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中國(guó)VR行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)：VR產(chǎn)業(yè)鏈及5G助力VR發(fā)展分析[圖]

VR 王密 2019-05-17 05:59 來(lái)源：智研咨詢

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、等多種技術(shù)的集合。是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺(jué)感知外，還有聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺(jué)和味覺(jué)等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)、或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來(lái)處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

在VR/AR方面具備包括ID、光學(xué)設(shè)計(jì)/光學(xué)元件、電子電路、結(jié)構(gòu)/散熱、聲學(xué)、無(wú)線/射頻、軟件、自動(dòng)化等一站ODM/JDM服務(wù)能力，光學(xué)技術(shù)、量產(chǎn)能力尤其領(lǐng)先，具備VR/AR的全套零組件到整機(jī)量產(chǎn)能力和產(chǎn)能，預(yù)計(jì)今年有望引領(lǐng)行業(yè)推出輕量化產(chǎn)品。同時(shí)研布局發(fā)自由曲面、光波導(dǎo)、微顯示等前沿AR光學(xué)技術(shù)，與WaveOptics等合作能夠大批量設(shè)計(jì)并量產(chǎn)光波導(dǎo)，具有極強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

VR/AR領(lǐng)域：Sony、Oculus、國(guó)內(nèi)安卓品牌均為公司客戶。2017年Sony、Oculus合計(jì)VR市場(chǎng)市占率為65.8%，為VR頭部絕對(duì)的廠商。

華為：明確表示今年將推出顛覆性的VR產(chǎn)品，為5G方面建設(shè)主力，云管端多維度發(fā)力，5G通訊端方面，華為是目前行業(yè)內(nèi)唯一能提供端到端5G全系統(tǒng)的廠商，截至目前，華為5G基站發(fā)貨量從3月底的4.5萬(wàn)個(gè)，增長(zhǎng)到7萬(wàn)個(gè)，5G建設(shè)步伐在提速、商用在加速。5G消費(fèi)端方面，華為看好萬(wàn)物感知、鏈接和智能的多硬件生態(tài)，虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域看好VR板塊（CloudVR），判斷云VR將在娛樂(lè)、社交等個(gè)人家庭場(chǎng)景以及工業(yè)、醫(yī)療、教育、零售等行業(yè)場(chǎng)景中衍生出全新應(yīng)用。目前，華為已經(jīng)在終端、物聯(lián)網(wǎng)智能家居、VR等領(lǐng)域發(fā)力，早于17年10月推出華為VR2。

蘋(píng)果：公司客戶蘋(píng)果則不斷發(fā)力AR，一級(jí)方面收購(gòu)PrimeSense、Linx、Metaio、Flyby、AkoniaHolographics、發(fā)布ARKit等，有望在20/21年推出AR設(shè)備。

人才方面：前杜比執(zhí)行副總裁MiKeRockwell擔(dān)任蘋(píng)果內(nèi)部AR團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，長(zhǎng)期任職iPhone部分的Frank調(diào)往AR部門擔(dān)任產(chǎn)品營(yíng)銷主管；技術(shù)方面，蘋(píng)果不斷通過(guò)一級(jí)投資項(xiàng)目補(bǔ)充AR技術(shù)，如收購(gòu)加拿大增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)頭盔創(chuàng)業(yè)公司Vrvana、丹佛AR設(shè)備鏡頭公司AkoniaHolographics等；據(jù)已經(jīng)披露的專利來(lái)看，蘋(píng)果公司掌握AR頭盔、AR眼鏡、AR光路設(shè)計(jì)光波導(dǎo)、AR三維內(nèi)容構(gòu)建和呈現(xiàn)的技術(shù)等AR相關(guān)專利；同時(shí)發(fā)布ARKit1.0/2.0，構(gòu)架AR平臺(tái)，因此判斷蘋(píng)果推出AR設(shè)備為大概率事件，硬件設(shè)備最早有望于19年底發(fā)布，判斷蘋(píng)果AR設(shè)備的推出產(chǎn)生示范帶動(dòng)效應(yīng)，助力其他品牌跟進(jìn)推動(dòng)AR行業(yè)發(fā)展。

VR產(chǎn)業(yè)鏈主要分為硬件、軟件、應(yīng)用、服務(wù)四大塊。硬件方面，零部件主要由四大部分的電子元器件組成：芯片、傳感器、顯示系統(tǒng)、光學(xué)器件(透鏡、鏡頭、全景相機(jī)等）、外殼結(jié)構(gòu)件組成；設(shè)備分為輸出設(shè)備及交互設(shè)備，輸出設(shè)備按照形態(tài)分為頭盔、眼鏡、一體機(jī)，交互設(shè)備包含動(dòng)作捕捉、頭部追蹤、收拾識(shí)別、聲音感知及全景視頻。以O(shè)culusRift為例，整體OculusRift的BOM成本約為206.1美金(包括組件成本組裝測(cè)試)，其中頭盔單元成本為138.56美金，占比67.23%，代工測(cè)試成本則為6.5美元。從結(jié)構(gòu)來(lái)看，VR內(nèi)部組件數(shù)量及復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于智能手機(jī)，組裝代工難度更高，根據(jù)OculusRift內(nèi)部的組件超過(guò)200個(gè)，而智能手機(jī)（平均組件在40-50個(gè)）。

VR頭顯產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)包括形態(tài)、顯示、交互、感知、計(jì)算、通訊。按形態(tài)來(lái)看，VR主要分為一體機(jī)、主機(jī)式以及移動(dòng)式VR；顯示方面主要分為直視顯示以及微顯示，直視顯示可用于手機(jī)、平板、筆記本、TV等，較大的直視型設(shè)計(jì)肉眼可見(jiàn)；微顯示一般對(duì)角尺寸小于1英寸，需要配搭放大光學(xué)系統(tǒng)；兩種顯示在亮度、尺寸、放大倍率、重量等方面有差異，直視顯示器通常400至800ppi、尺寸范圍為3.5”-5.5”、需要較小的放大倍率和大光學(xué)系統(tǒng)、更重更耗電；而微顯示一般為2,000至3,300ppi、尺寸為0.2”-1”、需要更多的放大倍率。具體來(lái)看，直視顯示分為L(zhǎng)CD及OLED，微顯示分為DLP、LCD、OLED、LCos。

VR產(chǎn)業(yè)鏈

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硬件領(lǐng)域資本冷淡，2019年Q1公開(kāi)報(bào)道的VR相關(guān)投融資事件共14起，同比下降54.8%；領(lǐng)域集中在VR內(nèi)容和應(yīng)用技術(shù)。小企業(yè)沒(méi)有足夠資金支持研發(fā)和參展，因此行業(yè)展會(huì)上VR展品同比減少，19年CES參展商較18年減少50%，新品較少，多為現(xiàn)有產(chǎn)品功能升級(jí)，19年MWC參展同樣較少，除HTC外，幾乎無(wú)硬件新品展出；但品牌廠商仍堅(jiān)定VR道路，促進(jìn)VR內(nèi)容和技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。

2019年品牌AR，新品密集推出更新，上市新品品牌有：國(guó)外：Microsoft、Google、Dreamglass、Vuzix，國(guó)內(nèi)；Rokid、RealMax乾、亮風(fēng)臺(tái)、Nreal等，此外，軟件/平臺(tái)/內(nèi)容方面建設(shè)也有較大的進(jìn)展。

2017年VR品牌市占率

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Microsoft：“智能云+邊緣終端”戰(zhàn)略正加速推進(jìn)、混合現(xiàn)實(shí)生態(tài)不斷完善。邊緣終端：19年發(fā)布HoloLens2代，HoloLens2在硬件、視覺(jué)、舒適度、開(kāi)放性等方面較1代更優(yōu)，HoloLens2為HoloLens第一代后時(shí)隔四年的更新版本，預(yù)計(jì)售價(jià)為3500美元。硬件方面，其配置了高通驍龍850處理器、包含了全新的全息處理單元（HPU）和AI協(xié)處理器。頭顯有兩個(gè)透明波導(dǎo)鏡頭，具有自動(dòng)IPD校準(zhǔn)功能，顯示分辨率：720P升級(jí)至2K；視場(chǎng)角：35°升級(jí)至52°，視覺(jué)方面：配置眼球追蹤傳感器，全手勢(shì)識(shí)別，舒適度方面，設(shè)備采用輕質(zhì)碳纖維材料，更加輕薄化；同時(shí)發(fā)布AzureKinectDK開(kāi)發(fā)平臺(tái)助力VR/AR生態(tài)的構(gòu)建。企業(yè)應(yīng)用：Dynamics365服務(wù)包括RemoteAssist、Layout和Guides三款應(yīng)用，它將主要與Azure云服務(wù)結(jié)合，增強(qiáng)HoloLens的功能；智能云：AzureSpatialAnchors和AzureRemoteRendering是首批推出的Azure混合現(xiàn)實(shí)服務(wù)，它們將支持跨平臺(tái)、具有空間場(chǎng)景的企業(yè)級(jí)混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

Google：硬件方面：19年6月發(fā)布GlassEE2，為時(shí)隔2年的更新版本，性能上小幅升級(jí)，設(shè)計(jì)上磁吸式數(shù)據(jù)線換成了USB-C端口、規(guī)格上：支持LTE、攝像頭升級(jí)至32M、內(nèi)存升級(jí)到3GB；移動(dòng)AR：19年時(shí)隔一年再次升級(jí)ARCore1.7，加入了自拍AR濾鏡和動(dòng)畫(huà)API。

Facebook：重視AR板塊，獨(dú)立成立事業(yè)部，儲(chǔ)備核心專利（大視場(chǎng)角光學(xué)、小型化集成電路）。

AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是指透過(guò)攝影機(jī)影像的位置及角度精算并加上圖像分析技術(shù)，讓屏幕上的虛擬世界能夠與現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景進(jìn)行結(jié)合與交互的技術(shù)。按照產(chǎn)品形態(tài)，AR可以分為一體式、分體式AR眼鏡、ARBOX，主要側(cè)重于低功耗、全天可佩戴、外觀輕便。主要玩家有Google、Microsoft(HoloLens)、Epson、Vuzix、MagicLeap等。AR關(guān)鍵技術(shù)主要有近眼顯示、感知交互、處理計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)傳輸。

AR關(guān)鍵技術(shù)中近眼顯示設(shè)備的光學(xué)與顯示系統(tǒng)主要分為圖像源器件與顯示光學(xué)器件，圖像源器件產(chǎn)生圖像并將圖像投射到顯示光學(xué)器件中，顯示光學(xué)器件將圖像反射到眼睛中，其中針對(duì)AR顯示設(shè)備的圖像源器件一般指微顯示器。

AR光學(xué)顯示模組的組成

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微顯示：適合AR頭顯的微顯示技術(shù)主要有5種：LCoS硅基液晶、DLP、LBS、Micro-LED、Micro-OLED，各微顯示方案在成本、量產(chǎn)、性能方面具有差異，LCoS代表產(chǎn)品有HoloLens、MagicLeapOne，DLP代表產(chǎn)品有VuzixBlade，LBS代表產(chǎn)品有HoloLens2。

光學(xué)技術(shù)：AR光學(xué)技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)：離軸光學(xué)、棱鏡光學(xué)、自有曲面棱鏡、Birdbath方案、陣列/全息光波導(dǎo)、焦面、可變焦、多焦面、光場(chǎng)（仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段），離軸光學(xué)設(shè)計(jì)體積笨重、應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)先、基本已經(jīng)被淘汰；棱鏡光學(xué)視場(chǎng)角最小，但工藝簡(jiǎn)單、成本最低；光波導(dǎo)產(chǎn)品包括陣列和全息波導(dǎo)，在厚度、透光度、畫(huà)面效果有大的改進(jìn)提升，然而量產(chǎn)難度高。具體來(lái)看，波導(dǎo)技術(shù)中，HoloLens、MagicLeapOne、Waveoptics、Vuzix采用表面浮雕光柵SRG，主要從波導(dǎo)設(shè)備中提取圖像；Digilens采用了布拉格光柵SBG、且采取了主動(dòng)型全息波導(dǎo)，Lumus則為陣列波導(dǎo)廠商。

目前AR行業(yè)用的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以分為四種：全息波導(dǎo)、衍射波導(dǎo)、偏振波導(dǎo)以及反射波導(dǎo)，其中應(yīng)用最廣泛的是全息波導(dǎo)與衍射波導(dǎo)、陣列/反射波導(dǎo)。目前，HoloLens2采用衍射光波導(dǎo)光學(xué)方案，視場(chǎng)角可達(dá)到52°，蘋(píng)果收購(gòu)的AkoniaHolographics則采取全息技術(shù)的全息光波導(dǎo)。

隨著5G建設(shè)推進(jìn)、政府政策支持、技術(shù)創(chuàng)新加速、內(nèi)容生態(tài)多元以及產(chǎn)業(yè)鏈成熟成本下降，VR出貨量預(yù)計(jì)于2020年開(kāi)始加速增長(zhǎng)，2022年出貨量達(dá)到820萬(wàn)臺(tái)；2018-2022年的CAGR為16.3%。AR:展望未來(lái)預(yù)計(jì)隨著5G的推進(jìn)、核心技術(shù)的突破和內(nèi)容應(yīng)用的積累，AR消費(fèi)市場(chǎng)將2020年開(kāi)始飛速發(fā)展，頭顯達(dá)到百萬(wàn)級(jí)出貨量；2022年迎來(lái)拐點(diǎn)，出貨量突破千萬(wàn)臺(tái)。

2018-2022年全球VR頭顯出貨量及預(yù)測(cè)（萬(wàn)臺(tái)）

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據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，國(guó)外運(yùn)營(yíng)商均將在2019-2020年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)5G商用。國(guó)內(nèi)來(lái)看，中國(guó)移動(dòng)計(jì)劃在19年推出5G網(wǎng)絡(luò)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信計(jì)劃在2020年商用5G服務(wù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)涉及“五橫”技術(shù)架構(gòu)：“五橫”是指近眼顯示、感知交互、網(wǎng)絡(luò)傳輸、渲染處理與內(nèi)容制作，優(yōu)質(zhì)的VR體驗(yàn)(初級(jí)、部分、深度、完全沉浸)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有極高的要求：1)超清畫(huà)面實(shí)時(shí)傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求；2)低延時(shí)處理。5G適合VR/AR的特質(zhì)在于：1)高傳輸速率，5G網(wǎng)絡(luò)最高傳輸速度可達(dá)每秒數(shù)十Gb，有利于8K及以上超高清內(nèi)容的傳輸和實(shí)時(shí)播放；2)邊緣計(jì)算，處理下沉用戶，減少數(shù)據(jù)傳輸和反饋的時(shí)間，根據(jù)IMT-2020制定的指導(dǎo)方針，5G提供1.ms的OTA往返，延遲小于10ms，VR/AR優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)。

2018-2023年全球VR/AR行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)