shua)新(xin)率大幅提(ti)升,目前最(zui)高(gao)可(ke)實現局域(yu)亮度 2000 Nit。京(jing)東方、鴻利(li)智匯等(deng)(deng)多家公司(si)進(jin)行量(liang)產,Pimax、Varjo、創(chuang)維等(deng)(deng)已推出搭載(zai) Mini LED 的(de) VR 設備,Meta QuestPro 也采用 Mini LED 背(bei)光。
Mini LED 仍有 LCD 固有缺陷,良率(lv)提升使(shi)原本(ben)高(gao)昂的(de)成(cheng)本(ben)快速下降。LCD 存在可視角度差(cha)和(he)色域(yu)窄的(de)固有缺陷。實際(ji)制(zhi)造(zao)(zao)時,受限于(yu) LED 燈珠尺寸,背光分區數(shu)量少,出現屏(ping)幕模塊化、黑白畫面不均等問題。同時數(shu)萬燈珠導致良率(lv)處于(yu)爬坡階段,模組(zu)打件(jian)和(he)檢測費用高(gao),推高(gao)成(cheng)本(ben)。目前 Mini LED 整體良率(lv)提升至 90%,隨(sui)著制(zhi)造(zao)(zao)工藝(yi)的(de)不斷完善,預計每年(nian)成(cheng)本(ben)降低 20%-30%。
QLED 是 Mini LED 的(de)高色(se)(se)域(yu)版本(ben),多用(yong)于(yu)高端(duan)設備(bei)。QLED 將(jiang) Mini LED 的(de)白光 LED 背光源轉(zhuan)換成藍光,并加(jia)入量子(zi)點(dian)強化膜(mo)(mo),產(chan)生純(chun)凈的(de)紅、綠、藍光,大幅減少亮度損失,并拉高色(se)(se)域(yu)至 110%以上,色(se)(se)彩效果鮮艷(yan)飽和。但量子(zi)點(dian)膜(mo)(mo)增加(jia)成本(ben),常用(yong)于(yu)高端(duan) VR 上。
Micro OLED 融合硅晶(jing)圓(yuan)和 OLED 優(you)勢,將像素點置于硅晶(jing)圓(yuan)上,硅晶(jing)圓(yuan)作為驅動背板。全然不同于 LCD 的(de)(de)顯(xian)示原理,使其突破 LCD 局限(xian),顯(xian)示性能躍(yue)升(sheng):1) 高清晰(xi)度:硅晶(jing)圓(yuan)幫助像素尺寸縮小至原來的(de)(de) 1/10,同時(shi)取消驅動電(dian)路,像素密度提升(sheng)明顯(xian),ppi 高達 3000+,HTC、松下等(deng)已推出 5K VR 頭顯(xian);
2) 高刷新率:OLED 材料使響(xiang)應(ying)時間小于 1μs,刷新率進一步提升;
3) 功(gong)耗(hao)低:OLED 自發光,各像素點獨立(li)開(kai)關(guan)光線,功(gong)耗(hao)相比 LCD 降(jiang)低 20%;
4) 高(gao)對比度(du):自發光實現高(gao)色域和對比度(du),arpara5K 頭顯對比度(du)高(gao)達 10M:1;
5) 輕薄:單晶硅(gui)為(wei)基底將減(jian)少(shao)器件的外部連線,相比其他方案(an)減(jian)重 50+%。
對比 Mini LED 和(he) Micro OLED 兩方案,Micro OLED 在核心顯示(shi)參(can)數均有更好表現。然而,Mini LED 落(luo)地場(chang)景更為(wei)廣泛,覆蓋筆電(dian)(dian)、電(dian)(dian)視(shi)(shi)、車載等眾多領域,廠商布局(ju)快速制造水(shui)平(ping),良(liang)率和(he)產能(neng)更優(you);Micro OLED 專注小(xiao)尺(chi)寸領域,市場(chang)相對局(ju)限,規模化水(shui)平(ping)偏低。但隨著 Meta、蘋(pin)果等 VR/AR 龍頭廠商的重視(shi)(shi),有望吸(xi)引眾多顯示(shi)屏廠商投(tou)入和(he)布局(ju)。
▲四(si)類(lei)顯示技術(shu)對比,Micro OLED 和 Micro LED 性(xing)能優越
Micro LED 采用全新(xin)顯示原理,將(jiang)背光源薄(bo)膜化(hua)(hua)、微小化(hua)(hua)、陣列化(hua)(hua),縮小像素尺寸(cun)至 50 微米以下,單獨驅動無(wu)機(ji)材料自發光。這使(shi) Micro LED 在具(ju)備 Micro OLED 高(gao)分辨率、高(gao)PPI、高(gao)刷新(xin)率和高(gao)對比(bi)度等優點的(de)(de)同時(shi),擁有無(wu)機(ji)物特性,將(jiang)響(xiang)應(ying)時(shi)間、功耗(hao)、色(se)域等性能進一步提升,并有效改善 Micro OLED 亮度低、壽命短(duan)的(de)(de)缺陷。
巨量(liang)(liang)轉移問題,即微米級 LED 在硅晶圓上制(zhi)造后移植到屏幕(mu)基板上的過程,要求高精度和(he)高轉移速率,造成產能和(he)良率很(hen)低;封裝測試、檢測、維修(xiu)面臨挑戰,均推(tui)高制(zhi)造成本(ben)。另一方面,無法彩(cai)(cai)(cai)色顯示。僅單綠色具備規(gui)(gui)模量(liang)(liang)產能力(li),目前市面上屏幕(mu)僅顯示綠色圖像。22 年上半年,JBD 宣(xuan)布難度最高的單紅色量(liang)(liang)產取(qu)得(de)突(tu)破,待單紅色規(gui)(gui)模量(liang)(liang)產后,全(quan)彩(cai)(cai)(cai) Micro LED 仍(reng)需 2年研(yan)發量(liang)(liang)產技術,預(yu)計 2025 年有望看(kan)到可(ke)規(gui)(gui)模量(liang)(liang)產的全(quan)彩(cai)(cai)(cai) Micro LED。
一方面,結構簡(jian)單,系統設計和集成難度小(xiao);另一方面,制(zhi)造流(liu)程簡(jian)單,不(bu)同于 LCD 或(huo) OLED,MicroLED 無需對大(da)基板進行光刻(ke)或(huo)蒸鍍,也不(bu)需復雜制(zhi)程來轉換顏色和防止亮(liang)度降低。待巨量轉移和全彩顯示等問(wen)題解決后,未來制(zhi)造成本有望(wang)驟降。
Micro LED 的卓(zhuo)越性能和理論低廉成(cheng)本(ben)使其成(cheng)為行業公認的終極顯示技術,市場空間(jian)潛力值得(de)期(qi)待。看好長(chang)期(qi)階段(2025 年(nian)后(hou))Micro LED 突破(po)制造限制后(hou),對 Micro OLED 實現取代,推(tui)動消費端(duan) VR 頭(tou)顯的放(fang)量。
1) Fast LCD:多為(wei)老牌廠商,競爭(zheng)圍繞產(chan)(chan)能和成(cheng)本。京東方因物美價(jia)廉和擴(kuo)大產(chan)(chan)能,市占(zhan)率第一;VR 方面,夏普因 Meta Quest 2,收入大幅提升;
2) Mini LED:旺盛需求促進產能和(he)銷量高(gao)速增長,但 VR 非重點應用。作(zuo)為(wei)過(guo)渡期顯(xian)示(shi)技術,三星、夏(xia)普、索(suo)尼等海外廠商積極布局,但多針對電視和(he)車載。國產廠商京東(dong)方、TCL 科(ke)(ke)技、長信科(ke)(ke)技、鴻利智匯等覆(fu)蓋 VR,其中長信和(he)京東(dong)方有潛力獲得(de) Meta Quest 3 和(he) Pro 的訂(ding)單,獲得(de) VR 紅利;
3) Micro OLED:小尺(chi)(chi)寸(cun)適(shi)配 XR 產品,索(suo)尼龍頭地(di)位明顯(xian),國產公司受(shou)吸引入(ru)局(ju)(ju)(ju)。小尺(chi)(chi)寸(cun),故適(shi)配熱(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)取景(jing)器、XR 等(deng)。海外(wai)的(de)索(suo)尼、eMagin、Kopin 等(deng)存(cun)在先發(fa),其中索(suo)尼因成(cheng)(cheng)熟量(liang)產成(cheng)(cheng)壟(long)斷態勢(shi);但因無(wu)法廣泛(fan)應(ying)用于電視、筆電等(deng),盈利差,三星、夏普等(deng)龍頭未入(ru)局(ju)(ju)(ju)。國產廠商(shang)京(jing)東方積極(ji)擴產,視涯(ya)科(ke)技、湖畔光電、昆山夢(meng)顯(xian)等(deng)初創(chuang)公司被(bei) XR 等(deng)吸引入(ru)局(ju)(ju)(ju);
4) Micro LED:各終端終極(ji)顯示方(fang)案,海內(nei)(nei)外(wai)廠(chang)商(shang)布局(ju)火熱,但量(liang)產未成(cheng)(cheng)熟。Micro LED 有望(wang)成(cheng)(cheng)為(wei)電視、筆(bi)電、VR/AR、車載等的終極(ji)顯示方(fang)案,海外(wai)龍頭三星、夏普、JDI 和(he)國(guo)(guo)內(nei)(nei)龍頭京(jing)東方(fang)、TCL 科技(ji)均高度重視。國(guo)(guo)內(nei)(nei) JBD表現活躍,已實現綠(lv)色規(gui)模量(liang)產,并開始研發全彩(cai)微(wei)顯。但制造(zao)水平距離全彩(cai)規(gui)模量(liang)產仍有一定差距,市面少數 Micro LED 的 VR 多為(wei)概念(nian)產品(pin)。
▲VR 微顯示屏相關(guan)公司的研發(fa)和(he)量產情(qing)況(部(bu)分)
5、芯片:算力與交互是關鍵,高通迭代&廠商自研并進
特(te)有功能(neng)和(he)更(geng)(geng)高性能(neng)要(yao)求(qiu),促使主控(kong)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)向(xiang) XR 專用芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)發展。主控(kong)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian) SoC是 VR 產品(pin)實現運行控(kong)制和(he)數(shu)據處理的核(he)心(xin),早期(qi) VR 產品(pin)多采用移動(dong)消費級芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian),但 XR 設備對芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)有更(geng)(geng)多特(te)有需求(qiu),手機芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)無法完全(quan)滿(man)足:
1) 更高(gao)(gao)(gao)算力以支撐高(gao)(gao)(gao)品質(zhi)圖像(xiang)處(chu)理:手(shou)機分辨率多(duo)在 1080p,然而因近眼(yan)顯示大視場角,VR 設(she)備需在雙眼(yan) 4K 以上才(cai)能有效(xiao)緩(huan)解“紗(sha)窗(chuang)效(xiao)應”,這對(dui)運算能力提(ti)(ti)出更高(gao)(gao)(gao)要(yao)求;VR 畫面渲(xuan)染(ran)(ran)(ran)負(fu)載、刷新率與時延要(yao)求比傳(chuan)統手(shou)機高(gao)(gao)(gao)數倍(bei),這對(dui)芯片(pian)的(de)視頻渲(xuan)染(ran)(ran)(ran)能力提(ti)(ti)出更高(gao)(gao)(gao)要(yao)求,要(yao)求精細化渲(xuan)染(ran)(ran)(ran);
2) 豐富(fu)交(jiao)(jiao)(jiao)互(hu)功能(neng):要求搭載目前手機沒有的眼球(qiu)追蹤(zong)、手勢交(jiao)(jiao)(jiao)互(hu)、空間定位(wei)、動(dong)作追蹤(zong)等眾多復雜(za)交(jiao)(jiao)(jiao)互(hu)功能(neng);
3) 多(duo)(duo)傳感器信(xin)息融(rong)合(he):VR 頭顯要求(qiu)搭載多(duo)(duo)攝像頭,芯片要對信(xin)息融(rong)合(he)處理(li);
4) 功耗(hao)和散熱:考慮到 VR 頭顯的舒(shu)適體(ti)驗,在保持芯片高算力的同時,需(xu)要兼(jian)顧功耗(hao)和散熱,以實現較好(hao)時間(jian)續航能力。
▲高(gao)通芯片持(chi)續(xu)迭代,算力(li)和(he)編解碼能力(li)持(chi)續(xu)爬坡,交互功能日益豐富(fu)
高(gao)(gao)通(tong)相繼推(tui)出(chu)驍龍 XR1 平(ping)臺(tai)(tai)和驍龍 XR2 5G 平(ping)臺(tai)(tai),在(zai)軟件(jian)算(suan)(suan)法、空間計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)、用戶(hu)感知(zhi)、空間感知(zhi)等方面,提供底(di)層(ceng)軟件(jian)、算(suan)(suan)法、整套設計(ji)(ji)(ji)等支持(chi),降(jiang)低開發者(zhe)難(nan)度,如 XR2 平(ping)臺(tai)(tai)融合(he)(he)頭部 6DoF 功能(neng)。推(tui)出(chu) XR HMD 加(jia)速器計(ji)(ji)(ji)劃、XR 眼鏡適配計(ji)(ji)(ji)劃、XR 企業計(ji)(ji)(ji)劃等生態建設計(ji)(ji)(ji)劃,其中 HMD 加(jia)速器計(ji)(ji)(ji)劃旨在(zai)吸引(yin)零部件(jian)廠商或者(zhe)技術(shu)合(he)(he)作伙(huo)伴共同研(yan)發設計(ji)(ji)(ji),實現各廠商技術(shu)的整合(he)(he)和融通(tong),如眼動追蹤(zong)廠商七鑫(xin)易維與高(gao)(gao)通(tong)底(di)層(ceng)框架打通(tong),將自身功能(neng)集(ji)合(he)(he)到芯片平(ping)臺(tai)(tai)上。
2022 年(nian) 10 月(yue)發(fa)布的(de)(de) Meta Quest Pro 高(gao)端 VR 頭顯搭(da)載(zai)新一(yi)(yi)代芯(xin)片(pian)(pian)高(gao)通(tong)(tong)驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long) XR2 + Gen1 芯(xin)片(pian)(pian)。游戲巨頭 Valve 公司在研(yan) VR 一(yi)(yi)體機(ji)項目,相比之前分體式(shi)設備增(zeng)加(jia)內置處理器,根(gen)據泄露(lu)的(de)(de)代碼,該處理器來自高(gao)通(tong)(tong),架構為(wei)(wei)四大核+八小核,超(chao)過現(xian)(xian)有驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long) XR2 的(de)(de)八核處理器,或為(wei)(wei)高(gao)通(tong)(tong)下(xia)一(yi)(yi)代 XR 芯(xin)片(pian)(pian)。驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long)XR2 運算能(neng)力與手機(ji)芯(xin)片(pian)(pian)驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long) 865 相當,目前高(gao)通(tong)(tong)已(yi)推出驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long) 888 和驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long) 8Gen1 等迭(die)代產品,在運算能(neng)力上實(shi)現(xian)(xian)近一(yi)(yi)倍提高(gao),看(kan)好下(xia)一(yi)(yi)代 VR 專用(yong)芯(xin)片(pian)(pian)性能(neng)實(shi)現(xian)(xian)大增(zeng)。根(gen)據資深 XR 行業(ye)分析(xi)師 Brad Lynch,下(xia)一(yi)(yi)代芯(xin)片(pian)(pian)高(gao)通(tong)(tong)驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long) XR 2Gen 2 將基于(yu)尚未發(fa)布的(de)(de)高(gao)端手機(ji)芯(xin)片(pian)(pian)高(gao)通(tong)(tong)驍(xiao)(xiao)(xiao)龍(long)(long)(long)(long) 8 Gen 2,Meta Quest 3 和Pico 5 有望搭(da)載(zai)。
此(ci)前Meta 有意效(xiao)仿(fang)智能手機時代的(de)(de)蘋果(guo),為其(qi) AR/VR 產(chan)品開(kai)發(fa)(fa)(fa)專用處(chu)理(li)器(qi),代號為巴(ba)西(xi)利亞(ya)項目,以擺脫對高通芯(xin)片的(de)(de)依賴,并實(shi)現更(geng)優(you)性能和個(ge)性化功能。但(dan) 22M10 發(fa)(fa)(fa)布(bu)的(de)(de) Meta Quest Pro 和待發(fa)(fa)(fa)布(bu) Meta Quest 3 等(deng) Meta 近(jin)期 VR 頭顯均搭載高通處(chu)理(li)器(qi)芯(xin)片,預計 Meta 處(chu)理(li)器(qi)芯(xin)片的(de)(de)研(yan)發(fa)(fa)(fa)距(ju)離實(shi)際(ji)落地仍需更(geng)長時間。同時,Meta 在專用于(yu) AI 處(chu)理(li)的(de)(de)定(ding)制(zhi)加速器(qi)芯(xin)片 RISC-V 上取得進(jin)展,集成(cheng)至(zhi)一款 VR 原型機上,但(dan)尚(shang)未量產(chan)發(fa)(fa)(fa)售。
目前,全志科(ke)技(ji)、瑞芯(xin)(xin)微、華為海思等國(guo)(guo)(guo)內芯(xin)(xin)片廠商,逐步把業務擴(kuo)展至 VR 一(yi)體機的主控芯(xin)(xin)片領域,然而性能與高(gao)通芯(xin)(xin)片差距明顯。較(jiao)差性能導致國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan) XR 芯(xin)(xin)片僅搭載(zai)早期(qi)幾(ji)款中(zhong)低(di)端(duan) VR 一(yi)體機,如采用全志 VR9 的電信天(tian)翼小 v 一(yi)體機,僅滿足(zu)低(di)端(duan)觀影等簡(jian)單功能,近幾(ji)年新(xin)推出(chu) VR 產(chan)(chan)品基本不使(shi)用國(guo)(guo)(guo)產(chan)(chan)芯(xin)(xin)片。
國(guo)(guo)產(chan)芯(xin)片是中國(guo)(guo)“卡脖子”環節,且目前(qian)國(guo)(guo)內 VR 市場(chang)規模小,國(guo)(guo)產(chan)芯(xin)片廠商并(bing)未重點布(bu)局 VR 領域(yu)(yu),導致國(guo)(guo)產(chan) VR 芯(xin)片在設計能力(li)和制(zhi)程工(gong)藝上均無競爭力(li)。但芯(xin)片國(guo)(guo)產(chan)化替代浪(lang)潮下,隨著 AIoT 和 VR 等下游市場(chang)規模的增(zeng)長和國(guo)(guo)產(chan)芯(xin)片進步,我們看好未來國(guo)(guo)產(chan)芯(xin)片向 VR 主控(kong)芯(xin)片領域(yu)(yu)不斷滲(shen)透。
瑞(rui)芯(xin)微(wei)(603893.SH)作(zuo)為(wei)(wei) AIoT 芯(xin)片(pian)供應(ying)商,VR 領域僅為(wei)(wei)延伸布(bu)局。2016 年推(tui)出(chu) RK3399 后,2021 年底的新(xin)一代(dai)頂級旗艦芯(xin)片(pian) RK3588 發布(bu),性能相較(jiao)上一代(dai)在視覺處理和視頻編解碼(ma)上提(ti)升明顯(xian),具備 8K 視頻輸出(chu)能力。然而,此(ci)款芯(xin)片(pian)主要針(zhen)對智慧大屏、智能座艙、高端平板等 AIoT 場景,VR 僅為(wei)(wei)小(xiao)眾應(ying)用(yong)之一,因此(ci)在 VR 頭顯(xian)的關鍵(jian)交(jiao)互功能上著力不多,性能受(shou)限。
全志科(ke)技(300458.SZ)發布(bu) VR 專(zhuan)用(yong)芯片,但迭代產品遲遲未至。2017 年(nian) 6月,VR 專(zhuan)用(yong)芯片 VR9 發布(bu),提供趨于高(gao)通 XR1 的渲染能(neng)力,性能(neng)功耗比優秀,并(bing)集成 AI 語(yu)音、頭部手柄追蹤定位等交互功能(neng),已搭載(zai) Pico、多(duo)哚觀影機和Emdoor VR 等多(duo)款(kuan) VR 產品。但 VR 頭顯(xian)發展迅速而全志再未推(tui)出新(xin)芯片,許(xu)多(duo)功能(neng)如 outside-in、3DoF 等已被淘汰,難以滿(man)足(zu)最新(xin) VR 頭顯(xian)的要(yao)求。
華為(wei)海思發布(bu) XR 芯(xin)片(pian)(pian)(pian),但美(mei)國制裁導致后續應(ying)用(yong)前(qian)景尚不明朗。2020 年(nian) 5 月,海思正式(shi)發布(bu) XR 芯(xin)片(pian)(pian)(pian)平臺,推出高(gao)端 8K+VR/AR 芯(xin)片(pian)(pian)(pian) Hi3796C V300。憑借編解碼能力積累,此芯(xin)片(pian)(pian)(pian)解碼能力一(yi)流,支持(chi) 8K 超高(gao)清(qing)視(shi)頻的傳輸,并提(ti)供(gong)最(zui)高(gao) 9TOPS 的 NPU 算力,成(cheng)為(wei)最(zui)先進的國產(chan) VR 芯(xin)片(pian)(pian)(pian)。然而因(yin)華為(wei)被美(mei)國制裁事件影響,XR 芯(xin)片(pian)(pian)(pian)被迫擱(ge)置,未能實際量產(chan)出貨(huo),未來(lai)應(ying)用(yong)前(qian)景迷(mi)茫。
國產(chan)(chan)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)受制(zhi)程限制(zhi)嚴重。華為(wei)受美國制(zhi)裁,只能與國內(nei)代工企(qi)業中芯(xin)(xin)國際合作。中芯(xin)(xin)國際已基本(ben)實(shi)現(xian) 28nm 和 14nm 制(zhi)程的量(liang)產(chan)(chan),向 7nm 先進技術進行研發(fa)突(tu)破,但仍與臺積電差(cha)距較大,或難以(yi)支(zhi)持(chi)高端 XR 芯(xin)(xin)片(pian)(pian)的量(liang)產(chan)(chan)。瑞(rui)芯(xin)(xin)微和全志科(ke)技等國產(chan)(chan)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)廠商雖不受制(zhi)裁,但因規(gui)模小(xiao)導致(zhi)可(ke)選代工廠水平受限。
VR 交(jiao)互流程需要利(li)(li)用含攝像頭在內的傳(chuan)感器精(jing)準(zhun)實時(shi)捕捉(zhuo)用戶行為,多(duo)(duo)傳(chuan)感器融合和校準(zhun)后,使用芯片強(qiang)大算(suan)力(li)支(zhi)撐(cheng)算(suan)法(fa)打造多(duo)(duo)維感知效果,最后利(li)(li)用屏(ping)幕等(deng)(deng)(deng)設備呈(cheng)現給用戶。感知交(jiao)互與近眼顯示、渲染計算(suan)、內容制作、網絡傳(chuan)輸等(deng)(deng)(deng)關鍵領(ling)域的技術協同(tong)發展(zhan),其技術效果主要依賴:1)傳(chuan)感器(精(jing)度(du)、響應速(su)度(du)、覆蓋范(fan)圍(wei)、價格、體積等(deng)(deng)(deng));2)芯片運算(suan)能力(li)(能否支(zhi)撐(cheng)眾多(duo)(duo)復雜算(suan)法(fa));3)算(suan)法(fa)精(jing)度(du)(改(gai)進算(suan)法(fa)模型本身、足夠多(duo)(duo)高精(jing)度(du)數據集(ji))。
▲VR 感知交互過程(cheng)示意圖,需傳感器、芯(xin)片和算法等多方共同參與
感知技術細(xi)分賽道眾多,市場(chang)規模有限(xian),且(qie)多數處于(yu)前沿研究(jiu)階段尚未(wei)落地,因此參與玩家主(zhu)要為:
1) 國外初創企(qi)業涌現,擇一(yi)賽道持續深耕(geng),代表企(qi)業如 Tobii(TOBII.SS);
2) 國內缺乏(fa)技術牽(qian)頭人,企(qi)業研發(fa)投入力度和戰略敏感性不足,發(fa)展不及(ji)海外成(cheng)熟,技術水平稍有落后;
3) 巨(ju)頭(tou)積極布局,成(cheng)為行業領(ling)導者。感知(zhi)交互與眾多領(ling)域協同(tong)發展(zhan),各技術需要(yao)整(zheng)(zheng)合(he)集(ji)成(cheng)至整(zheng)(zheng)機(ji)發揮作(zuo)用,故(gu)巨(ju)頭(tou)具備優勢;同(tong)時因感知(zhi)交互能大幅提升頭(tou)顯體驗,巨(ju)頭(tou)投資(zi)(zi)并(bing)購活動密集(ji),并(bing)投入大量資(zi)(zi)金用于自身(shen)實驗室(shi)研究工(gong)作(zuo),提前開(kai)展(zhan)專利(li)布局,其中 Meta(META.O)和蘋果(AAPL.O)基本實現全領(ling)域布局。
▲交互感知技術瑣碎復雜,海內(nei)外科(ke)技巨頭積極(ji)布局各細(xi)分(fen)賽道
三、?AR:光波導開始量產,AR 蓄勢待發
1、產業鏈與相關公司梳理
AR 虛(xu)實(shi)結(jie)合的(de)特性,以(yi)及從手(shou)機配(pei)件到取代(dai)手(shou)機成(cheng)為下一代(dai)計算平臺的(de)產(chan)(chan)品定位(wei),使其相比 VR 更具市場潛力(li),吸引廠商戰略布局。但虛(xu)實(shi)疊加和輕薄形態,導致零部件要求更高(gao)、性能和體積功耗(hao)的(de)矛(mao)盾更突(tu)出(chu),至今未有成(cheng)熟(shu)產(chan)(chan)品面市。考慮(lv)到 2025 年光波(bo)導和 Micro LED 顯(xian)示方案有望成(cheng)熟(shu)落地(di),以(yi)及蘋(pin)果和 Meta預計發布 AR 眼鏡產(chan)(chan)品,或(huo)能完成(cheng)產(chan)(chan)品定義,開啟 C 端滲透序幕(mu)。
▲梳理匯(hui)總 AR 硬件的當前(qian)技術瓶頸和(he)未(wei)來技術預判
▲AR 頭(tou)顯的零部件(jian)組(zu)成和價值占(zhan)比(bi)
AR 除接(jie)收(shou)顯(xian)(xian)示(shi)屏(ping)的虛擬信(xin)息外(wai),還需(xu)接(jie)收(shou)現(xian)實世界光(guang)(guang)(guang)線(xian),故(gu)不能(neng)(neng)同 VR 一般(ban)將顯(xian)(xian)示(shi)屏(ping)置(zhi)于人眼(yan)正前方,AR 顯(xian)(xian)示(shi)屏(ping)多放(fang)置(zhi)在額頭等處,光(guang)(guang)(guang)線(xian)經光(guang)(guang)(guang)學(xue)模組反射(she)、衍射(she)入(ru)眼(yan),輔助(zhu)放(fang)大(da)、變焦等功能(neng)(neng);同時,AR 輕薄外(wai)觀對光(guang)(guang)(guang)學(xue)的體積重量(liang)要求更(geng)高(gao)。因此(ci),AR 光(guang)(guang)(guang)學(xue)是難度最高(gao)、最為核心的零部(bu)件。除此(ci)之外(wai),芯片、傳感(gan)器、顯(xian)(xian)示(shi)屏(ping)等硬件與(yu) VR 和手機通(tong)用,可直(zhi)接(jie)對成熟(shu)產業鏈進行改進。
對 AR 設備進(jin)行拆(chai)機(ji)分(fen)析,光(guang)學(xue)模組(zu)占(zhan)總(zong)(zong)成本的(de)(de) 29%,考(kao)慮到(dao)光(guang)學(xue)廠(chang)(chang)商一般(ban)同時(shi)具有光(guang)學(xue)模組(zu)和(he)(he)攝(she)(she)像(xiang)頭業(ye)務(wu),總(zong)(zong)的(de)(de)光(guang)學(xue)相關價值量預計在 40%左右,光(guang)學(xue)廠(chang)(chang)商受益,若(ruo)未來 AR 交(jiao)互增強進(jin)而推動(dong)攝(she)(she)像(xiang)頭數(shu)量提升,光(guang)學(xue)廠(chang)(chang)商占(zhan)比將進(jin)一步提高。其余零部(bu)件中,芯片(pian)和(he)(he)顯(xian)示屏(ping)分(fen)別(bie)占(zhan)比 40%和(he)(he) 18%。AR 產業(ye)鏈除光(guang)學(xue)模組(zu)部(bu)分(fen)外,整體(ti)與(yu) VR 重(zhong)疊,而光(guang)學(xue)作為中國(guo)的(de)(de)優勢領域(yu),各廠(chang)(chang)商加緊研發(fa),初創公司(si)涌現(xian)。我們對 AR 硬件產業(ye)鏈進(jin)行梳理,發(fa)掘重(zhong)點(dian)關注(zhu)公司(si)如下表。
▲AR 硬(ying)件產(chan)業鏈(lian)的重(zhong)點公司匯總表(biao)
▲AR 硬件(jian)產(chan)業鏈的重(zhong)點公(gong)司匯總(zong)表
2、AR 現狀:應用潛力廣闊,技術發展與商業落地遠落后于 VR
技術(shu)成(cheng)熟(shu)度遠低于 VR,2025 年(nian)后(hou)才有可能(neng)進行消費(fei)級(ji)滲透。AR 要確(que)保(bao)虛擬信息(xi)與真實圖(tu)像的精準疊加(jia),因(yin)此 AR 在(zai)面臨 VR 相(xiang)同(tong)技術(shu)難(nan)點之(zhi)余,光(guang)學難(nan)度更高,光(guang)波導仍在(zai)攻(gong)堅(jian)階段(duan)。尚在(zai)研究且技術(shu)路(lu)徑眾多的光(guang)學方案,也(ye)使產(chan)業鏈不完(wan)善,頭(tou)顯價(jia)格高昂,至今(jin)未推出(chu)成(cheng)熟(shu)消費(fei)級(ji)產(chan)品(pin),需 Meta 或蘋果先完(wan)成(cheng)產(chan)品(pin)定義。但因(yin)虛實融合、賦能(neng)現實的特性,相(xiang)比沉浸虛擬的 VR,AR 理論上應用更廣泛,戰略價(jia)值更高,因(yin)此吸引(yin)廠(chang)商積極布局,加(jia)速技術(shu)突破。
AR 呈現 AR 頭顯和(he)智能終端兩(liang)種載(zai)體形態,前者(zhe)賦(fu)能企(qi)業級場(chang)景,后(hou)者(zhe)降低消費級應用開發門(men)檻,觸達更多用戶。
AR 在(zai) B 端具備信(xin)息輔(fu)助(zhu)、遠(yuan)(yuan)程協作、模(mo)擬培訓等(deng)明確應(ying)用(yong)(yong)需求,企業(ye)(ye)能(neng)承(cheng)擔高昂 AR 頭顯(xian)價(jia)格(ge)。AR 在(zai)真(zhen)實(shi)(shi)物體(ti)(ti)上實(shi)(shi)時(shi)信(xin)息標注,這種虛實(shi)(shi)融合特性幫助(zhu)企業(ye)(ye)工作效率提升,賦能(neng)實(shi)(shi)體(ti)(ti)經濟。中國 AR 多應(ying)用(yong)(yong)于工業(ye)(ye)領(ling)域(yu),且初具規(gui)模(mo),在(zai)信(xin)息輔(fu)助(zhu)和遠(yuan)(yuan)程協作(See What I See)等(deng)應(ying)用(yong)(yong)場景(jing)打造解(jie)決方(fang)案;同時(shi)類(lei)似應(ying)用(yong)(yong)在(zai)工業(ye)(ye)的示(shi)范下(xia)(xia),向醫(yi)療、教(jiao)育等(deng)領(ling)域(yu)拓展。現有階段,降(jiang)本增(zeng)效成(cheng)為AR 的主流應(ying)用(yong)(yong), 企業(ye)(ye)端在(zai)效率驅動下(xia)(xia)承(cheng)擔 AR 頭顯(xian)的大部分出貨量。
▲AR 在 B 端的應用及案(an)例
C 端(duan)應(ying)(ying)用(yong)多依賴手機(ji)等智能終端(duan),AR 社交(jiao)(jiao)、AR 營銷(xiao)與(yu)輔助(zhu)工(gong)具(ju)類應(ying)(ying)用(yong)具(ju)備發(fa)展(zhan)潛(qian)力。AR 游戲(xi)《Pokémon GO》一枝獨秀,但玩法單一導(dao)致缺(que)乏爆點(dian)。不(bu)同于 VR,AR 的 C 端(duan)應(ying)(ying)用(yong)集(ji)中于手機(ji)中的小工(gong)具(ju)而非高(gao)價值(zhi)應(ying)(ying)用(yong)程序中。濾(lv)(lv)鏡成為(wei)最(zui)主(zhu)要應(ying)(ying)用(yong),目(mu)前 Snapchat、Instagram 等社交(jiao)(jiao)軟件均(jun)推(tui)出多款(kuan) AR 濾(lv)(lv)鏡;濾(lv)(lv)鏡帶(dai)來(lai)的社交(jiao)(jiao)屬性,助(zhu)力 AR 營銷(xiao),目(mu)前可(ke)(ke)口可(ke)(ke)樂(le)、寶(bao)潔等均(jun)推(tui)出交(jiao)(jiao)互(hu)性更(geng)強(qiang)的 AR 廣(guang)告。同時,AR 帶(dai)來(lai)更(geng)多信息量(liang),使(shi)它在展(zhan)示商品尺寸和效(xiao)果、導(dao)航以及測量(liang)等輔助(zhu)工(gong)具(ju)方面具(ju)備發(fa)展(zhan)潛(qian)力。
定(ding)位為(wei)生(sheng)(sheng)產(chan)力工具,AR 應(ying)(ying)用更(geng)廣泛(fan)、高頻(pin)(pin)、剛需。不同(tong)于(yu) VR 的(de)(de)虛擬和(he)(he)沉(chen)浸,AR 強調(diao)賦(fu)能現實(shi)和(he)(he)移(yi)動便捷(jie),因此 VR 針對大段休閑時間(jian)的(de)(de)泛(fan)娛(yu)樂、社交場景,而 AR 可應(ying)(ying)用于(yu)包括碎片時間(jian)在內(nei)的(de)(de)大多數時間(jian),包含辦公、生(sheng)(sheng)產(chan)、信息(xi)傳遞等所有現實(shi)相關的(de)(de) B 端(duan)和(he)(he) C 端(duan)場景,應(ying)(ying)用范圍和(he)(he)頻(pin)(pin)率遠大于(yu) VR,定(ding)位為(wei)繼手(shou)機后的(de)(de)下(xia)(xia)一代生(sheng)(sheng)產(chan)力工具和(he)(he)計算平臺,市場需求(qiu)更(geng)剛性(xing)。AR 在未來(lai)將成為(wei)主要終端(duan),人們僅在更(geng)高精神沉(chen)浸需求(qiu)下(xia)(xia)使用 VR,直(zhi)至(zhi)兩設備融合。
現階段 AR 設備集中于 B 端(duan)(duan),高昂定價限(xian)制出貨,如微軟出貨量僅為十萬級。C 端(duan)(duan) AR 多為嘗鮮,無法推動實際滲(shen)透。Meta 和(he)蘋果(guo)有望先后在 2025 年(nian)前(qian)后發布 C 端(duan)(duan) AR 眼鏡(jing),考慮到兩者技術積(ji)累,尤其是蘋果(guo)擁(yong)有定義智能(neng)手機的先例和(he)用戶優勢,我們認為消費級 AR 將(jiang)可能(neng)在 2025 年(nian)前(qian)后由蘋果(guo)或 Meta 完成產品定義,真正作(zuo)為手機配(pei)件開始 C 端(duan)(duan)滲(shen)透。25 年(nian)前(qian)仍主要受 B 端(duan)(duan)驅動,需求增長相對緩慢,出貨量預(yu)計(ji)維持在 100-200 萬臺。
▲2016-2023 年 AR 頭(tou)顯全(quan)球(qiu)出貨量及預測
AR 最終(zhong)(zhong)將(jiang)脫離手機成(cheng)為(wei)獨(du)立計(ji)(ji)(ji)算平臺(tai),云 AR 或(huo)解(jie)(jie)決算力(li)矛盾。25 年(nian)前后(hou)實現(xian) C 端分體(ti)(ti)式(shi)產品定義后(hou),我們認為(wei) AR 將(jiang)逐漸從分體(ti)(ti)式(shi)向一體(ti)(ti)機過渡,最終(zhong)(zhong)變(bian)成(cheng)獨(du)立終(zhong)(zhong)端硬件(jian),實現(xian)虛實三維融合,以豐富交互(hu)功能解(jie)(jie)放雙手,實現(xian)對智能手機的(de)替代(dai)。這(zhe)一過渡過程需要 5G、云計(ji)(ji)(ji)算等底(di)層技術的(de)發展,將(jiang)渲染計(ji)(ji)(ji)算導入云端,降低 AR 眼(yan)鏡的(de)零件(jian)要求、體(ti)(ti)積和成(cheng)本,預(yu)計(ji)(ji)(ji)將(jiang)花費(fei) 10-15 年(nian)時間,即 AR 有望在 2032-2037 年(nian)的(de)階段成(cheng)為(wei)下一代(dai)獨(du)立計(ji)(ji)(ji)算平臺(tai)。
AR 初期因硬(ying)件和通信(xin)等(deng)技術所(suo)限,將作為(wei)手機外設配(pei)件(延伸屏幕)的形(xing)式(shi)(shi)過渡(du);未來,將真正(zheng)替代(dai)手機,成(cheng)為(wei)下一代(dai)生(sheng)產力工(gong)具和計算平(ping)臺。整機角(jiao)度,輕(qing)(qing)薄需求導致(zhi) AR 眼(yan)鏡中短期以分體(ti)(ti)式(shi)(shi)為(wei)主,光(guang)學、顯示(shi)方案(an)尚(shang)未統一。AR 長時間佩戴,需要(yao)輕(qing)(qing)量化,與(yu)高算力和性(xing)能矛(mao)盾。因此功能強大的AR 把計算和通信(xin)在手機上完成(cheng),分體(ti)(ti)式(shi)(shi)眼(yan)鏡主要(yao)起顯示(shi)功能,成(cheng)為(wei)手機配(pei)件;而一體(ti)(ti)式(shi)(shi) AR 功能簡單,多(duo)為(wei)信(xin)息(xi)提醒(xing)和觀影等(deng)。輕(qing)(qing)薄設計同時限制(zhi)底層(ceng)光(guang)學、顯示(shi)、電池等(deng)發展,尚(shang)未形(xing)成(cheng)如 VR 的統一路徑,不利于產業鏈成(cheng)熟。
光波(bo)導(dao)技(ji)(ji)術作為 C 端設備滲透的(de)(de)關鍵,技(ji)(ji)術和制造仍不完善;顯(xian)示搭配的(de)(de) Micro LED 技(ji)(ji)術無法(fa)大(da)批量產(chan)全彩屏幕,芯片、通(tong)信等底層基礎也難以(yi)支持 AR 的(de)(de)理想功能,導(dao)致 AR 設備處于發展初(chu)期。
現階段 AR 設備(bei)集中于 B 端(duan),高(gao)昂定(ding)價限制(zhi)出貨(huo)(huo),如微軟出貨(huo)(huo)量(liang)僅為(wei)十萬級。C 端(duan) AR 多為(wei)嘗鮮,無法(fa)推動實(shi)際滲透。Meta 和(he)蘋(pin)果(guo)有望(wang)先后(hou)在 2025 年(nian)(nian)前后(hou)發(fa)布 C 端(duan) AR 眼鏡,考慮到兩者(zhe)技(ji)術(shu)積累(lei),尤(you)其是(shi)蘋(pin)果(guo)擁(yong)有定(ding)義智能(neng)手(shou)機的先例和(he)用(yong)戶優勢,我們認(ren)為(wei)消費(fei)級 AR 將(jiang)可(ke)能(neng)在 2025 年(nian)(nian)前后(hou)由蘋(pin)果(guo)或 Meta 完成產品定(ding)義,真正作為(wei)手(shou)機配件開始 C 端(duan)滲透。25 年(nian)(nian)前仍主(zhu)要(yao)受 B 端(duan)驅動,需求增長相對緩慢,出貨(huo)(huo)量(liang)預計維持在 100-200 萬臺。
▲2016-2023 年(nian) AR 頭顯全球出貨(huo)量及預(yu)測
25 年前(qian)后實(shi)現 C 端分體式(shi)產(chan)品(pin)定義后,我們認為 AR 將(jiang)逐漸(jian)從分體式(shi)向一(yi)體機(ji)過(guo)(guo)渡,最(zui)終變成獨立終端硬件(jian),實(shi)現虛實(shi)三維融(rong)合,以豐富交互功能解放雙手,實(shi)現對智能手機(ji)的(de)替代。這一(yi)過(guo)(guo)渡過(guo)(guo)程(cheng)需要(yao) 5G、云(yun)計(ji)(ji)算(suan)等(deng)底層技(ji)術的(de)發展,將(jiang)渲(xuan)染計(ji)(ji)算(suan)導入云(yun)端,降(jiang)低 AR 眼鏡的(de)零件(jian)要(yao)求(qiu)、體積和成本,預計(ji)(ji)將(jiang)花費 10-15 年時間(jian),即(ji) AR 有望在 2032-2037 年的(de)階(jie)段成為下(xia)一(yi)代獨立計(ji)(ji)算(suan)平臺。
3、光學:光波導發展趨勢清晰,三大技術路徑持續 技術迭代和制造精進
AR 光(guang)學(xue)滿足VR 光(guang)學(xue)類似性(xing)能的基(ji)礎上(shang),具有兩個額外特性(xing),一(yi)方(fang)面 AR 更(geng)輕量和(he)小(xiao)型化,形狀趨于(yu)(yu)日常(chang)眼鏡,對光(guang)學(xue)模組(zu)的厚度和(he)重量要求更(geng)高;另(ling)一(yi)方(fang)面,由于(yu)(yu)同時接收(shou)虛擬(ni)和(he)現實信息,顯示屏內容需經反射或衍射入眼,使成像效(xiao)(xiao)果(guo)和(he)光(guang)學(xue)效(xiao)(xiao)率性(xing)能變差,現實信息需穿過光(guang)學(xue)組(zu)件入眼,模組(zu)透光(guang)性(xing)也成為核心指標。
因此,AR 光學(xue)核心性能指標中,1)透鏡厚度(du)和重量至關重要(yao),驅動(dong) AR 光學(xue)方案持續(xu)迭代,2)成像(xiang)質量、3)光學(xue)效率、4)透光度(du)在輕薄基礎上盡可能提(ti)高(gao),同(tong)時應關注 5)視場角 FoV 和 6)眼動(dong)范圍。
AR 光學(xue)方(fang)案(an)多(duo)樣,經歷離(li)(li)軸光學(xue)、棱鏡、自(zi)由曲(qu)面、BirdBath 到光波導的演進過程。其中自(zi)由曲(qu)面、BirdBath 目(mu)前量產成(cheng)熟(shu),但光波導因突出(chu)性(xing)能成(cheng)為(wei)(wei)未來 AR 的必然(ran)選擇,技(ji)術持續(xu)突破,近年來已搭載多(duo)款先進 AR 眼鏡落地。離(li)(li)軸光學(xue)和棱鏡作為(wei)(wei)早期方(fang)案(an),因笨重(zhong)和小(xiao)視(shi)場(chang)角已退出(chu)歷史舞臺。離(li)(li)軸光學(xue)和棱鏡結構設計和成(cheng)像原理都很(hen)簡(jian)單(dan),量產和制造(zao)無(wu)難度(du)。但簡(jian)單(dan)結構導致離(li)(li)軸光學(xue)厚(hou)重(zhong);而棱鏡的視(shi)場(chang)角與光學(xue)模組厚(hou)度(du)存(cun)在矛盾,輕薄眼鏡將伴隨超小(xiao)視(shi)場(chang)角和較差成(cheng)像效果(guo),無(wu)法(fa)滿足(zu)沉浸性(xing)和交(jiao)互感。
自由(you)曲面(mian)和 BirdBath 小幅改(gai)善鏡片厚(hou)度、其他(ta)性能良好、量產制造(zao)成熟,成為近幾年的過渡方案(an)。
1) 自由曲(qu)面(mian)(mian)方案由表面(mian)(mian)形(xing)狀不能(neng)被連續加(jia)工、具有傳統加(jia)工成(cheng)型的任意性曲(qu)面(mian)(mian)擔當(dang)反(fan)射鏡,對(dui)顯示屏(ping)光線(xian)進行準直(zhi)和(he)成(cheng)像(xiang),因此(ci)成(cheng)像(xiang)質量(liang)較高,色彩飽和(he)度(du)和(he)光學(xue)效率表現(xian)(xian)優秀。但自由曲(qu)面(mian)(mian)結構局部(bu)精(jing)度(du)低,帶來低分辨率和(he)畫面(mian)(mian)扭(niu)曲(qu),使得現(xian)(xian)實(shi)世(shi)界(jie)和(he)虛擬世(shi)界(jie)光線(xian)傳遞時(shi)存在(zai)畸變現(xian)(xian)象;
2) BirdBath 方(fang)案下(xia),顯(xian)示屏光(guang)線經 45 度(du)角的(de)分光(guang)鏡(jing)反射(she)至曲面(mian)鏡(jing)彈射(she)入眼(yan),而現實(shi)光(guang)線透(tou)(tou)過(guo)曲面(mian)鏡(jing)和分光(guang)鏡(jing)入眼(yan)。光(guang)學結構簡單,光(guang)效(xiao)高(gao)、視場角大;但(dan)眼(yan)動范圍受限,同時透(tou)(tou)射(she)入眼(yan)面(mian)臨(lin)圖像畸變(bian)(bian)、光(guang)線透(tou)(tou)過(guo)率低(di)的(de)缺點(dian)。自(zi)由曲面(mian)和 BirdBath 光(guang)學結構相對簡單,一方(fang)面(mian)光(guang)效(xiao)高(gao),顯(xian)示屏選擇靈(ling)活,另一方(fang)面(mian)制造難度(du)低(di),可以較低(di)成本規模量產,成為(wei)目前中低(di)端或消費級 AR眼(yan)鏡(jing)的(de)主要光(guang)學方(fang)案。但(dan)其他性能一般(ban)(ban),存(cun)在畸變(bian)(bian)等問題,致命(ming)的(de)是,為(wei)實(shi)現可用視場角,鏡(jing)片厚度(du)壓縮極限為(wei) 8mm,無法做到日常眼(yan)鏡(jing)般(ban)(ban)的(de)輕(qing)薄機(ji)身(shen)。
光(guang)波導解決體積和視場角(jiao)(jiao)矛盾,大(da)幅(fu)壓縮鏡片厚度,眾(zhong)多性(xing)能(neng)優(you)越。光(guang)波導將(jiang)微(wei)顯(xian)示器(qi)的光(guang)線(xian)經光(guang)柵耦入波導片中,經過數次全反射(she),再將(jiang)光(guang)束(shu)經光(guang)柵耦出(chu)至人(ren)眼(yan)。過去光(guang)學方案利用光(guang)學結構來平衡(heng)鏡片體積和視場角(jiao)(jiao),光(guang)波導不受此(ci)約(yue)束(shu),可將(jiang)厚度壓縮至 3mm 以(yi)下,同時具備(bei)視場角(jiao)(jiao)大(da)、透(tou)光(guang)度高、分辨(bian)率高、眼(yan)動范圍廣(guang)等優(you)秀性(xing)能(neng),雖光(guang)效(xiao)很低,但配合(he)高亮(liang)度顯(xian)示屏將(jiang)有(you)效(xiao)緩解。
搭載光波導的 AR 眼(yan)鏡(jing)才可真正滲透(tou)消(xiao)費端,光波導成為大勢所趨。消(xiao)費級(ji) AR設備(bei),為實(shi)現(xian)長時間佩戴需超輕薄;同時,不同于 B 端可專用于某一特殊場(chang)(chang)合或流程(cheng),C 端 AR 眼(yan)鏡(jing)應用多樣,這(zhe)要(yao)求(qiu)鏡(jing)片的視場(chang)(chang)角(jiao)和(he)眼(yan)動范圍較大。因此,只有光波導技術才可滿足(zu)這(zhe)兩個矛(mao)盾需求(qiu),在光波導實(shi)現(xian)技術和(he)量(liang)產突破前,AR 眼(yan)鏡(jing)很難實(shi)現(xian) C 端大規(gui)模落地。
光(guang)波(bo)(bo)(bo)導(dao)(dao)優越性能吸(xi)引眾廠商入(ru)局(ju),已推出諸多技(ji)(ji)術路(lu)徑。2021 年 Rokid、亮風臺(tai)、小(xiao)米等 8 款 AR 眼鏡采(cai)用(yong)光(guang)波(bo)(bo)(bo)導(dao)(dao),根據原理差異(yi),光(guang)波(bo)(bo)(bo)導(dao)(dao)可分成幾(ji)何和衍(yan)射兩類,幾(ji)何光(guang)波(bo)(bo)(bo)導(dao)(dao)利用(yong)傳統光(guang)學元器件實現全反射,而(er)衍(yan)射光(guang)波(bo)(bo)(bo)導(dao)(dao)使(shi)用(yong)更平面的(de)(de)衍(yan)射光(guang)柵。而(er)根據耦入(ru)和耦出光(guang)柵材料(liao)的(de)(de)不同(tong),將(jiang)延伸(shen)成四類技(ji)(ji)術路(lu)徑。光(guang)學元器件與材料(liao)差異(yi)使(shi)得不同(tong)技(ji)(ji)術路(lu)徑的(de)(de)技(ji)(ji)術性能和量產制造情(qing)況不同(tong),首(shou)先對比(bi)各(ge)路(lu)徑的(de)(de)技(ji)(ji)術性能表現。因(yin)四類技(ji)(ji)術路(lu)徑均滿足輕薄需求(<3mm),我們主(zhu)要(yao)比(bi)較包括成像(xiang)質量、光(guang)效、眼動范圍和視場角在內的(de)(de)其他性能。
▲光(guang)波(bo)導(dao)方(fang)案存在多(duo)種技術路徑(jing)
綜(zong)合當前各性(xing)能指標,陣(zhen)列(lie)光波(bo)(bo)導(dao)表(biao)現(xian)最優。和兩個衍射光波(bo)(bo)導(dao)技(ji)術性(xing)能相反,陣(zhen)列(lie)在成(cheng)(cheng)像效(xiao)果占優,但面(mian)臨眼動范(fan)圍窄的(de)問(wen)題。但成(cheng)(cheng)像質量和光效(xiao)指標更(geng)為重要,且二維擴(kuo)瞳技(ji)術實(shi)現(xian)突破、逐漸落(luo)地,將(jiang)緩解(jie)陣(zhen)列(lie)光波(bo)(bo)導(dao)眼動范(fan)圍不佳的(de)缺陷。體(ti)全息光波(bo)(bo)導(dao)目前在三者中表(biao)現(xian)較落(luo)后,但其(qi)中遠期理想性(xing)能使其(qi)備受關注(zhu),積極(ji)布局。
▲AR 光波導各技術路徑梳理,陣(zhen)列(lie)光波導顯示(shi)效果(guo)優越,衍(yan)射光波導眼動(dong)范(fan)圍(wei)自(zi)由(you)
▲AR 光學中,光波導相關重點公司的研發水平和制造情(qing)況
不同(tong)于(yu) VR 頭顯(xian),AR 眼(yan)(yan)鏡對沉浸(jin)(jin)性相關(guan)的顯(xian)示(shi)指標要(yao)求(qiu)低(di)。一(yi)方(fang)面,AR 更注(zhu)重賦能(neng)現(xian)實,并非如(ru) VR 般欺騙人(ren)眼(yan)(yan)打造(zao)身(shen)臨其境體驗,本身(shen)對沉浸(jin)(jin)顯(xian)示(shi)要(yao)求(qiu)低(di);另一(yi)方(fang)面,AR 眼(yan)(yan)鏡發(fa)展仍在落地早期,AR 眼(yan)(yan)鏡主(zhu)要(yao)功能(neng)多為(wei)簡(jian)單的信息輔助和(he)(he)屏幕共享等(deng),特別(bie)是 C 端(duan)設(she)備多為(wei)翻譯(yi)、消(xiao)息、標注(zhu)等(deng)文字類圖像(xiang),主(zhu)要(yao)在解決消(xiao)費級(ji)產品的“可(ke)用(yong)”,尚未追求(qiu)圖像(xiang)的沉浸(jin)(jin)真(zhen)實。同(tong)時,AR 追求(qiu)輕便和(he)(he)長久佩戴,使得更注(zhu)重 AR 顯(xian)示(shi)屏的功耗和(he)(he)壽命等(deng)指標。
AR 顯(xian)示和光(guang)學的(de)綁(bang)定搭配,顯(xian)示屏(ping)(ping)亮(liang)度(du)成(cheng)為(wei)選(xuan)擇(ze)關(guan)鍵。入眼光(guang)線亮(liang)度(du)在(zai) 100-300nit 為(wei)正常亮(liang)度(du),若想在(zai)強日光(guang)下(xia)看(kan)清圖像,入眼光(guang)線亮(liang)度(du)應在(zai) 500-700nit。AR 光(guang)學中(zhong),因未來(lai)主流技術光(guang)波(bo)導(dao)光(guang)學效(xiao)率(lv)極低(最低至(zhi) 0.3%-1%),需顯(xian)示屏(ping)(ping)提供很高(gao)亮(liang)度(du)才能保障正常入眼亮(liang)度(du),因此呈現光(guang)學方案(an)和顯(xian)示屏(ping)(ping)方案(an)搭配使用(yong)、深度(du)綁(bang)定的(de)局面。
4、顯示:顯示方案選擇與光學深度綁定,理想屏幕 Micro LED 成布局熱點
不同于(yu) VR 頭顯,AR 眼(yan)(yan)鏡(jing)(jing)對(dui)沉浸(jin)性相(xiang)關的顯示指標(biao)要(yao)(yao)求(qiu)低。一方面,AR 更(geng)注重賦能(neng)現實(shi),并非如(ru) VR 般欺騙人眼(yan)(yan)打造身臨其(qi)境體驗,本身對(dui)沉浸(jin)顯示要(yao)(yao)求(qiu)低;另一方面,AR 眼(yan)(yan)鏡(jing)(jing)發(fa)展(zhan)仍在落(luo)地早期,AR 眼(yan)(yan)鏡(jing)(jing)主要(yao)(yao)功能(neng)多為簡單(dan)的信息輔助和屏幕共(gong)享等(deng),特別是(shi) C 端設備多為翻(fan)譯、消息、標(biao)注等(deng)文(wen)字(zi)類圖像(xiang),主要(yao)(yao)在解決消費級產(chan)品(pin)的“可用”,尚(shang)未追求(qiu)圖像(xiang)的沉浸(jin)真實(shi)。同時(shi),AR 追求(qiu)輕便和長(chang)久佩戴,使得更(geng)注重 AR 顯示屏的功耗和壽命(ming)等(deng)指標(biao)。
Micro OLED 成為(wei)中短期 VR 主(zhu)流顯示(shi)方(fang)案,緩解量產制造的瓶頸(jing),惠(hui)及(ji)AR 顯示(shi)。優(you)良性能吸(xi)引 VR 廠商,蘋果(guo)、Meta 等(deng)后(hou)續 VR 頭顯均意向(xiang)采用(yong) Micro OLED,吸(xi)引索(suo)尼、LGD、京(jing)東方(fang)等(deng)興(xing)建這種專(zhuan)門應用(yong)于VR/AR 的小型屏幕產線(xian),2020 年中國產線(xian)投(tou)資規模超 200 億元。投(tou)資和(he)研(yan)發的火熱(re)幫助優(you)化系統和(he)設(she)計水平、改進半導(dao)體設(she)備、大規模出貨降低(di)制造成本,大幅度改善量產制造這一 Micro OLED 主(zhu)要困(kun)境,AR 眼鏡可(ke)直接享用(yong) VR 推動下的 Micro OLED 發展成果(guo)。
Micro LED 憑(ping)借全面優越(yue)性(xing)能和理(li)論(lun)(lun)制(zhi)造(zao)優勢(shi),有望成為搭配(pei)光(guang)波導的終極顯示技(ji)術。Micro LED 將 LED 陣列化、微小化,使其既擁(yong)有 Micro OLED 的高分(fen)辨(bian)率、高刷新(xin)率、高對比度等(deng)優勢(shi),也擁(yong)有 LCOS 高亮度、壽(shou)命長(chang)等(deng)優勢(shi),并在 AR 關鍵的亮度、功(gong)耗、屏幕體積等(deng)性(xing)能實(shi)現大(da)幅度升級,成為光(guang)波導的終極搭檔。同(tong)時全新(xin)原(yuan)理(li)帶來簡(jian)單結構(gou),使其理(li)論(lun)(lun)上量產(chan)能力(li)強,制(zhi)造(zao)成本(ben)低。
綜合(he)考慮(lv)顯(xian)示和(he)對應光波(bo)導(dao)的(de)技術性能(neng)和(he)制造量(liang)產能(neng)力,未來
1) 中(zhong)短期(2022-2025 年):光波導基本成熟并初步量(liang)產(chan)(chan),自由曲(qu)面(mian)/BirdBath + Micro OLED 的(de)產(chan)(chan)品(pin)組合(he)會更多搭載低功能嘗鮮 AR 產(chan)(chan)品(pin),市(shi)場占比(bi)持續壓縮。Micro LED 將(jiang)在 2025 年左右成熟量(liang)產(chan)(chan),因此(ci)早期仍使(shi)用LCOS 等較差顯示屏,Micro LED 的(de)全彩顯示和巨量(liang)轉移逐漸突破后(hou),從高端(duan) AR 眼鏡(jing)開(kai)始逐步向(xiang)下滲透;
2) 長期角度(2025 年后):2025 年后,隨光(guang)波(bo)導的(de)成熟落地,搭配自(zi)由(you)曲面/BirdBath 的(de) Micro OLED 會(hui)基本消(xiao)失;Micro LED 將完成量(liang)產(chan)技術突(tu)破,憑借其基本完美的(de)顯(xian)示(shi)性能,加速替代 LCOS 和 DLP,從(cong)高端 AR 產(chan)品滲透至全(quan)品類(lei),最(zui)終(zhong)成為統一且(qie)穩定的(de) AR 光(guang)波(bo)導顯(xian)示(shi)屏選擇。
▲AR 顯示(shi)方案性(xing)能梳理,光波(bo)導(dao)搭配(pei)的顯示(shi)屏將從 LCOS/DLP 向顯示(shi)性(xing)能優越的 Micro LED 演進(jin)
5、?芯片:低要求下多元芯片選擇和國產化機會
AR 芯(xin)片(pian)相比 VR 性(xing)(xing)能要(yao)求低,更(geng)注重功耗。VR 追求沉浸和交互性(xing)(xing),搭(da)載強(qiang)勁(jing)編解(jie)碼能力和豐富交互模塊(kuai),驅動 VR 芯(xin)片(pian)算(suan)力不斷迭代。而 AR 追求更(geng)輕量(liang)化,降低算(suan)力要(yao)求,提高(gao)功耗和續(xu)航需要(yao)。一(yi)方(fang)面,當前 AR 應用簡單,多(duo)為(wei)信(xin)息提示場景,無需逼真圖(tu)像和視(shi)頻(pin)編解(jie)碼,因(yin)此對 CPU 要(yao)求高(gao),對 GPU 要(yao)求低;另一(yi)方(fang)面,輕薄機(ji)型大多(duo)采(cai)用分體式(shi)設計(ji),將部分復雜運(yun)算(suan)傳輸至(zhi)手機(ji)端完成(cheng)。
高通(tong)(QCOM.O)驍龍芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)承擔主力,但 AR 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)方案相(xiang)比 VR 更(geng)多元。VR 絕大(da)多數采(cai)用(yong)最強的(de)(de)高通(tong)驍龍 XR2,但因成本(ben)和功耗,部分(fen) AR 眼(yan)鏡(jing)采(cai)用(yong)算力和交互較差的(de)(de) XR1 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian),甚(shen)至選擇(ze)適用(yong)于可穿(chuan)(chuan)戴設備的(de)(de)高通(tong) 2500 或 4100。AR芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)寬松的(de)(de)性能要求,讓(rang)很多 AR 初(chu)創企業積極(ji)嘗(chang)試其他芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)方案,呈現(xian)出(chu) 1)可穿(chuan)(chuan)戴芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)推動(dong)消費級滲透;2)國產芯(xin)(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)相(xiang)比 VR 更(geng)易搭載(zai) AR 的(de)(de)現(xian)狀。
▲高通驍龍芯片承擔主力,AR 眼(yan)鏡嘗(chang)試的芯片方案更加多元
通過 VR 芯(xin)(xin)片部分的參數對比可知,國(guo)(guo)產(chan)芯(xin)(xin)片在算力(li)、交互等性能上仍有較大差(cha)距,國(guo)(guo)產(chan) VR 頭顯基(ji)本不使用,但因現階段 AR 眼鏡要求(qiu)低,國(guo)(guo)產(chan) AR 廠商積極與(yu)國(guo)(guo)產(chan)芯(xin)(xin)片廠商合作,嘗試非高通以(yi)外的芯(xin)(xin)片選擇(ze),有利于國(guo)(guo)產(chan)手機(ji)和(he)國(guo)(guo)產(chan)物聯網(wang)芯(xin)(xin)片廠商在 AR 領域尋求(qiu)突破(po),目(mu)前除瑞芯(xin)(xin)微、 華為海(hai)思 和(he) 全志科(ke)(ke)技(ji)外,國(guo)(guo)科(ke)(ke)微推(tui)出 AR/VR 專用 GK68 系(xi)列芯(xin)(xin)片,而晶晨股份的物聯網(wang)芯(xin)(xin)片 S905D3 和(he)紫光展銳的手機(ji)芯(xin)(xin)片 T740也被應用到(dao) AR 眼鏡中。
AR 功(gong)能(neng)和(he)應用(yong)(yong)場(chang)景(jing)將(jiang)不斷拓(tuo)展(zhan),并逐步擺(bai)脫手機成為獨立一(yi)(yi)體機形態,這要求AR 在保持低功(gong)耗同(tong)時提升(sheng)(sheng)運算能(neng)力(li)(li),形成了兩種發展(zhan)路(lu)徑,即 1)定(ding)(ding)制(zhi)(zhi)芯(xin)片追求性能(neng)最大化;2)AR 上云(yun),在云(yun)端完(wan)成計(ji)算任(ren)務。定(ding)(ding)制(zhi)(zhi)芯(xin)片實(shi)現(xian)軟硬(ying)協同(tong),提升(sheng)(sheng) AR 眼(yan)鏡性能(neng)和(he)競爭力(li)(li)。目(mu)前(qian)針對手機、物聯網(wang)、VR 等的(de)(de)(de)通用(yong)(yong)芯(xin)片被應用(yong)(yong)到 AR 中,出(chu)現(xian)功(gong)能(neng)冗余、AR 特定(ding)(ding)功(gong)能(neng)(如交互)無法實(shi)現(xian)的(de)(de)(de)情況(kuang),且難以滿(man)足 AR 對小體積、低功(gong)耗的(de)(de)(de)需要。AR 廠(chang)商針對使用(yong)(yong)場(chang)景(jing)和(he)應用(yong)(yong)功(gong)能(neng)定(ding)(ding)制(zhi)(zhi)芯(xin)片,追求“自研(yan)芯(xin)片+自主 OS”軟硬(ying)一(yi)(yi)體的(de)(de)(de)高度協同(tong),性能(neng)和(he)功(gong)耗表(biao)現(xian)會強于(yu)通用(yong)(yong)芯(xin)片,有效緩(huan)解 AR 產(chan)品的(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)。同(tong)時,根(gen)據蘋果憑借(jie)定(ding)(ding)制(zhi)(zhi) M1 芯(xin)片在 PC 市(shi)場(chang)取得差異化優勢的(de)(de)(de)歷史經驗,軟硬(ying)結(jie)合(he)助力(li)(li) AR 的(de)(de)(de)復雜(za)交互和(he)個性化功(gong)能(neng)更好實(shi)現(xian),實(shi)現(xian)產(chan)品領先。
6、 感知交互:復用 VR 交互,但需優化算法和傳感器以應對 AR 輕薄化硬件限制
整體思路是復(fu)用(yong)蘋果(AAPL.O)、Meta(META.O)、微軟(ruan)(MSFT.O)等科技巨頭相對成熟(shu)的 VR 感(gan)知交互(hu)技術,但受(shou)輕量(liang)化、功耗和成本(ben)限(xian)制,現搭載功能有限(xian),空(kong)間交互(hu)、手勢識別將最先應用(yong)。AR 面臨的難點(dian)是在使用(yong)較少數量(liang)傳感(gan)器的情況(kuang)下,保持高(gao)自由度(du)和高(gao)精度(du),現階段通過提升算法、傳感(gan)器和軟(ruan)硬適配進行效果優化。
▲感知交互技術發展迅猛、豐富(fu)多(duo)元,但現階段(duan) AR 眼鏡(jing)搭載功(gong)能相對局限(xian)
高端(duan)B 端(duan)眼(yan)鏡可滿(man)足空間定位、手勢識別、語音(yin)交(jiao)互(hu)、眼(yan)動追蹤等(deng)交(jiao)互(hu)功能(neng),它(ta)們像 VR 般搭(da)載大量(liang)傳(chuan)感器,如微軟 HoloLens 2 和(he) Magic Leap 2(未發售)分別搭(da)載 8 和(he) 9 顆攝像頭(tou),附(fu)加 IMU 等(deng)傳(chuan)感器。但(dan)這同時帶來設備體積(ji)、重(zhong)量(liang)和(he)價格(ge)上升,HoloLens 2 售價 3500 美元,重(zhong)達 566g,或(huo)難推廣至消費端(duan)。
AR 目(mu)標實現虛實融(rong)合,這要(yao)求感(gan)知空(kong)間和分辨場景,因(yin)(yin)此空(kong)間定位是(shi)必要(yao)交(jiao)互功(gong)能;AR 將成為未(wei)來(lai)生產力(li)工具,手(shou)部交(jiao)互至關(guan)重要(yao),手(shou)勢識別因(yin)(yin)成本低、移動便捷備(bei)受矚目(mu)。目(mu)前(qian)投屏式(shi) AR 眼鏡(jing)僅為過渡期產品,具備(bei)空(kong)間定位、手(shou)勢識別等(deng)復雜交(jiao)互功(gong)能是(shi) AR 眼鏡(jing)未(wei)來(lai)兩三(san)年的趨勢和目(mu)標。
空間定位的(de)(de)多(duo)目攝(she)像頭+IMU+SLAM 算法,手(shou)勢識別的(de)(de)關(guan)節(jie)捕捉和(he)(he)算法,已在手(shou)機、VR 上(shang)積累專利(li)豐富,應用(yong)成(cheng)熟。但(dan) AR 眼鏡相比(bi) VR,高性能和(he)(he)輕薄、低功耗的(de)(de)矛盾突(tu)出,搭載(zai)傳感器數量的(de)(de)限(xian)制,一方面限(xian)制搭載(zai)更多(duo)交(jiao)互,如眼動追(zhui)蹤;一方面降(jiang)低精度和(he)(he)自由度,如 HoloLens 2 僅能識別特(te)定設置的(de)(de)手(shou)勢,無法對各關(guan)節(jie)進行全自由度追(zhui)蹤。C 端 AR 眼鏡的(de)(de)交(jiao)互難(nan)點,不(bu)是(shi)前沿交(jiao)互技術(shu)的(de)(de)研(yan)發,而(er)是(shi)在硬件限(xian)制的(de)(de)情況(kuang)下盡(jin)可(ke)能保持(chi)高精度和(he)(he)靈活性。現有解決思(si)路(lu)包括:
1) 硬(ying)件端(duan):通過硬(ying)件共用、增(zeng)強傳(chuan)感器標定(ding)和(he)提高(gao)軟(ruan)硬(ying)系(xi)統設計來提升(sheng)性能。不同于四目定(ding)位(wei)的 Quest 2 VR 頭顯,AR 大多使用 1-2 個(ge)攝像頭,蘋果ARKit、谷歌 ARCore 等均推(tui)出單目空間定(ding)位(wei) SDK。而(er)易現 EZXR 手勢識別SDK 可(ke)共用 SLAM 攝像頭,無(wu)(wu)需為(wei)手勢識別增(zeng)加額外硬(ying)件。AR 無(wu)(wu)法(fa)堆疊傳(chuan)感器,這要求提升(sheng)傳(chuan)感器水平,實(shi)現高(gao)精(jing)準和(he)穩定(ding)的標定(ding);算法(fa)和(he)傳(chuan)感器軟(ruan)硬(ying)有機結(jie)合,發(fa)揮更佳效果;
2) 軟件端:優化 SLAM 等算法。點(dian)云(yun)數量(liang)可提升精度和效果,通過(guo)數據預處理、特(te)征描述、點(dian)云(yun)配(pei)準和分割(ge)、圖優化等方面優化現有(you)算法;
3) 生態(tai)端:開(kai)源(yuan)平(ping)臺降低(di)交(jiao)互功能開(kai)發(fa)門檻。2021 年高通(tong)發(fa)布(bu) Spaces 開(kai)發(fa)者(zhe)平(ping)臺,使用(yong)高通(tong)芯片驅動的(de) XR 設備可享受(shou)空間定位、環境識別、手勢追(zhui)蹤等 SDK;Rokid 推出(chu)操作系統 YodaOS-XR,提(ti)供空間感知和(he)環境理解。開(kai)源(yuan)平(ping)臺可降低(di)應用(yong)門檻和(he)開(kai)發(fa)成本,加速 AR 交(jiao)互升(sheng)級進程;
4) 未來路徑:肌電(dian)手(shou)環或能解(jie)決(jue)根本矛盾。肌電(dian)感應(ying)具(ju)備高靈敏度(du)和(he)精度(du),相比視覺方(fang)案(an)數據處理量很(hen)小、功耗和(he)算力需求低。相比 VR,肌電(dian)手(shou)環的應(ying)用對注重(zhong)輕薄機型的 AR 眼(yan)鏡更為重(zhong)要(yao)。隨著科技發展,腦機接口和(he)機電(dian)手(shou)環等終極感知交互手(shou)段有望(wang)逐步(bu)替代現(xian)有交互方(fang)式。
▲VR/AR 硬件行業(ye)重點公(gong)司梳理
智東西認為,中(zhong)短期,因(yin)技術(shu)受限 AR 難以 C 端滲透,應關(guan)注增(zeng)長確定性較(jiao)高的 VR 硬件,并持續(xu)追蹤 AR 光波導技術(shu)進展;長期,AR 有望 C 端商業落地,較(jiao)大市場發(fa)展潛(qian)力(li)驅動 AR 出貨量高速增(zeng)長,VR 出貨量有望因(yin)內容生態建立繼續(xu)突破。