《2021年元宇宙VR行业研究报告.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年元宇宙VR行业研究报告.pdf（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2021年元宇宙VR行业研究报告导语在由P C电脑、智能手机及互联网主导的第一大计算机科技浪潮中，掌握了核心环节与关键技术的团队成长为科技巨头，如苹果、谷歌、F a c e b o o k、微软等。1.前言：V R/AR将开启第二次计算机科技文明V R/AR将开启第二次计算机科技文明，以计算机技术为驱动的生产力发展将全方位提升。我们目前正处于计算机技术历史第一次大浪潮的鼎盛时期，电脑、智能手机、云服务等性能健全，先后推动了桌面互联网、移动互联网的高速发展，带来了前所未有的科技生活体验，包括移动支付、移动业务、电商、新媒体、物流仓储等。F a c e b o o k V R/AR团队的首席科学家
2、迈克尔 亚伯拉什在2 0 1 7年提出，V R/AR是计算机历史上的第二次大浪潮，其影响可能超过过去三十年（9 0年代至今）的个人计算机革命。未来数十年，V R/AR将带来的颠覆性冲击，既包括T o C大众消费市场，也包括各行各业的T o B市场，第二次计算机科技文明的成果将全面渗透至农林渔牧业、制造业、住宿餐饮、金融、地产、建筑业、教育、科技、交通运输、零售电商、文化娱乐等。为什么是由V R/AR开启，而非区块链、人工智能等革命性计算机技术？云计算、人工智能、大数据、区块链等计算机技术都需要依托其它产品而存在，其存在是为了补充强化其它产品，如更快捷、易用、强大的服务器；更聪明、智能的电子设备
3、，更高效、准确的信息分析系统；更不易篡改的信息记录系统等。当前所有未来的主要前沿计算机技术中只有V R/A R以“全新且独立的产品形态”不需要依附于其它物品对象而存在。V R/A R将是继P C电脑、智能手机之后的下一代消费级计算机科技产品，其产品形态将会遵循类似从P C电 脑（V R/A R头戴式显示器，简称头显）到智能手机（智能V R/A R眼镜）的发展路线。2 02 0,V R/A R产业发展按下加速键；巨头亮剑，新赛季排位之战拉开帷幕。2 02 0年因疫情造成的社交隔离激发了 V R游戏、虚拟会议、A R测温等需求崛起，S te a m平台V R活跃用户翻倍增长，虚拟会议，云端展览案例
4、层出不穷。2 02 0年全球V R头显出货量达6 7 0万台，较2 019年增长7 2%,A R眼镜出货量4 0万台,增 长33%O2 02 0年V R/A R产业投融资金额及数量回归2 017年高点水平，A R眼镜、工具软件、V R/A R游戏、教育培训等成为投融资的热点领域。海外大厂苹果、谷歌、F a c e b o o k均沿着战略目标进行并购布局，苹果仍在完善V R/A R产业链，谷歌意图重回消费级A R市场，F a c e b o o k则以硬件反哺V R内容生态。国内V R/A R产业发展较海外晚一到两年，但政府及行业均高度重视，产业扶持政策不断出台，传统企业华为、歌尔、爱奇艺等稳
5、扎稳打，初创企业N r e a l、亮亮视野、珑璟光电、小派、睿悦、M A D Ga z e等具备产业链核心技术或关键地位，纷纷完成大额融资、发展提速。在由P C电脑、智能手机及互联网主导的第一大计算机科技浪潮中，掌握了核心环节与关键技术的团队成长为科技巨头，如苹果、谷歌、Fa ce bo o k,微软等。V R/A R新赛季排位之战已拉开帷幕，未来由V R/A R主导的第二次计算机科技浪潮会再次产生众多核心环节与关键技术，涉及操作系统、芯片技术、传感技术、人工智能、光学技术、开发引擎等。技术迭代将带来产业链格局的重塑机会，掌握核心环节与关键技术的公司将获得更大的话语权，成长为新一代科技巨头。
6、2.V R/A R产业现状：崛起前夜，如火如荼2.1.技术积累：产业链趋于成熟2.1.1.跨越低谷稳步复苏，产业规模化放量按照技术成熟度曲线拟合，V R/A R产业当前已走出泡沫破灭低谷期，位于稳步爬升复苏期。技术成熟度曲线(T h e l l y p e C y cl e)专门用以拟合与描述新技术的发展阶段，曲线横轴是技术随着时间的发展的成熟度，纵轴则是技术的曝光度/业界的关注度。技术成熟度曲线能够揭示新技术的发展规律，我们以此拟合V R/A R产业的五大发展阶段：1)技术萌芽期(19 6 8-2012)：V R/A R新技术被提出并开始逐步进入大众视野。19 6 8年，美国计算机图形学之父
7、I v a n Su t h e r l a n组织开发首个计算机图形驱动的头盔显示器及头部追踪系统。2)期望膨胀期(2012-2016)：大众企业/研究机构开始仓促进入V R/A R领域，意图抓住新的增长点以占领先机，V R/A R设备大量涌现。2012年，谷歌推出G o o g l e G l a s s的一代眼镜产品。2013年，F a c e b o o k以20亿美元收购Oc u l u s并推出V R头盔。2014年，V R/A R概念进入市场视野，被认为是替代智能手机的下一代通用计算平台。F a c e b o o k,微软先后进入V R/A R领域，So n y、三星、H TC
8、等多家大厂也推出相关硬件产品。2015-2016年，V R/A R市场热度达到高点，2016产业元年So n y、H TC、Oc u l u s推出第一代面向大众消费市场V R终 端“三剑客”(PSV R、H TC V i v e、Oc u l u s Ri f t)。谷歌以 5 亿美元投资Ma g i c Le a p,Mi c r o s o f t推出面向垂直行业市场的A R终端H o l o l e n s。3)低 谷 期(2016-2019)：受限于商业模式仍不明晰，网络、硬件及内容的瓶颈均未突破，人们逐渐修正对V R/A R 光明前景”的到达预期，资本市场热度下降、收紧投资，V R
9、/A R行业退潮、进入寒冬。市场中缺乏竞争力的企业失去资本造血，留存企业积蓄力量、韬光养晦。2 0 1 9年起O c u l u s、H T C、V a l v e、华为、M i c r os oft等密集发布新一代硬件产品。4）复 苏 期（2 0 1 9至今）：基于第一波产品的失败经验教训，新技术逐步改进、产业链趋于成熟，产品体验及性价比明显提升。2 0 1 9年底随着全球5 G正式展开部署，V R/A R作为5 G核心的商业场景重新被认识及重视，行业重回升势；同年Q c u l u s Q u e s t发售，V R游 戏 B e a t S a b e r全球销量超1 0 0万份。2 0
10、 2 0年，V R/A R行业产业链各环节成熟度提升，叠加疫情推动居家需求上升，以F a c e b ook发布的Q c u l u s Q u e s t 2为代表的消费级V R设备需求增长强劲，爆款V R游 戏 H a l f-L i fe：A l y x引爆行业。2 0 2 0年V R/A R产业投融资活跃，金额及数量均回到2 0 1 6年的高点水平。5）生产稳定期：V R/A R新技术的性能/效果最终能满足消费者需求时，将进入实质的普及生产阶段。V R/A R出货量增长显著，已进入产业化放量增长阶段。比之2 0 1 8-2 0 2 0年相对平缓的终端出货量，随着F a c e b oo
11、k Q u e s t 2、微软H ol ol e ns 2等标杆V R/A R终端迭代发售、电信运营商虚拟现实终端的发展推广，以及平均售价从当前2 5 0 0/97 0 0元进一步下降，2 0 2 1-2 0 2 2年V R/A R终端规模上量、显著增长。阴2:2016-2022E全球V R出货量很浏000800600400200000800600400200。211111ID C,陀螺研究院,安体证拳就算中心全球V R/A R市场规模已近千亿，未来五年C A G R达5 4%。据I D C等机构统计，2 0 2 0年全球V R/A R市场规模约为90 0亿元，其中V R市场规模6 2 0亿
12、元，A R市场规模2 8 0亿元。中国信通院预测全球虚拟（增强）现实产业规模2 0 2 0-2 0 2 4五年年均增长率约为5 4%,其中V R增速约45%,A R增速约6 6%,2 0 2 4年二者市场规模接近、均达到2 40 0亿元。簧 科 来 建：中国后通庵,VRPC.#证和克中心 丁 一 例 弱 祝 报 吉V R奇点已现：消费级硬件销量持续强劲，即将跨过1 0 0 0万台临界点。F acebo o k的创始人扎克伯格认为，在一个平台上需要有约1 0 0 0万人使用及购买V R内容才能使开发人员持续研发以及获利，而一旦超过这个门槛，内容与生态系统将会实现跨越式发展。这一临界点，V R有望
13、于2 0 2 1年达到。据I D C统计，2 0 2 1年第一季度V R头显全球出货量同比增长5 2.4%。其中，O cu l u s凭一己之力推动全球整体V R市场的增长，2 0 2 1年第一季度其产品占据全球V R出货量的近三分之二，0 cu l u s Q u es t 2自2 0 2 0年第四季度发布以来在消费者市场表现抢眼。除O cu l u s外，中国V R本土厂商D P V R、P i co在2 0 2 1年第一季度也表现不俗，D P V R位居第二，出货量同比增长1 0 8.6%；P i co位居第三，出货量同比增长44.7%。D P V R、P i co立足中国稳固的本土市场
14、的同时致力于通过教育等商用领域布局开拓国际市场。此外，20 21年第一季度，HTC、Sony在VR全球出货量中分列厂商第四、五位。HTC、SONY份额下降较快主要系当前两公司的在售产品款式较老，新款产品发售后即将成为Oculus的有力竞争者，市场份额排名有望上升。现象级消费产品0 culusQuest2累计销量超出此前各代之和，预计20 21全年销量50 0 90 0万台。0 culusQuest2作为Facebook最新一代VR 一体机，上市之初即表现不俗，20 20年9月发布之初预定量就达初代5倍。据FacebookRealityLabs副总裁AndrewBosworth,0 culusQ
15、uest2发售半年时间内累计销量就已经超过历代OculusVR头显总和。SuperData统计0 culusQuest220 20 Q4 单季度销量达 10 9.8 万 台;RecRoom 根据新增用户数预测20 20 Q4单季度销量为20 0-30 0万台。假设21Q1-21Q3单季度销量维持10 0万台，Q4旺季销量20 0万台，得到20 21年0 culusQuest2保守预计销量50 0万台；假设21Q1-21Q3单季度销量维持20 0万台，Q4旺季销量40 0万台，得到20 21年0 culusQuest2乐观预计销量90 0万台。综上，0 culusQuest220 21全年销量有
16、望达到50 0 90 0万台。同 5:2019-2021E Oculus Quest R 列 VR立 谓 U（万台）2019 1 2020 2021E000900800700600500颂3002001001700.00500.00250.68900.00Uuestl Uues Quest2（保守）HA19：S uperD ata.RecRoom.安然猛赤睛比中心Quest2（乐用）一；融 够 强 等A R静待培育：产品策略由T O C转向T O B,核心技术尚在攻关阶段。由于技术问题，面向C端市场的G oog le G la ss、M a g ic L e a p O ne等产品销量远不达预
17、期，随后大部分厂商纷纷转向B端行业应用市场。同时，A R的上游核心技术包括微显示、光学、芯片等还并不成熟，诸多技术环节尚处于攻关阶段。2.L 2.VR/A R产业地图：硬件、软件、内容、应用从硬件、软件、内容/平台、应用四大维度建立VR/A R产业链分析框架。芯片：高通芯片一家独大，国产芯片奋力追赶1）高通骁龙X R2成为VR主力芯片。最早应用到VR/A R设备的芯片是高通针对手机的S O C方案8 2 1、8 3 5、8 4 5,其中8 3 5、8 4 5均针对VR/A R设备作相应优化，2 0 1 8年5月，高通推出VR专用芯片骁龙X R1,其性能与骁龙手机芯片6 6 0相近。2 0 1
18、9年1 2月，高通发布基于骁龙8 6 5衍生的X R2,集成了高通的5 G、A I及X R技术。2）瑞芯微、全志、华为海思等国产芯片待突围。目前大陆产的VR芯片较少且影响力较弱，主要包括瑞芯微Roc kc h ip、全志VR9、I N F 0 T M等。2 0 1 7年全志科技发布首个专用VR芯片VR9,内貉VR专用低延时加速模块Po r t al l.0以及双引擎直驱双屏专用系统，突破性达到全景6 K解码播放能力。2 0 2 0年上半年电信推出的天翼小V 一体机使用VR9芯片、主打低端观影市场；Ro k i dGl as s 2搭载晶晨A ml o g i c90 5 D 3芯片，1 2纳米
19、制程;D r eamGl as s 4 K 则使用瑞芯微 M al i-T86 4 GPU。2 0 2 0 年 5 月，华为海思发布X R芯片平台，推出首款支持8K解码能力，集成GPU、N PU的X R芯片，首款基于该平台的A R眼镜为Ro k i dVi s i o n o华为海思X R芯片具有一流的解码能力，但目前由于受美国制裁，海思芯片后续应用前景尚不明朗。操作系统：VR安卓占据主流，A R则乾坤未定1）VR一体机目前主要使用安卓系统。早期的VR 一体机基本沿袭手机端的计算芯片与操作系统，如Ocu l u s G。采用高通骁龙82 1芯片，Vi veFo cu s采用高通骁龙835芯片，
20、操作系统则是在安卓系统的基础上进行优化及定制。类似地，分体式VR包括PC VR、PSVR以及华为VRGl as s、创维V6 0 1等超短焦手机VR,其运行的操作系统仍以连接的主机为主，包括微软W M R、索尼PS及安卓系统。2)A R操作系统系生态占领制高点。目前市场上的创业型公司A R眼镜自身缺乏系统研发能力，当前仍以多以安卓系统为基础进行优化与定制。科技巨头将A R操作系统视为战略制高点，如微软Ho l o L en s采用以W i n do w s N T为基础的W i n do w s l OHo l o g r ap h i c系 统,Ho l o L en s 2则采用全新多平台
21、操作系统W i n do w s C o r eOS；M ag i c L eap自研专为空间计算设计的L u mi n OSo国内企业虹宇科技2 0 2 0年发布自研VR/A R3D多任务系统Ir i s OS,可以呈现2 D、3D的窗口及全景应用，支持多人多设备协作，兼容各类芯片平台及光学模组。公司致力于将Ir i s O S打造为开放的V R/A R操作平台，目前已与O P P O、v i v o、T C L等厂商展开合作。行业标准：海外巨头积极加入，国内厂商动作较慢O p e n X R是一个由Kh r o n o s组织联盟开发的开放式、无版权费用的X R行业标准规范，旨在简化V R
22、/A R软件开发，打通游戏引擎及内容底层连接，塑造具备互通性的开放生态。O p e n X R最大的意义是，游戏开发者使用一个A P I接口就能让游戏在不同品牌的V R/A R中运行；硬件厂商则可利用现有O p e n X R内容降低市场进入门槛，为消费者提供更丰富的内容体验。目前微软在H o l o Le n s、W M R头显均提供O p e n X R支持；U n i t y推出O p e n X R支持预览版；E p i c宣布虚幻引擎5不再支持S t e a m V R、O c u l u s等平台，转而支持且仅支持O p e n X R标准；O c u l u s推荐游戏引擎使用O
23、 p e n X R等。国内厂商中华为、兆芯、P i c o等也加入O p e n X R联盟参与标准的讨论与制定工作。平台：S t e a m盘据一方，Qu e s t平台异军突起平台竞争主要取决于内容影响力与硬件渗透率，目前V R平台中影响力最大的为S t e a m （内容驱动）与O c u l u s Qu e s t （硬件驱动）。S t e a m平台受益于3 A级V R游 戏 半条命：A l y x的推动，2 02 0年V R活跃用户大大增长，V a l v e l n d e x头显也供不应求。截至2 02 0年12月，S t e a m官方数据显示S t e a m平台会话数
24、量达L 04亿次，总游戏时长增加3 0%,新增用户达1 70万，V R收入增长71%,V R月活超2 00万人。Q u e s t平台则随着Q u e s t 2销量暴涨，活跃用户数及平台收入一路暴涨，据V R F o c u s称，截至2 02 1年2月，F a c e b o o k公布Q u e s t平台有超过60余款游戏收入达1 00万美元，其预计到2 02 1年底平台累计收入将超过5亿美元。2.1.3.V R：硬件趋于成熟，静待内容与应用百花齐放硬件V R终端的硬件主要由芯片处理器、屏幕及光学器件、声学器件、存储、壳料、辅料等构成。其中，芯片处理器、存储、光学显示器件在V R终端成
25、本中占比较高，与智能手机重合度较高，许多领域的技术积累可以复用，硬件产业链相对比较成熟。V R目前的主要的使用场景是游戏及视频，以图像处理与显示为功能重点，因此硬件成本中屏幕占比3 6柒 光学器件占比6%,光学显示器合计占比约4 0%；同时V R也需要较高的内存，存储成本占比2 7%；负责计算、渲染和图像处理的C P U、G P U处理器占比1 6%左右。以0c u l u s Q u e s t 2为例，Q u e s t 2采用高通骁龙X R 2芯片组、闪迪内存、JD I、夏普的LC D显示屏、两片菲涅尔透镜、国产锂电池组、4个外部摄像头实现6D 0F头部交互，产品具备更轻的质量、更紧凑的
26、结构、更准确的交互及更高的图像性能。国8:VR终 端 及 件 成 本 占 比16%料来源：立 晟 产 业 研 宛,安 怙 证 券 研 化 中 心行史近究窟寺产品形态：V R 一体机成为主流方案，设备价格进一步下探。近一年V R新品频出，以O c u l u s Q u e s t 2为代表的V R一体机持续畅销。一体机已经成为消费级V R主流技术方案，一体机体积小、重量轻、更便携，应用场景更加丰富与广泛，符合消费类电子产品的演进趋势。同时观察到V R设备价格进一步下探，2 0 2 0年1 0月9日发售的华为V RGl a s s定 价1 9 9 9元，2 0 2 1年5月2 4日发售的NOLO
27、So n i c定 价1 9 9 9元，V R终端实现价格下沉，有望进一步提升市场渗透率。根据V R终端的硬件组成将其拆解为以下四大模块：计算模块、定位模块、光学模块、显示模块。V R终端基于四大模块采用不同性能的组件、不同路径的技术方案进行组合构成了目前市场上各有差异的设备。我们依次对四大核心模块进行拆解分析，V R硬件产业链已经具备较高的成熟度，且各个模块仍具备边际改善的升级空间。1）计算模块：高算力为便携性松绑，高通X R芯片完成迭代V R彻底构造三维虚拟空间需要巨大的算力支持，这往往通过PC机的高性能C PU与显卡才能勉强实现。然而，这类高性能计算设备往往难以做到小型便携化，V R显示
28、设备外接高性能设备变为必然趋势，采用线缆连接方式造成的行动区域受限大幅削弱了 V R的发展空间。目前V R处理器分为手机芯片及专用芯片，以骁龙8 2 0、MTK,三星、麒麟等为代表的手机芯片性能优越，但其功耗与散热问题难以解决且成本较高；以高通骁龙8 6 5为基础的X R专用芯片是目前V R 一体机的绝对主力芯片。高通于2 0 1 8年推出专门为V R/AR 一体机设计的芯片X R 1,其性能比骁龙8 4 5 X R版稍弱，但成本更低，基本达到沉浸式V R体验的最低标准。2 0 1 9年高通骁龙发布5 G+X R芯片X R 2,骁龙X R 2是以骁龙8 6 5为基础针对V R/AR设备进行改造
29、的专用芯片平台，结合了高通5 G、AI及X R领域的最新技术，相对X R 1其性能得到显著提升，目前新一代V R 一体机0 cu lu s Q u es t 2、V I V EF ocu s 3 P icoN eo3系列等均采用X R 2平台。根据高通官方介绍X R 2芯片性能：1）在视觉体验方面，X R 2平台的G P U可 以1.5倍像素填充率、3倍纹理速率实现高效高品质的图形渲染；支持眼球追踪的视觉聚焦渲染；支持更高刷新率的可变速率着色，可以在渲染重负载工作的同时保持低功耗；X R 2的显示单元可以支持高达9 0 fps的3 K X 3 K单眼分辨率；在流传输与本地播放中支持6 0 fp
30、s的8 K 3 6 0度视频。2）在交互体验方面，X R 2平台引入7路并行的摄像头支持及定制化的计算机视觉处理器；可以高度精确地实时追踪用户的头部、嘴唇及眼球；支 持2 6点手部骨骼追踪。3）在音频方面，X R 2平台在丰富的3 D空间音效中提供全新水平的音频层以及非常清晰的语音交互；集成定制的始终开启的、低功耗的H ex a gonD S P；支持语音激活、情境侦测等硬件加速特性。4）除硬件平台外，高通还提供包括平台A P I在内的软件与技术套装以及关键组件选择、产品、硬件设计资料的参考设计。K 1 1:高通 XR2 V s 高 通 835资批朱源:母亭网.安田证季研究中心:丁 E的 匆
31、踣2）定位模块：Inside-out+6DoF,打破固定场景限制当前Inside-out已经取代Outside-in成为VR主流追踪技术架构。定位追踪技术在实现上主要分为两类，即“Outside-in和Inside-out”。Outside-in追踪定位技术需要在房间里布貉传感器的摆放或者悬挂位貉，最早实现产品化并开始大量用于体验馆、线下门店等商业场景。20 17年微软Hololens采用Inside-out技术方案后，这种摆脱外部设备的追踪技术受到关注，随后越来越多的大型厂商推出以Inside-out为基础的设备。Inside-out追踪定位技术能够实现设备的无绳化，随着机器视觉算法的逐步成
32、熟，Inside-out方案仅靠VR头显上的摄像头即可准确定位，有效降低了硬件成本及上手难度。基于手柄的“6+6”头手交互为当前主流交互方式。定位技术的原理简单概括，就 是“信号源+传感器”，使用相应的算法计算出物体的位貉信息（包括三轴及旋转共六个自由度，6 D 0 F）o随着算法及算力的成熟，V R设备从初期的3 D 0 F向6 D 0 F 演进，如 V i v e F o c u s 升级为 6 D 0 F 手柄的 V i v e F o c u s P l u s；O c u l u s 推出首款 6 D 0 F 一体机 O c u l u s Q u e s t；P i c o 将其
33、3 D O F 的P i c o小怪兽一体机升级为6 D 0 F的P i c o N e o o目前手柄控制依然是主流，融 合I n s i d e-o u t 6 D 0 F头动+6 D O F手柄交互的“6+6”交互路线是主流方案，代表厂商包括O c u l u s Q u e s t、P i c o、N o l o、X i m m er s e等。各厂商的V R手柄设计有较大不同，通常都会配貉摇杆，小型触摸板，A、B操作按钮，以及握柄部分的电容感测，可识别压力、触感、以及光学数据。裸手交互是未来的发展趋势。裸 手 交 互（原生手势识别）方案需要识别出手部骨架的2 1或2 6个关键点，并将
34、每个点用3个自由度衡量，输出2 1/2 6*3维的矢量，并由专业算法来识别手部的姿态和位貉。裸手交互的硬件方案包括RG B摄像头、3 D摄 像 头（T O F、结构光、双目视觉）和数据手套等，业界标杆是以L ea p M o t i o n与uSen s为代表的双目红外相机方案，支持双手交互、单手2 6 D 0 F跟踪，广泛用于一体式、主机式虚拟现实终端，而在手机式产品方面，华为A RE n g i n e利用结构光器件实现单手2 6 D O F交互方案。3）光学模块：菲涅尔透镜应用成熟，攻坚折叠光路技术菲涅尔透镜使VR头显设备能在短距离中实现有效图像显示效果，是目前主流VR头显透镜光学部件。
35、菲涅尔透镜，又名螺纹透镜，采用聚乙烯塑料注塑成型工艺，表面加工成一圈圈向外由小到大由浅到深的同心圆，剖面看似锯齿状。该设计能够在保留常规透镜光学特征的同时实现镜片轻量化，即在构造大光圈+短焦距的透镜的同时具有较轻的重量与较薄的厚度。但菲涅尔透镜由于焦距所限无法减少光学成像模组的整体厚度，同时其光学特性会在一定程度上影响成像质量，使显示器件的清晰度受损及曲率出现偏差。菲涅尔透镜的制造工艺已经较为成熟，生产成本也较常规透镜低。折叠光路，又称短焦距光学系统，其成熟应用将带来VR设备里程碑式的体验提升。因为镜头需要将来自显示器的光聚焦到用户眼中，而光线的聚焦必须留以足够的距离，所以VR头显必须保持一定
36、的厚度。折叠光路的原理是使用偏振膜将光路压缩、将 距 离“折叠”到其自身，使光线可以在更窄的空间内穿越同样的距离，以使得整体VR设备变轻薄。同时折叠光路也可以实现更好的成像效果以及更广的视场角，有望进一步提升V R设备的整体体验。但折叠光路也存在诸多技术难点，包 括1）光学设计复杂；2）光效较低、光线经多次折返后强度下降；3）轻薄设计与广视角难以兼得等。软件1）系统软件：3D化与实时性成为现有操作系统技术面向虚拟现实优化创新的重要技术方向。正 如i O S基于U N I X,A n d r o i d基于L i n u x,虚拟现实O S并非独立于现有操作系统发展而来，在操作系统和底层软件上继
37、承了移动端特性，是基于移动O S定制优化的嵌入式实时系统。一方面，结合近眼显示等特点，虚拟现实O S有望成为首个3 D化操作系统。当前移动O S主要面向传统手机应用设计，用户视野较小，U I控件和L a y o u t布局方式均面向2 D,对多任务系统的执行并不迫切。虚拟现实O S可能不再有“桌面”概念，用户目之所及即为操作界面，更加强调空间思维，在3 D图形渲染、3 D内容传输、3 D显示乃至基于g l T F等新兴3 D格式等方面变化甚巨。另一方面，结合感知交互等需求，虚拟现实O S凸显稳态、实时、紧耦合的发展特性。传统移动O S是 一 个“待命式”系统，系统基于用户有意识主动操作进行响应
38、，且各子系统相对独立，如传感与渲染子系统、图像输入与渲染子系统，并无传感器直接同渲染处理耦合，系统设计存在诸多缓存逻辑。虚拟现实O S更像稳态系统，不论用户主动操作与否，从姿态到渲染保持实时稳定运行，2 0 m s M T P时延约束成为其中核心技术挑战，体现在如下方面。在图形渲染方面，由于复杂合成系统将带来过高渲染延迟，不同于移动O S用户界面2 D图层合成的方式，虚拟现实O S渲染方式存在显著差异。在传感融合方面，移动O S交互方式以触屏为主，基于这一交互技术的事件体系在虚拟现实中无法使用，此外，移动O S系统架构中缺少高精度高频率的传感融合实现，架构的复杂性导致传感延迟较高。在内容应用方
39、面，移动O S图形驱动均为C+库，上层应用采用D a l v i k虚拟机作为运行时，与实际图形驱动较远，效率较低，且移动O S的事件回调机制难以满足虚拟现实应用的实时性需求。2）工具软件：3 D开发工具系核心是生产与创作工具，逐步走向简单化、轻量化、可视化。目前市场核心的3 D开发引擎包括 U n i t y 的 U 3 D、E p i c G a m e s 的 U n r e a l E n g i n e,以及Fr o s t b i t e En g i n e寒霜引擎、起源引擎等，主要用于游戏、影视等PGC的内容生产。由于M e t a v e r s e需要简单易用的生产工具，3
40、 D开发工具也逐步走向简单化、轻量化、可视化，如R o b l o x平台的开发工具R o b l o x S t u d i o,我的世界M C S t u d i o等。目前，V R/AR均已脱离了基于厂商原始S DK的简陋低效开发阶段，而步入了第三方技术支持的高效开发新纪元。V R大型应用开发已得到各类图形库平台供应商的支持。V R开发不再拘泥于Oc u l u s S DK、Op e n V R等原始S DK,而是可以通过U n i t y、U n r e a l等成熟图形引擎、游戏引擎实现快速高效开发。平台/内容V R内容题材日益丰富，促进V R体验向消费者渗透普及。截至 20 20
41、 年 12 月，S t e a m、Oc u l u s PC、V i v e p o r t、S i d e Qu e s t、Pi c o,Oc u l u s Qu e s t平台的V R应用总数分别达到5 5 5 4、17 5 5、25 13、9 3 1、5 7 8、23 5 款。截至 20 20 年 9 月，Fa c e b o o k Qu e s t平台内容收入已达到1.5 亿美元，35款游戏收入达到百万美元，沉浸声、手势识别与虚拟化身等特色内容制作SDK陆续发布。随着VR内容的丰富、设备体验的升级以及售价的不断下探，VR产品将进一步向消费者渗透普及。用 1 9:不 同 平 台
42、V R 内卷数量资 料 东 源:V R陀 理.安 信 证 拳 研 瓮 中 心 行位近无j员 吉应用游戏之外，视频、直播、电竞、社交等商业场景亦多点开花，呈现广阔前景。根 据 IDC数据，消费类VR主要包括游戏、视频、直播、影院、电竞、社交、音乐等领域，而商业类VR主要是教育、文旅、医疗、家装、房产、零售等。其中基础的VR娱乐产品如游戏、视频、直播等需要用户具有高沉浸感，从而达 到“身临其境”的体验，这对于VR内容的品质要求非常高；而对于商用场景，用户对产品的关注点更多的在于能否达到相应的效果，因此，商用V R的内容门槛相对用户端要低，内容制作成本也相对较低，同时一些商业模式也已经跑通，我们预计
43、商业V R将迎来高速发展。据微软预测，至2 0 2 5年，企业市场规模(1 84亿美元，占比4 3.6 4%)将超过消费市场(1 5 9亿 美 元)。当前企业市场主要由一线工人(F L W)类需求主导，且主要集中在离散制造、流程制造相关行业，但坐办公室的信息工人(I W)类企业市场也正开始受益于A R/V R带来的工作潜力，包括如协作场景、虚拟会议和设计评估等。S 21:VRTOC 及 TOB 的良用*从具体落地来看，根 据I D C的预测，我国V R市场企业I T支出规模预计将在2 0 2 4年达到9 2 1.8亿元，2 0 2 0-2 0 2 4年C A G R约为3 9.5%,行业处于高
44、速增长期，具体到细分行业，从2 0 1 9年数据来看，V R教育占比最高，达到2 5.1悦 其次是制造、零售、消费及服务业。政策方面，教育部印发的2 0 1 9年教育信息化和网络安全工作要点 中将V R技术纳入教育信息化的年度重点工作任务。产业方面，根据华为A I L a b于2 0 1 8年6月发布的V R教育白皮书，国内的讯飞幻境已与4 0多家公立学校开展V R教育合作。S 2 2：2 0 2 0-2 0 2 4 E 中 国 V R 市 场 企 Jk I T 支 出 4 t 楔 京 刊2.1.4.A R：部分环节尚存技术难点，但发展潜力巨大硬件光学与显示领域仍是A R硬件的重要突破点，光学
45、与显示占据1 0 0 0美元级A R硬件成本的4 3%O A R眼镜的光学与显示模组包括近眼显示（即光学镜片）、微显示器及与二者相关的景深技术。光学显示是A R眼镜组成的核心部分，影响最终成像效果，光学显示之于A R眼镜相当于屏幕之于手机。A R眼镜其余供应链环节与智能手机重合度较高，量产及普及的壁垒较低。以H o l o L e n s为例，主要硬件包括全息处理模块、2个光导透明全息透镜、2个L C o s微型投影以及6个摄像头，总成本1 5 0 0美元。其中L C o s微型投影设备与透明全息透镜达5 7 0美元（中国部分厂家单个L C o s微型投影仪成本5 0 0-1 0 0 0元不等
46、）、占比4 3%,全息处理单元（C P U、G P U、H P U）成本约4 0 0美元、占比3 1%,存储设备2 0 0美元，6个摄像头及传感器成本1 0 0美元，电池3 0美元。24:A R”检 及 件 成 本 占 比者 料 来 过:毕旺寻犬.辛二好矣呼它中。：二沅必访知睛产品形态：A R眼镜一体式与分体式并存，主流产品逐步具备手势识别功能。A R眼镜尚未形成统一的产品形态与技术路径，当前一体式、分体式并存。一体式A R眼镜由于需要将电池、芯片等集成在眼镜中，当前难以做到轻量级。手势识别功能是A R感知交互的重要方式，也是A R眼镜的基础性功能配貉，当前 H o l o L e n s 2
47、、M a g i c L e a p o n e、N r e a l l i g h t 等较为主流的A R眼镜均具备手势识别功能，而配貉深度摄像头模组是具备手势识别的刚性要求。1）光 学（成像）模块：升级路径明确，光波导为最终发展方向A R的光学元件与V R有很大不同。A R需要S e e T h r o u g h,与真实环境发生交互。A R的近近眼显示是不能直接放在眼前而是放到眼睛旁边，因此需要一组光学元件将屏幕的像耦合到眼前。A R光学元件正在由自由曲面/B i r d b a t h等向光波导演进。短期来看，由于成本可控，工艺较为成熟，自由曲面/B i r d b a t h仍会在C
48、端A R市场占有一席之地。长期来看，由于光波导轻薄性及显示效果优势，一旦突破量产瓶颈后有望实现快速渗透。光波导可以分为两类技术方案，几何光波导与衍射光波导。几何光波导成像效果好但量产难度高，衍射光波导具备基础量产条件有望成为主流技术方案。几何光波导由一系列半透半反镜面组成，镜面是嵌入到玻璃基底里面并且与传输光线形成一个特定角度的表面，每一个镜面会将部分光线反射出波导进入人眼。几何光波导的概念最先由以色列公司L u m u s提出并一直致力于优化迭代，市场上还未出现大规模的量产眼镜产品。几何光波导运用传统几何光学设计理念、仿真软件及制造流程，没有牵扯到任何微纳米级结构，因此图像质量可以达到很高的
49、水准。但是，整体工艺流程比较繁冗，包括半透半反镜面阵列的镀膜工艺。衍射光波导可进一步细分为全息光波导与表面浮雕光栅波导，主要原理为通过衍射光栅替代传统几何光学器件，采用镜片表面的光栅结构实现光束的扩展和耦出。通过合理的设计光栅结构，光栅波导技术可以实现出瞳的二维扩展。衍射光栅是一个具有周期结构的光学元件，周期可以是全息技术在材料内部曝光形成的“明暗干涉条纹”（全息光波导），也可以是材料表面浮雕出来的高峰和低谷（表面浮雕光栅波导）。全息光波导方案通过双光束全息曝光技术在介质中形成干涉条纹，从而可以获得折射率周期性变化的光栅结构。全息体光栅并不是通过结构图型而是通过材料的不同制作光栅，理论上全息光
50、栅的衍射销率可以达1 0 0%,有更好的成像效果。但全息体光栅材料和量产工艺是当前门槛。材料端合成难度大，且多用于军用对我国禁运。量产工艺激光脉冲法不适用于规模量产。全息体光栅方案厂商需要具有I D M能力，提供从材料到量产完整的解决方案，代表公司包括苹果公司收购的A k o n i a、D i g i l e n s、S o n y 等。表面浮雕光栅波导方案通过使用亚波长尺度的表面浮雕光栅代替传统的折反射元件作为光波导中耦入、耦出和扩展区域的光学元件，从而实现对光束的调制。根据凹槽的轮廓、形状和倾角等结构参数的不同，常用的表面浮雕光栅可以分为一维光栅与二维光栅。一维光栅根据剖面形状划分为矩形