國(guó)信證券股份有限公司發(fā)布

　　一、乘“元宇宙”東風(fēng)，VR 軟硬件生態(tài)加速成熟

　　1、虛實(shí)共生從夢(mèng)想到現(xiàn)實(shí) ，VR 熱潮從未消退

　　“元宇宙”能消除數(shù)字和實(shí)體之間的界限，打造人類“虛實(shí)共生”的數(shù)字世界。

　　“元宇宙”（Metaverse）指的是一個(gè)源于現(xiàn)實(shí)世界，與現(xiàn)實(shí)世界平行并相互影響的、可持續(xù)的虛擬世界，人類可以在其中以高自由度形式進(jìn)行娛樂、社交、生產(chǎn)生活?；谔摂M現(xiàn)實(shí)（VR）或混合現(xiàn)實(shí)（MR）終端所實(shí)現(xiàn)的“元宇宙”是人類通信交互經(jīng)歷了文字、語音、圖像、視頻之后的下一代升級(jí)方向，即實(shí)現(xiàn) 3D 實(shí)景信息的共享。MR 設(shè)備商業(yè)化的嘗試從未停止，其中 VR 涉及技術(shù)相對(duì)成熟，早于 AR 試水消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，并有望在 AI、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)催化下進(jìn)入爆發(fā)期。

　　VR 設(shè)備最早可以追溯到上世紀(jì) 50 年代，一位美國(guó)攝影師發(fā)明了第一臺(tái) VR 設(shè)備，此后，第一臺(tái)頭顯（俗稱“達(dá)摩克里斯之劍”）等一些原始設(shè)計(jì)相繼涌現(xiàn)。20 世紀(jì) 90 年代，商用設(shè)備開始出現(xiàn)，例如任天堂的 Vortual Boy 游戲機(jī)，1991 年甚至出現(xiàn)了 VR 街機(jī)。另外，軍事領(lǐng)域的應(yīng)用也是 VR 設(shè)備發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。但當(dāng)時(shí)的技術(shù)沒有跟上市場(chǎng)的想象，游戲畫質(zhì)差、設(shè)備價(jià)格高、畫面延遲、設(shè)備計(jì)算能力不足、使用不舒服等缺點(diǎn)難以攻克，阻礙了 VR 設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展，即使到了當(dāng)下，這些問題仍是 VR 產(chǎn)品的核心痛點(diǎn)。

　　2、Quest2 累計(jì)銷量破 1000 萬臺(tái)，消費(fèi)級(jí)硬件配置初成型

　　2020 年 9 月，F(xiàn)acebook 發(fā)布 Oculus Quest2，10 月 Quest2 上市，根據(jù) SuperData 數(shù)據(jù)，Quest2 4Q20 銷量超過 100 萬臺(tái)，對(duì)比排在第二的 Sony PlayStation VR，銷量?jī)H為 12.5 萬臺(tái)，是 VR 頭顯中銷量增速最快的產(chǎn)品。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，Quest 2 在 2021 年總計(jì)賣出 870 萬臺(tái)，累計(jì)出貨超 1000 萬臺(tái)。早在 2019 年，扎克伯格曾推斷：當(dāng) VR 設(shè)備普及度超過 1000 萬時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)將來到其發(fā)展的“奇點(diǎn)”，一旦突破這個(gè)數(shù)額“生態(tài)系統(tǒng)將會(huì)得到跨越式發(fā)展”，產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)。

　　我們認(rèn)為 Quest2 成為第一個(gè)累計(jì)銷量超 1000 萬臺(tái)的 VR 設(shè)備主要有三個(gè)原因：

　　1）疫情期間宅家電子娛樂需求旺盛。以 Switch 銷量為例，Switch 于 2017 年一季度發(fā)售，排除 2018 財(cái)年因低基數(shù)帶來的高增長(zhǎng)，疫情高峰期，即 2021 財(cái)年（2Q20-1Q21）銷量增速達(dá)到歷史最高 37%。全球 PC 市場(chǎng)（包括平板電腦）2020 年第四季度出貨量達(dá)到 1.44 億臺(tái)，同比增長(zhǎng) 35%，連續(xù)第三個(gè)季度實(shí)現(xiàn)年度增長(zhǎng)。2020 年總出貨量增長(zhǎng) 17%，達(dá)到了 4.58 億臺(tái)，創(chuàng) 2015 年以來歷史最高。

　　2）技術(shù)迭代進(jìn)入普通消費(fèi)者（以主機(jī)玩家為主）期待區(qū)間，不存在明顯短板。

　　Quest2 之前，面向消費(fèi)者的 VR 設(shè)備都存在明顯技術(shù)短板，難以讓用戶產(chǎn)生再次使用的意愿，如依賴于 PC 設(shè)備的 Oculus Rift 和 Vive 價(jià)格高昂，需要 1000 多美元，且 Outside- in 定位安裝復(fù)雜。即使是 PSVR，作為 2020 年之前發(fā)布的，最受歡迎的 VR 頭盔，也存在處理上限低、運(yùn)動(dòng)跟蹤效果漂移、游戲保真度低、眩暈感嚴(yán)重、必須依賴 PS 主機(jī)等問題。而 Quest2 引入了 Inside-out 方案，避免了使用前的復(fù)雜準(zhǔn)備，并實(shí)現(xiàn)了完全獨(dú)立于其他設(shè)備的無線化，同時(shí)也是第一款使用 VR 芯片驍龍 XR2 的設(shè)備，在清晰度、刷新率、定位、散熱、追蹤、性能優(yōu)化上都達(dá)到了較為平衡的狀態(tài)。

　　3）內(nèi)容端 19-20 年 VR 精品游戲頻出。根據(jù) Steam 上用戶推薦度排名，前 10 名除了 Half-Life 2 是續(xù)作，9 款中 6 款是 2019-2021 年間推出的。尤其是 Half- life：Alyx，2019年 11 月22 日Steam發(fā)布《Half- life：Alyx》的詳細(xì)情報(bào)，根據(jù) Superdata 的 2019 年 VR/AR 市場(chǎng)數(shù)據(jù)，Valve Index 在 2019 年共賣出了 14.9 萬臺(tái)，并且其中有 10.3 萬臺(tái)都是在最后三個(gè)月內(nèi)售出的，在游戲口碑輻射下，許多美國(guó)家庭選擇 Vive Index 或其他能夠串聯(lián) Steam 的 VR 設(shè)備作為圣誕禮物。

　　3、對(duì)比智能手機(jī)發(fā)展歷史，VR 設(shè)備處于加速迭代期

　　回顧智能手機(jī)的歷史，現(xiàn)在“無所不能”的手機(jī)也是從看起來“并不智能”的階段發(fā)展而來，從 1994 年第一部智能機(jī)發(fā)售，到 2017 年季度出貨量首次下滑，前后約 23 年。期間大量廠商不斷創(chuàng)新，接受市場(chǎng)檢驗(yàn)，最終保留市場(chǎng)需要的功能，這些功能由點(diǎn)，及線，至面，最終迎來行業(yè)大爆發(fā)：

　　原點(diǎn)萌芽期（1991 年~2000 年）：最核心的觸摸屏和網(wǎng)絡(luò)連接功能出現(xiàn)，但因配套環(huán)境不成熟難以推廣。1991 年 2G 正式商用，智能手機(jī)開始萌芽，1994 年，IBM 的 SPC 開始發(fā)售，它是世界上第一部智能機(jī)，僅具備觸屏和電子郵件等功能，笨重且并不“智能”；1996 年，諾基亞 Communicator，第一款帶有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和 GSM 互聯(lián)網(wǎng)接入的智能手機(jī)問世，盡管互聯(lián)網(wǎng)接入功能具有劃時(shí)代的意義，后續(xù)大部分智能機(jī)都配備該功能，但由于當(dāng)時(shí)移動(dòng)數(shù)據(jù)價(jià)格高昂，仍難以普及。

　　加速迭代期（2000 年~2007 年）：各品牌逐漸明確智能手機(jī)將成為移動(dòng)終端的長(zhǎng)期趨勢(shì)，手機(jī)功能開始高頻率創(chuàng)新迭代，期間不乏賣的不錯(cuò)的款式，但并未形成全民換機(jī)需求。一些重要功能經(jīng)過市場(chǎng)的篩選，逐漸累計(jì)在智能手機(jī)上，比如彩屏、攝像頭、MP3 等。2000 年，多款帶有攝像頭的手機(jī)出現(xiàn)；2001 年，西門子推出了第一款帶有可更換存儲(chǔ)卡和集成 MP3 播放器的手機(jī)“Siemens SL45”；2002年，諾基亞推出了“諾基亞 7650”，是世界上第一款帶前置攝像頭的智能手機(jī)；同年，索尼愛立信 P800 發(fā)布，這是第一部搭載彩色觸摸屏的智能手機(jī)。

　　全面爆發(fā)期（2008 年~2017 年）：2007 年，專用手機(jī)系統(tǒng) IOS 和安卓推出，智能機(jī)的核心擴(kuò)展能力出現(xiàn)，配合第一代 iPhone 的出世，智能手機(jī)基本穩(wěn)定了去物理鍵盤、可擴(kuò)展應(yīng)用系統(tǒng)的成熟形態(tài)，在 C 端市場(chǎng)激發(fā)了客戶需求，形成強(qiáng)大的換機(jī)驅(qū)動(dòng)力。2007 年 1 月，蘋果 CEO 展示了第一部 iPhone，將移動(dòng)電話、iPod、電子郵箱、Internet 瀏覽器、導(dǎo)航和眾多其他功能結(jié)合在一起，并完全摒棄物理鍵盤，首推手勢(shì)控制，采用 3.5 英寸高清屏幕，在硬件和軟件方面都達(dá)到新高度。盡管 2007 年蘋果的銷量?jī)H 139 萬臺(tái)，但蘋果開始改變消費(fèi)者對(duì)手機(jī)的認(rèn)知，2008 年 iPhone 3G 推出，全年銷量 1200 萬臺(tái)，同比增幅 737%；同年，Android 操作系統(tǒng)推出，App Store 和 Google Play Store 依次面世，智能手機(jī)進(jìn)入爆發(fā)增長(zhǎng)期。

　　回顧近幾十年 VR 頭顯商業(yè)進(jìn)程，我們認(rèn)為 VR 行業(yè)現(xiàn)階段對(duì)應(yīng)智能手機(jī)的加速迭代期。2012 年前，對(duì)應(yīng)智能機(jī)原點(diǎn)萌芽期，產(chǎn)品核心開始商業(yè)化嘗試，Oculus 等品牌開始研發(fā)原型機(jī)，從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)；2013 年后，行業(yè)進(jìn)入加速迭代期，各大廠商開始重視 MR 成為下一代終端的潛力，F(xiàn)acebook 收購(gòu) Oculus，三星、Google、HTC 相繼發(fā)布產(chǎn)品；2017-2020 年，更多的企業(yè)宣布進(jìn)入 VR 行業(yè)，硬件迭代加速，一些高質(zhì)量 VR 游戲出現(xiàn)；2021 年，疊加疫情推動(dòng)的電子產(chǎn)品消費(fèi)需求，Oculus2 成為圣誕節(jié)期間最受歡迎的 VR 設(shè)備，累計(jì)銷量突破 1000 萬臺(tái)，并形成了較為完善的內(nèi)容生態(tài)體系，但非電子發(fā)燒友或游戲玩家的用戶大范圍購(gòu)買的需求并未出現(xiàn)。

　　VR 內(nèi)容和硬件都還需要大量的資本投入支持技術(shù)迭代，即使是銷量最好的 Quest 短時(shí)間內(nèi)也無法盈利。4Q22Meta 凈利潤(rùn) 46.52 億美元，同比下降 55%。其中，元宇宙部門 Reality Lab 繼續(xù)虧損，4Q22 實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 7.27 億美元，同比下降 17.1%，1-4 季度分別虧損 29.6、28.06、36.72、42.79 億美元，全年虧損 137 億美元，2021 年虧損 102 億美元。若考慮 2019-2020 年未披露年份，Meta 元宇宙總虧損近 300 億美元。

　　Meta 的業(yè)績(jī)不佳，導(dǎo)致 4Q22 至今大量裁員，并削減 23 年預(yù)算，降低 50 億至 890-950 億美元，但 Meta 已經(jīng)做好了未來四年的產(chǎn)品規(guī)劃。根據(jù) The Verge 信息，AR 產(chǎn)品方面，Meta 計(jì)劃推出第二代和第三代智能眼鏡 Ray-Ban Stories，并于 2027 年推出代號(hào)為 Orion 的 AR 眼鏡；VR 產(chǎn)品方面，Meta 計(jì)劃于 2023 年推出 Quest 3，并將在未來幾年陸續(xù)發(fā)布更便宜的頭顯 Ventura，以及代號(hào)為 La Jolla 的頭顯。

　　一級(jí)市場(chǎng)方面投融資持續(xù)活躍。2020 年，疫情沖擊下，盡管以 Quest 2 與 HoloLens 2 為代表的新一代高性能 VR 終端推動(dòng)了全球 VR 大眾消費(fèi)市場(chǎng)的發(fā)展，但 VR 市場(chǎng)回報(bào)周期較長(zhǎng)，并未吸引大量新增風(fēng)險(xiǎn)資本進(jìn)駐，2020 年全球虛擬現(xiàn)實(shí)風(fēng)險(xiǎn)資本市場(chǎng)出現(xiàn)一定下滑。21 年國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)大廠入局，投融資規(guī)模和數(shù)量均迎來爆發(fā)，全球投融資總額 556 億元，同比增長(zhǎng) 127.87%，事件 337 起。22 年全球元宇宙市場(chǎng)投融資加速，1H22 全球 VR/AR 產(chǎn)業(yè)融資并購(gòu)規(guī)?？傤~為 312.6 億元，同比增長(zhǎng)37%，事件數(shù)量為 172 起，同比增長(zhǎng) 17%。

　　分國(guó)內(nèi)外來看，海外的融資金額與數(shù)量自 2017 年下滑之后每年穩(wěn)定增長(zhǎng)。而國(guó)內(nèi)歷經(jīng) 2017 年到 2020 年 4 年的低迷期，2021 年出現(xiàn)了高速反彈。特別是去年字節(jié)收購(gòu) Pico 之后，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)巨頭、手機(jī)企業(yè)、傳統(tǒng)上市公司對(duì) VR/AR 的關(guān)注度顯著上升，國(guó)內(nèi) 2022 年上半年 VR/AR 產(chǎn)業(yè)融資并購(gòu)金額為 61.9 億元，較去年同比上漲了 67%，發(fā)生數(shù)量為 68 起，較去年同比提升 45%。

　　全球 VR 投融資重點(diǎn)逐漸從硬件轉(zhuǎn)向軟件。作為尚處在成長(zhǎng)階段的新興行業(yè)，融資是大部分企業(yè)當(dāng)前生存和發(fā)展的資金來源，投融資活動(dòng)反映了當(dāng)前的行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。據(jù)陀螺研究院統(tǒng)計(jì)，硬件是資本市場(chǎng)最先關(guān)注的領(lǐng)域，2016 年及之前，硬件端投資金額最大，隨著硬件端的逐漸成熟，2017 年之后應(yīng)用端獲得了最多的資金投入。2022 年上半年獲得投資金額最大的是軟件（工具）和應(yīng)用領(lǐng)域，其中增幅最大的是應(yīng)用領(lǐng)域，同比增長(zhǎng) 143%。

　　4、AI——VR 的隱形核心技術(shù)，推動(dòng)交互方式變革

　　AI 升級(jí)可能帶來人機(jī)交互的變革。在 VR 技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)智能人機(jī)交互有三個(gè)關(guān)鍵要素——多模感知能力、深度理解能力和多維表達(dá)能力。精細(xì)的多模態(tài)、高智慧模型可以幫助 VR 頭顯以消費(fèi)級(jí)的成本實(shí)現(xiàn)以語音控制為輔，以肢體動(dòng)作為主的全新交互方式。通過引入多模態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，在語音識(shí)別的基礎(chǔ)上，結(jié)合人臉識(shí)別、嘴部唇語識(shí)別、眼動(dòng)追蹤，把多種維度的感知結(jié)合成為多模態(tài)系統(tǒng)，從而提升復(fù) 雜場(chǎng)景識(shí)別效果。

　　AI 在 VR 肢體定位和手勢(shì)交互技術(shù)上大有可為，讓高精度手勢(shì)識(shí)別成為可能。當(dāng)前，VR 設(shè)備主要通過紅外攝像頭+陀螺儀的硬件組合，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)肢體定位，需要手柄輔助。存在成本高、配件多、缺失下半身等問題，精細(xì)度也較差，難以實(shí)現(xiàn)高精度手勢(shì)識(shí)別。我們認(rèn)為未來肢體定位和手勢(shì)交互的升級(jí)主要依賴于算法模型的升級(jí)，2019 年 Meta 發(fā)布了手勢(shì)交互 1.0，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的裸手交互，但是用戶雙手重疊或移動(dòng)過快都會(huì)造成跟蹤丟失，2022 年，Meta 發(fā)布手勢(shì)交互 2.0，解決了上述問題，并在公告中表示：主要是基于重新設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)方法。

　　而在內(nèi)容方面，AI 可以縮短創(chuàng)作時(shí)間，為元宇宙提供底層支持。以虛擬人為例，AI 作為虛擬人驅(qū)動(dòng)的大腦之一，既是虛擬人能夠在元宇宙感知行為并做出反饋的核心要素，也是其掌握與學(xué)習(xí)技能的關(guān)鍵所在。亞馬遜云科技的 AI 服務(wù)在此領(lǐng)域有很多的應(yīng)用實(shí)踐，包括圖像 AI 生成（自動(dòng)上色、場(chǎng)景調(diào)整、圖像二次元化）、模型自動(dòng)生成（動(dòng)畫自動(dòng)生成、場(chǎng)景道具生成）、游戲機(jī)器人（游戲 AI NPC、文本交互、語音驅(qū)動(dòng)口型動(dòng)畫、動(dòng)作補(bǔ)抓、表情遷移）、偶像營(yíng)銷運(yùn)營(yíng)（聊天觀察、流行搭配、反外掛）等。據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到 2026 年中國(guó) AI 數(shù)字人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 102.4 億元，市場(chǎng)將呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

　　3D 模型創(chuàng)建屬于“勞動(dòng)密集型”行業(yè)，也將受益 AIGC 升級(jí)。創(chuàng)建專業(yè)的 3D 內(nèi)容需要較高的藝術(shù)與審美素養(yǎng)及大量 3D 建模專業(yè)知識(shí)，門檻高，制作也耗時(shí)耗力，某種程度上屬于“勞動(dòng)密集型行業(yè)”。2022 年 11 月，英偉達(dá)提交論文展示了可以通過文字生成 3D 模型的 Magic3D，例如輸入“一只坐在睡蓮上的藍(lán)色箭毒蛙”，Magic3D 即可生成一個(gè)紋理、造型兼?zhèn)涞?3D 模型。此外，它還可以具備將 2D 圖像樣式應(yīng)用于 3D 模型等能力。創(chuàng)作者只需要在 Magic3D 基礎(chǔ)上稍作修改，就可以當(dāng)做游戲或 CGI 藝術(shù)場(chǎng)景的素材了。

　　二、Oculus 生態(tài)初成，國(guó)內(nèi)廠商各有所長(zhǎng)

　　2020 年 Oculus Quest2 發(fā)布以來，Meta 就穩(wěn)定維持 XR 頭顯銷量第一的地位，出貨量占比 70%以上，2022 年由于 Quest2 漲價(jià)和新品定價(jià)非消費(fèi)級(jí)，導(dǎo)致占比略微下滑。根據(jù)維深的數(shù)據(jù)，2Q22 Meta VR 出貨量 182 萬臺(tái)（YoY 28%），市場(chǎng)份額 78.11%；Pico VR 出貨量 26 萬臺(tái)（YoY 767%），市場(chǎng)份額 11.16%；Valve VR 出貨量 2.5 萬臺(tái)（YoY -37.5%），市場(chǎng)份額 1.07%；NOLO VR 出貨量 2.1 萬臺(tái)（YoY 162.5%），市場(chǎng)份額 0.90%；愛奇藝 VR 出貨量 1.7 萬臺(tái)（YoY 240%），市場(chǎng)份額 0.73%。

　　1、Oculus：全球 VR 頭顯領(lǐng)導(dǎo)者，終端與內(nèi)容形成良好閉環(huán)

　　Oculus 是全球 VR 頭顯市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，2014 年 3 月，Oculus VR 憑借 Rift DK1 勾勒出的 VR 產(chǎn)業(yè)藍(lán)圖被 Meta CEO 扎克伯格看中，并用 20 億美金收購(gòu)。隨后在 Meta 的大力支持下，7 年多花了數(shù)百億，完成了 Oculus Rift 開發(fā)者版、SDK、到消費(fèi)者版進(jìn)化，再到 Go、Rift S、Quest、Quest 2 等更新迭代，并成為全球 VR 頭顯標(biāo)桿。2022 年，Meta 首次推出一千美元以上的產(chǎn)品，區(qū)分了中低端機(jī)型。

　　內(nèi)容方面，Meta 已經(jīng)在內(nèi)容產(chǎn)生、技術(shù)更迭、終端放量間形成生態(tài)閉環(huán)。Oculus VR 軟件內(nèi)容包括 Quest Store 和 App Lab 兩大平臺(tái)：Quest Store 主要為 VR 內(nèi)容應(yīng)用分發(fā)平臺(tái)，面向獨(dú)立工作室、游戲工作室、發(fā)行公司等專業(yè) VR 游戲從業(yè)者；App Lab 則是基于玩家社區(qū)的，更側(cè)重前沿內(nèi)容、測(cè)試性 VR 應(yīng)用開發(fā)的平臺(tái)，App Lab 應(yīng)用并不顯示在 Quest 商店中，開發(fā)者只能通過鏈接在已有的分發(fā)渠道與用戶分享，比如 Side Quest 等。（Side Quest 平臺(tái)主要承接未在 Quest 上線的游戲）。Horizontal worlds 則一方面歡迎創(chuàng)作者建立虛擬世界，另一方面是內(nèi)容創(chuàng)作者和使用者同步交互的社交網(wǎng)絡(luò)，形成傳播效應(yīng)。

　　自 2019 年發(fā)布以來，Quest 內(nèi)容平臺(tái)收入已超 10 億美元。截至 22 年 2 月，Quest Store 應(yīng)用總數(shù)超 400 款，60%是游戲。其中，8 款內(nèi)容超過 2000 萬美元營(yíng)收，14 款內(nèi)容超過 1000 萬美元營(yíng)收，120+款內(nèi)容超過 100 萬美元。對(duì)比 2021 年 2 月，僅 60+款內(nèi)容超過 100 萬美元營(yíng)收，數(shù)量實(shí)現(xiàn)翻倍。

　　但由于元宇宙項(xiàng)目持續(xù)虧損，對(duì) Meta 股價(jià)而言是較大的壓制因素?；仡?Meta2016 年至今的股價(jià)和凈利潤(rùn)：2015-2018 年 6 月（①）， 公司圍繞 Massenger、Facebook、Instagram 等核心產(chǎn)品推陳出新，廣告收入及凈利潤(rùn)穩(wěn)步增長(zhǎng)；2018 年 7 月-2019 年末（②③），公司一度深陷信息安全丑聞，隨著監(jiān)管問題得到妥善解決，公司凈利潤(rùn)和股價(jià)回升；2020 年初-2020 年 9 月 （④）， 受疫情環(huán)境下宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣影響，公司廣告收入下滑嚴(yán)重，隨著 5 月公司推出 Facebook Shop 切入新領(lǐng)域，利潤(rùn)和股價(jià)回升；2021 年上半年（⑤），公司跟隨行業(yè) Beta 持續(xù)上漲，7 月，公司宣布 all in 元宇宙，股價(jià)在 2021 年 9 月 1 日達(dá)到歷史高點(diǎn) 384.44 美元；2021 年 9 月至今（⑥），美股科技板塊回落，美聯(lián)儲(chǔ)繼續(xù)加息，公司元宇宙部門持續(xù)虧損，截至 12 月 13 日，Meta 距高點(diǎn)累計(jì)下跌 68.74%。

　　2、Pico：國(guó)內(nèi)銷量領(lǐng)先，依靠字節(jié)跳動(dòng)流量?jī)?yōu)勢(shì)

　　從硬件角度而言，Pico 在 VR 一體機(jī)領(lǐng)域技術(shù)迭代速度領(lǐng)先。2016 年，Pico 發(fā)布了全球第一臺(tái)搭載高通驍龍 820 的 VR 一體機(jī) PICO Neo DK，它創(chuàng)新性的將手柄作為整個(gè) VR 一體機(jī)的計(jì)算核心，將 SoC、內(nèi)存和閃存集成在了“手柄”之上，然后把 VR 眼鏡與手柄通過一根 Type-C 線進(jìn)行連接，以此實(shí)現(xiàn)移動(dòng) VR 形態(tài)。2015 年 Pico 獲得歌爾股份數(shù)千萬元投資。2017 年，PICO 推出消費(fèi)級(jí) G 系列一體機(jī) PICO Gobin（小怪獸）。同年發(fā)布的還有 Pico Tracking，幫助 VR 頭顯定位的追蹤套件，它采用 Outside- in 定位方式，標(biāo)志著 PICO 交互技術(shù)進(jìn)入 6DoF 時(shí)代。2017 年 12 月，PICO 發(fā)布了 Pico Neo，是全球第一臺(tái)量產(chǎn)的 Inside-Out 6DoF 一體機(jī)。

　　2021 年 8 月，字節(jié)跳動(dòng)收購(gòu) Pico，技術(shù)迭代加速。2022 年 9 月，PICO 舉辦“不止想象”新品發(fā)布會(huì)，正式發(fā)布了新一代 6DoF Pancake VR 一體機(jī) PICO 4 和 PICO 4 Pro，以及全新的內(nèi)容，主打“運(yùn)動(dòng)、視頻、娛樂、創(chuàng)造”四大場(chǎng)景。新硬件采用 Pancake 大幅降低硬件厚度、重量，支持眼動(dòng)追蹤、面部識(shí)別、裸手交互。

　　軟件方面，截至 22 年 3 月，Pico 總應(yīng)用數(shù) 200 余款，其中游戲占比約 75%。Pico Store 主打精品策略，1H22 上線 42 款新作，大部分 VR 內(nèi)容來自海外引入，國(guó)內(nèi)作品僅占 7 款。Pico 缺乏重度游戲品類，Pico 占比最高的游戲類別是益智休閑類，高達(dá) 42%，其次為動(dòng)作射擊、冒險(xiǎn)解密、運(yùn)動(dòng)健身等類目。Pico VR 90%以上內(nèi)容付費(fèi)，價(jià)格在 9 元-140 元之間，也明顯低于 Quest Store 游戲。

　　游戲開發(fā)方面，盡管 Pico 有開放的環(huán)境，但尚未看到 Pico 公開層面的內(nèi)容審核規(guī)則。Quest 為了避免出現(xiàn)“劣幣驅(qū)逐良幣”的利達(dá)雅式悲劇，建立了非常嚴(yán)格的審查機(jī)制，這也是 Side Quest 平臺(tái)存在的意義。根據(jù) Chris Pruett 的演講，一個(gè)應(yīng)用要上線，必備流程包括：1）用不超過 3 張 PPT 來展示關(guān)于游戲的開發(fā)設(shè)想和規(guī)劃；2）平臺(tái)內(nèi)容團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行審核，關(guān)注游戲的消費(fèi)者價(jià)值，以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值（以 10 美元價(jià)值為標(biāo)準(zhǔn)）；3）通過后，游戲會(huì)被添加至 Oculus 開發(fā)者計(jì)劃中，并配備專業(yè)的客戶經(jīng)理、工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行協(xié)助，從游戲性能法分析、設(shè)計(jì)、制作等各方面進(jìn)行優(yōu)化、維護(hù)；4）規(guī)劃和推廣游戲。一旦經(jīng)過審核，Oculus 和第三方開發(fā)商就站在了同一戰(zhàn)線，形成平臺(tái)、開發(fā)商和消費(fèi)者共贏的局面，而 Pico 相對(duì)缺乏共同開發(fā)的過程。

　　Pico 強(qiáng)項(xiàng)在于視頻內(nèi)容制作。目前，字節(jié)已經(jīng)將 PICO 和抖音平臺(tái)打通，開啟雙端直播，用戶可以通過手機(jī)端直接觀看 VR 直播，也可以通過 VR 一體機(jī)觀看。在內(nèi)容端上將 PICO 與抖音進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，試圖實(shí)現(xiàn)客戶導(dǎo)流。

　　Meta 與 Pico 正在試圖打破推廣上的地域限制，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，由于中國(guó)（除港、澳、臺(tái)地區(qū)）無法訪問 Facebook，Oculus 賬號(hào)是與 Facebook 綁定的，因此 Oculus 幾乎無法進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，而 Pico 在海外市場(chǎng)的渠道也不夠成熟，從而形成了兩家互聯(lián)網(wǎng)巨頭 VR 產(chǎn)品近乎獨(dú)立的在國(guó)內(nèi)外開疆拓土的局面。不過 2022 年以來，格局開始打破。22 年 1 月 Meta 公開招聘大中華區(qū)通訊經(jīng)理，下半年在中國(guó)香港推出元宇宙試點(diǎn)計(jì)劃，同時(shí)考慮與騰訊合作，由騰訊引入 Oculus Quest2。同年 9 月，PICO 召開全球新品發(fā)布會(huì)，領(lǐng)先國(guó)內(nèi)，面向歐美、日韓、東南亞地區(qū)發(fā)布 PICO 4，對(duì)海外市場(chǎng)給予高度重視。Pico 3Q22 銷量 23 萬臺(tái)，其中 Pico Neo3 為 19 萬 臺(tái)，Pico4 為 2.4 萬臺(tái)。

　　3、HTC：主攻高性能專業(yè)化領(lǐng)域，PC VR 是強(qiáng)項(xiàng)

　　HTC VR 終端共分為 5 個(gè)系列，較強(qiáng)的是 PC VR 產(chǎn)品：1）Vive Flow：可折疊、機(jī)身緊湊、輕量級(jí)的 VIVE Flow 是一款便于隨身攜帶的 VR 設(shè)備；2）Vive Pro：高性能 PC VR，主要面向狂熱游戲玩家或資深專業(yè)人士；3）Vive Focus：一體機(jī)解決方案，為企業(yè)提供獨(dú)立的 VR 解決方案，最新款 Foucs3 售價(jià)￥9888；4）Vive Cosmos：翻蓋設(shè)計(jì) PC VR，Inside-out 版本售價(jià)￥5899，Outside- in 版本售價(jià)￥7988，提供更高精度交互；5）Vive：面向游戲玩家的主流消費(fèi)級(jí) PC VR， Outside- in 定位方案，售價(jià)￥4888。

　　2023 年 2 月，CES2023 是公司推出了首個(gè) MR 產(chǎn)品，采用了高通驍龍 XR2 處理平臺(tái)，LCD 屏支持單眼 2K 顯示，支持眼動(dòng)追蹤和面部追蹤，采用 Pancake 光學(xué)方案，眼鏡形態(tài)可折疊，電池可拆卸，官方售價(jià) 1099 美元。性能對(duì)標(biāo) Oculus Pro 和尚未發(fā)售的蘋果 MR，是 MR 領(lǐng)域的有力參與者。

　　HTC 和 Oculus 追蹤技術(shù)非常相似，都來自于 Valve。Oculus 最早是獲得了 Steam 母公司 Valve 的支持，使用了 Valve 的 6DoF 追蹤技術(shù)。2014 年，Oculus 被收購(gòu)，Valve 和 Oculus 出現(xiàn)意見分歧，Valve 帶著核心追蹤技術(shù)轉(zhuǎn)而與 HTC 合作。HTC 不僅給 SteamVR 提供硬件，也有自己的 VR 應(yīng)用商店 Vive port，元宇宙方面推出 了 Viverse 套件，包括 NFT 購(gòu)物平臺(tái) Vive Bytes、音樂平臺(tái) Beatday，社交平臺(tái) VRChat，會(huì)議平臺(tái) Engage，遠(yuǎn)程協(xié)作和虛擬會(huì)議平臺(tái) Vive Sync，NFT 藝術(shù)交易平臺(tái) Vive Arts。

　　HTC 還基于自身定位算法優(yōu)勢(shì)積極向 VR 內(nèi)容生產(chǎn)端硬件拓展。22 年下半年，HTC 推出其虛擬制作系統(tǒng)“VIVE Mars CamTrack”，該方案通過將實(shí)體攝影機(jī)的位置追蹤工作流整合到一個(gè)具備專業(yè)級(jí)效果的實(shí)時(shí)渲染引擎中，整個(gè)虛擬制片過程將變得更快捷、更簡(jiǎn)單、更經(jīng)濟(jì)。VIVE Mars CamTrack 是一個(gè)虛擬制作系統(tǒng)，在獲取攝像機(jī)跟蹤信息的同時(shí)，以 3D 形式實(shí)時(shí)合成真人演員和背景 CG 數(shù)據(jù)。通過利用 HTC 現(xiàn)有的產(chǎn)品，如 VIVE Tracker，可以提供一個(gè)即使是小型制作工作室也可以輕松制作的環(huán)境。

　　4、PSVR：游戲主機(jī)廠硬件升級(jí)慢，3A 大作豐富且注重體驗(yàn)感

　　索尼的 PSVR 技術(shù)更新迭代速度較慢，2016 年 10 月 PSVR 開始發(fā)售，比 Rift 和 Vive 大概晚六個(gè)月。即便如此，從參數(shù)上看 PSVR 離前面兩款仍有差距，單眼分辨率 1080×960 低于 Vive 和 Rift 1080×1020，定位系統(tǒng)也有明顯缺陷，重量也比 Rift 高了 200g，但是 PSVR 使用了 OLED 屏幕、更高的刷新率、更領(lǐng)先的人體工學(xué)設(shè)計(jì)，以及最重要的 PS4 主機(jī)內(nèi)容支持，使得其銷量表現(xiàn)不俗。根據(jù) SuperDataResearch 估計(jì)，2016 年，HTC 銷售了 42 萬臺(tái) Vives，而 Oculus 銷售了 24.3 萬臺(tái) Rift 頭盔，PSVR 在上市三個(gè)月內(nèi)銷量就達(dá)到 74.5 萬臺(tái)。2017 年 12 月，索尼公布 PSVR 的全球銷量，突破 200 萬臺(tái)，2019 年底，全世界累計(jì)銷量 500 萬臺(tái)。

　　時(shí)隔 7 年，公司 2023 年 2 月全球發(fā)售 PSVR2?；A(chǔ)套裝標(biāo)價(jià) 549.99 美元。首發(fā)內(nèi)容包括《地平線：山之呼喚》、《生化危機(jī) 8》、《The Walking Dead： Saints & Sinners – Chapter 2： Retribution》、nDreams 的《Fracked》、Fast Travel Games 的《Apex Construct》、Coatsink 的《Phogs》和《Cake Bash》等合計(jì) 37 款游戲。

　　5、蘋果：預(yù)計(jì) 23 年 WWDC 開發(fā)者大會(huì)發(fā)布首款 VR/MR 眼鏡

　　23 年 3 月 30 日，蘋果宣布將于北京時(shí)間 2023 年 6 月 6 日至 10 日，以線上形式 舉行年度全球開發(fā)者大會(huì)（WWDC），WWDC23 面向所有開發(fā)者免費(fèi)開放，旨在展示 iOS、iPadOS、macOS、watchOS 和 tvOS 的前沿創(chuàng)新，同時(shí)開發(fā)者們也可以在活動(dòng)中與蘋果的工程師進(jìn)行交流，深入了解新技術(shù)和工具，以更好地實(shí)現(xiàn)愿景。從邀請(qǐng)函的設(shè)計(jì)來看，圖案類似于 VR 頭顯的光學(xué)透鏡，市場(chǎng)猜測(cè)本次 WWDC 將發(fā)布首款 MR 眼鏡。

　　三月下旬，蘋果內(nèi)部在喬布斯劇院向公司 100 位高管展示了蘋果首款 MR 設(shè)備，主要有四大看點(diǎn)：一鍵切換 VR/AR 模式、眼動(dòng)追蹤及手部追蹤功能（無額外控制器）、視頻會(huì)議功能（用戶擁有全身追蹤渲染）、作為外接生產(chǎn)力工具（空氣鍵盤）。目前，市場(chǎng)普遍預(yù)計(jì)這款產(chǎn)品售價(jià)將達(dá)到 3000 美金以上，未來的增長(zhǎng)曲線大概率會(huì)如同 Apple Watch 一樣，低開高走，逐步培養(yǎng)大眾消費(fèi)習(xí)慣，并占據(jù)該賽道大多數(shù)份額。

　　6、其他品牌：市占率相近，全球 Top10 有 7 家為中國(guó)企業(yè)

　　NOLO（北京凌宇智控科技有限公司）：成立于 2015 年，核心班底由中科院博士領(lǐng)銜的技術(shù)專家組成，研發(fā)團(tuán)隊(duì)來自小米、索尼、愛立信等全球頂尖公司。公司目前已經(jīng)擁有200 余項(xiàng)全球行業(yè)技術(shù)專利，專利覆蓋超過 12 個(gè)主流國(guó)家。NOLO 目前已經(jīng)發(fā)布產(chǎn)品有 NOLO Sonic VR 一體機(jī)、NOLO X1 一體機(jī)；NOLO M1 手柄、NOLO CV1 Air、NOLO CV1 Pro、C1 交互套件以及 NOLO N2、NOLO RX1500 交互組件。

　　DPVR（大朋 VR）：2015 年由陳朝陽及其團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立，是國(guó)際領(lǐng)先的軟硬件一體化的全棧 XR 技術(shù)與產(chǎn)品公司，致力于建設(shè)元宇宙的基礎(chǔ)設(shè)施，并在其中打造更加富有效率的交互內(nèi)容和形式，客戶遍及海外 40+國(guó)家，服務(wù)全球 13000+開發(fā)者。

　　愛奇藝：公司成立于 2016 年 12 月，是一家由愛奇藝內(nèi)部孵化、獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，專注于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、產(chǎn)品與內(nèi)容研發(fā)的科技企業(yè)。公司總部位于北京，自成立以來，公司即圍繞 VR 技術(shù)、硬件、內(nèi)容展開全面布局，截止目前，夢(mèng)想綻放已先后推出了奇遇 1、奇遇 2、奇遇 3、奇遇 Dream、小閱悅等系列 VR 產(chǎn)品。

　　小派科技：主要產(chǎn)品為小派 5K、8K（Pimax 5K、8K Series）系列 VR 高端頭顯設(shè)備，主打高性能 PC VR 頭顯，小派目前擁有數(shù)十項(xiàng)全球領(lǐng)先的專利技術(shù)，其 VR 頭顯的一大優(yōu)勢(shì)是良好的屏幕表現(xiàn)素質(zhì)。

　　創(chuàng)維：創(chuàng)維集團(tuán)布局虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的子公司，國(guó)內(nèi)唯一的一家上市的 VR 終端廠商。團(tuán)隊(duì)均擁有 10 年以上相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。目前，創(chuàng)維 VR 已申請(qǐng)過百項(xiàng)虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相關(guān)專利，研發(fā)量產(chǎn)多款 VR 頭戴顯示設(shè)備產(chǎn)品，參與了多項(xiàng)虛擬現(xiàn)實(shí)國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，已承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)課題“VR 交互式智能終端與系統(tǒng)”。目前擁有 VR 一體機(jī)產(chǎn)品 S6、S802、V901 等。

　　三、弱交互領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)激烈，遠(yuǎn)期 MR 產(chǎn)生生產(chǎn)力

　　1、優(yōu)先布局弱交互場(chǎng)景，國(guó)內(nèi)廠商不落下風(fēng)

　　根據(jù) Wellsenn XR 數(shù)據(jù)，2021 年全球 VR 出貨量達(dá)到 1029 萬部，同比增長(zhǎng) 72.4%。2022 年受 Quest 2 漲價(jià)，以及全球經(jīng)濟(jì)增速放緩壓制民眾消費(fèi)意愿影響，VR 出貨量將同比下降 4%至 986 萬部。Wellsenn XR 預(yù)計(jì) 2025 年全球 VR 出貨量有望達(dá)到 3500 萬部（21-25 年 CAGR 42.38%）。其中，國(guó)內(nèi)的 VR 銷售量占全球比例正快速上升，4Q22 國(guó)內(nèi)出貨量占全球 11.29%。

　　hw認(rèn)為在 VR 的諸多關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用形態(tài)中，基于全景視頻技術(shù)的 VR 360 視頻將成為最先繁榮的在線應(yīng)用。而 VR360 視頻又分為弱交互和強(qiáng)交互，直播和短視頻都屬于弱交互，即用戶只能被動(dòng)的體驗(yàn)錄好的視頻，無法與環(huán)境互動(dòng)。根據(jù)高盛 2016 年發(fā)布的 VR/AR 產(chǎn)業(yè)報(bào)告，基于 360 全景技術(shù)的 VR 事件直播和 VR 視頻娛樂到 2020 年將擁有 5200 萬用戶，其中事件直播 2400 萬，視頻娛樂 2800 萬，占 VR 應(yīng)用領(lǐng)域全部預(yù)期用戶 13000 萬的 40%，而到了 2025 年，VR360 視頻的用戶群將達(dá)到 17400 萬，其中事件直播 9500 萬，視頻娛樂 7900 萬。

　　賽迪顧問統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021-2025 全球VR 直播規(guī)模將從 11.61 億美元增至41.13 億美元，CAGR 達(dá) 37.19%。2022 年 6 月 8 日，PICO 在其內(nèi)容生態(tài)里上線了才藝直播。10 月左右，PICO 的才藝直播陸續(xù)出現(xiàn)在安卓和 ios 端的抖音。據(jù)巨量算數(shù)顯示，關(guān)鍵詞“VR 直播”自 9 月 15 日開始，在抖音的搜索指數(shù)水平明顯提升，就 一舉突破了 9 月和 10 月的 2.9 萬平均值，單日峰值最高達(dá)到 6.1 萬。

　　TikTok 目前仍是全球短視頻行業(yè)的領(lǐng)頭羊，并且擁有深度的用戶參與和年輕的用戶群體。根據(jù) App Annie 發(fā)布的《2022 年移動(dòng)市場(chǎng)報(bào)告》，TikTok 居于按使用時(shí)長(zhǎng)排名的社交應(yīng)用 Top5，其用戶月均使用時(shí)長(zhǎng)在 2021 年達(dá) 19.6 小時(shí)。TikTok 是第一款真正意義上實(shí)現(xiàn)全球化的中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，數(shù)據(jù)公司 Sensor Tower 的數(shù)據(jù)顯示，2021 年，TikTok 在蘋果應(yīng)用商店的總下載量和總收入榜單中均居于首位。在短視頻、直播領(lǐng)域，TikTok 全球影響力絲毫不輸 Meta、Google。

　　中期我們看好 3A 大作推動(dòng) VR 設(shè)備成為主流主機(jī)游戲設(shè)備之一。主機(jī)游戲市場(chǎng)規(guī)模僅次于手游，根據(jù) Games Industry 數(shù)據(jù)，2021 年全球游戲收入 1803 億美元，其中主機(jī)游戲收入 504 億美元，同比降低 6.6%，占比 28%，僅次于手機(jī)游戲。根據(jù) Niko Partner 統(tǒng)計(jì)，截止至 2021 年，中國(guó)主機(jī)游戲市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 21.6 億美元，同比增長(zhǎng) 16.7%，預(yù)計(jì)未來會(huì)保持高速增長(zhǎng)，在 2026 年達(dá)到 25.3 億美元，玩家數(shù)量則同比增長(zhǎng) 18.3%至 1590 萬人，預(yù)計(jì) 2026 年將達(dá)到 2700 萬人。

　　國(guó)內(nèi)主機(jī)滲透率明顯低于全球平均水平。根據(jù) CCdata 數(shù)據(jù)，截止 2021 年 12 月，中國(guó)主流家用游戲主機(jī)總體滲透率達(dá)到 3.57%，遠(yuǎn)低于美歐發(fā)達(dá)國(guó)家近 50%的滲透率，未來中國(guó)有望成為 VR 主機(jī)游戲設(shè)備增速最快的市場(chǎng)。

　　長(zhǎng)期我們看好電影制作、醫(yī)療、教育等 toB 應(yīng)用，從游戲終端升級(jí)為生產(chǎn)力工具。

　　2022 年 97%的 VR 為消費(fèi)端市場(chǎng)出貨，僅 3%頭顯為 B 端場(chǎng)景出貨，B 端場(chǎng)景主要集中在教育培訓(xùn)、線下游藝、文旅黨建等領(lǐng)域，VR 產(chǎn)業(yè)部分實(shí)現(xiàn)了 B 端到 C 端市場(chǎng)的跨越。值得注意的是，2022 年全球 VR 出貨產(chǎn)品的形態(tài)與該數(shù)字高度一致，分體式占比 3%，一體式占比 97%，我們認(rèn)為 B 端用戶要求產(chǎn)品性能更強(qiáng)、續(xù)航更長(zhǎng)， 或是在某種性能上要求極為苛刻，但是便攜性上要求較低，從而給分體式 VR 留下了穩(wěn)定的市場(chǎng)空間。

　　VR 在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出了較強(qiáng)的生產(chǎn)力和必要性。用途包括醫(yī)療教育（模擬手術(shù)、360 度手術(shù)直播、同理心教育）、患者輔助治療（減輕慢性患病者痛苦、部分代替阿片類止痛藥、自閉癥治療）、臨床研究（模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境、疫苗開發(fā)）等。Research And Markets 報(bào)告顯示，醫(yī)療保健領(lǐng)域的 AR 和 VR 市場(chǎng)規(guī)模 2021 年接近 27 億美元，有望到 2027 年 D 該市場(chǎng)增長(zhǎng) 3.5 倍，達(dá)到 97.9 億美元。

　　而國(guó)內(nèi)目前的醫(yī)療 VR 還集中于遠(yuǎn)程問診、探視、鎮(zhèn)痛等領(lǐng)域。2022 年 8 月，全球領(lǐng)先的 VR 醫(yī)療初創(chuàng)企業(yè) Fundamental VR 完成 2000 萬美元 B 輪融資，其累計(jì)融資額度達(dá)到 3000 萬元。該公司發(fā)行了一種可以在 VR 頭顯上運(yùn)行的外科手術(shù)模擬軟件。用戶配合使用 VR 頭顯和手持觸覺工具，就可以獲得手術(shù)的沉浸式體驗(yàn)。借助這種軟件，外科醫(yī)生可以利用 VR 進(jìn)行模擬手術(shù)訓(xùn)練，并收到虛擬骨骼或虛擬肉體的觸感反饋。

　　教育方面，政策密集出臺(tái)，展現(xiàn)出國(guó)內(nèi)對(duì)于教育信息化的支持。《中國(guó)教育現(xiàn)代化 2035》提出推動(dòng)各級(jí)教育高水平高質(zhì)量普及、實(shí)現(xiàn)基本公共教育服務(wù)均等化等戰(zhàn)略任務(wù)，對(duì)于線上教育的重視提升。2022 年 9 月，中央制定“千億政策貼息+專項(xiàng)再貸款”組合拳，重點(diǎn)支持理論學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)操作的教育設(shè)備升級(jí)改造，推進(jìn)高校、職校教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。按照中移動(dòng)“4G 改變生活、5G 改變社會(huì)”的 5G 產(chǎn)業(yè)意義解讀，在教育市場(chǎng) 5G 會(huì)帶來“真實(shí)體驗(yàn)式”教育的全面升級(jí)，并為遠(yuǎn)程 VR 教育提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　VR 教育投入涉及硬件、軟件和空間建設(shè)費(fèi)用，這對(duì)于大多數(shù)中小學(xué)，都是不小的資金壓力。另外，內(nèi)容端建設(shè)問題也是阻礙 VR 在教育中大規(guī)模應(yīng)用的障礙之一，包括不專業(yè)、無體系、難拓展、難維護(hù)等。因此，VR 教室目前仍以“教學(xué)科研”的性質(zhì)為主。我們預(yù)計(jì)，隨著 VR 產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?yīng)出現(xiàn)，成本下降至一般“PC 教室”成本水平，內(nèi)容端建設(shè)初成體系時(shí)，VR 教育投資將迎來大規(guī)模放量。據(jù) Research and markets 數(shù)據(jù)，全球教育虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從 2021 年的 63.7 億美元同比增長(zhǎng) 36%到 2022 年的 86.6 億美元。預(yù)計(jì)到 2026 年市場(chǎng)將達(dá)到 329.4 億美元，CAGR 為 39.7%。

　　2、ODM 廠商紛紛布局，硬件成本中芯片和屏幕成本占比最高

　　VR 產(chǎn)業(yè)鏈從上游主要包括：芯片、光學(xué)模組、面板、PCB、結(jié)構(gòu)件、電池、傳感器、攝像頭等核心器件，中游為 OEM 廠商，下游為 Oculus、Pico 等終端廠商。就上游產(chǎn)業(yè)鏈而言，芯片、屏幕成本占比最大，光學(xué)模組為核心技術(shù)迭代領(lǐng)域。

　　以 Pico4 為例，根據(jù)維深 wellsenn XR 的統(tǒng)計(jì)，Pico4 VR 一體機(jī) 8+128G 版的 BOM 成本約為 348.255 美元，綜合硬件成本約為 368.25 美元，按美元匯率為 7 計(jì)算，Pico 4 稅后綜合成本約為 2913 元。其中，芯片成本最高，約為 116.45 美元，占比 31%，屏幕成本為 84 美元，占比 23%，光學(xué)成本 44 美元，占比 12%，傳感器成本約為 34 美元，占比 9%，ODM/OEM 成本約為 20 美元，占比為 5%，結(jié)構(gòu)件成本 14.2 美元，占比為 4%。

　　售價(jià) 1500 美金 Quest Pro 是目前最貴的 VR 頭顯，由于交互功能升級(jí)，攝像頭成本超過光學(xué)模組，根據(jù) Wellsenn XR 數(shù)據(jù)，Quest Pro BOM 成本約為 587.6 美元，綜合硬件成本約為 617.6 美元，是 Quest 2 的兩倍以上。芯片成本最高，約 228。 美元，占比 37%，屏幕成本約 106 美元，占比 17%；攝像頭成本約 80 美元，占比約為 14%，光學(xué)成本約 50 美元，占比 8%，電池電源成本 31 美元，占比 5%，ODM/OEM 成本約 30 美元，占比約為 5%，結(jié)構(gòu)件成本約 27.5 美元，占比為 5%。

　　四、光學(xué)模組：長(zhǎng)期圍繞輕、薄、高質(zhì)量成像發(fā)展

　　1、Pancake 已成確定性技術(shù)方向

　　VR 光學(xué)先后經(jīng)歷了非球面透鏡、菲涅爾透鏡和 Pancake 折疊光路三個(gè)階段。菲涅爾透鏡（Fresnel Lenses）具有低成本和可控的成像質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，Oculus Quest 2、Pico Neo 3、惠普 Reverb G2 和愛奇藝奇遇 3 等均為該光學(xué)方案的代表性產(chǎn)品。其設(shè)計(jì)原理是去掉光在透鏡中直線傳播的部分，只保留用來折射光線的透鏡曲面，在保留常規(guī)透鏡光學(xué)特征的同時(shí)，大幅壓縮鏡片厚度，實(shí)現(xiàn)鏡片的輕量化。然而，由于該方案需要將屏幕放置在透鏡的近焦面處，因此透鏡與屏幕之間的距離較長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)光學(xué)模組的體積較大。此外，由于菲涅爾透鏡采用單層鏡片設(shè)計(jì)，其物理性導(dǎo)致了成像邊緣模糊、易產(chǎn)生畸變，以及無法調(diào)節(jié)屈光度等問題。

　　在此背景下，Pancake 光學(xué)方案應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為消費(fèi)級(jí) VR 光學(xué)的發(fā)展與進(jìn)化方向。該方案基于折疊光路的原理，不僅能實(shí)現(xiàn)超短的光學(xué)對(duì)焦成像，從而極大地壓縮鏡片厚度和頭顯體積，還能克服傳統(tǒng)的菲涅爾透鏡光學(xué)方案邊緣模糊與畸變現(xiàn)象，有效減輕“余暉效應(yīng)”，實(shí)現(xiàn)零畸變的全域高清視覺體驗(yàn)。以 Meta、Apple、Pico等為代表的頭部企業(yè)已經(jīng)推出或即將推出以 Pancake 作為光學(xué)方案的 VR 頭顯。未來 3-5 年，Pancake 將成為消費(fèi)級(jí) VR 首選光學(xué)方案。

　　Pancake 光學(xué)方案的核心設(shè)計(jì)思路是通過偏振光的反射與折射進(jìn)行光路折疊。

　　Pancake 光學(xué)方案，又被稱為折疊光路方案，屬于 VR 短焦光學(xué)方案的一種。該方案的原理是顯示屏發(fā)出的圖像源進(jìn)入具有半透半反功能的鏡片之后，光線在鏡片、1/4 相位延遲片以及反射式偏振片之間多次折返，最終從反射式偏振片射出后進(jìn)入人眼。也就是說，該方案通過折疊式光學(xué)元件使光線在更窄的空間內(nèi)穿越同樣的距離，將原本光路“折疊”，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)鏡頭和顯示屏之間空間的壓縮，進(jìn)而顯著縮小 VR 頭顯體積。通過此種光學(xué)方案，理論上能將 VR 頭顯的體積縮小到菲涅爾透鏡方案的 1/4。

　　2、核心器件：半透半反鏡、1/4 相位延遲片、反射式偏振片

　　Pancake 光學(xué)方案的核心器件包括半透半反鏡、1/4 相位延遲片和反射式偏振片：

　　1）半透半反鏡：對(duì)入射光線做二次反射。半透半反鏡（Half Mirror Lens）是一 種輕薄半透的光學(xué)材料，屬于分束鏡（Beam Splitter）的一種特例，通過在光學(xué)玻璃表面鍍上一層或多層的介電質(zhì)或金屬薄膜制備得到，用于將入射光束按透射與反射比為 50/50 的比例分成兩道獨(dú)立的光束。在 Pancake 光學(xué)方案中，半透半反鏡主要用來對(duì)入射光線做二次反射，這一過程中不改變光的偏振特性，并且理論上光線每次經(jīng)過半透半反鏡后能量都會(huì)損失 50%。

　　2）1/4 相位延遲片 （λ/4 片）：用于調(diào)整光束的偏振狀態(tài)，使偏振光在線偏振 態(tài)和圓偏振態(tài)之間相互變換。波動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的重要形式，廣泛存在于自然界中。按照振動(dòng)方向與傳播方向的關(guān)系，波可以分為橫波與縱波兩大類：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向跟波的傳播方向垂直的波叫做橫波，例如電磁波；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向跟波的傳播方向平行的波叫縱波，例如聲波。振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性叫做偏振（polarization），只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，這也是橫波區(qū)別于其他縱波的 一個(gè)最明顯的標(biāo)志。光波是電磁波，因此，光波的傳播方向就是電磁波的傳播方向。光波中的電振動(dòng)矢量（E）和磁振動(dòng)矢量（H）都與傳播速度（ν）垂直，因此光波是橫波，它具有偏振性。具有偏振性的光則稱為偏振光。

　　3）反射式偏振片：選擇性的反射與透射偏振光。反射式偏振片（Reflecting Polarizer）是偏光片的一種，通常由多層功能性光學(xué)薄膜在透鏡表面上貼合而成。通過調(diào)整光學(xué)薄膜的種類與貼合順序，反射式偏振片能夠選擇性的反射與透射偏振光，實(shí)現(xiàn)一種偏振態(tài)被透射而另一種偏振態(tài)被反射的功能。在 Pancake 光學(xué)方案中，通常設(shè)置成反射 p 偏振光，透射 s 偏振光。

　　反射式偏振片中的光學(xué)薄膜通常采用金屬色線柵，例如鋁質(zhì)金屬線柵，或采用具有雙折射功能的多層聚合物，后者相對(duì)于前者而言具有如下優(yōu)勢(shì)：a）在較寬的入射角范圍內(nèi)，多層聚合物薄膜具有較高的偏振反射率，以及較低的色彩推移；b）由于具有高消光和高透射效率，多層聚合物偏振器的可見光譜偏振對(duì)比度可以非常高；c）由于聚合物樹脂具有粘彈性，因此多層聚合物薄膜可以形成各種復(fù)雜的曲面，包括非球面甚至自由曲面，而非球面的形態(tài)可以顯著提高 Pancake 光學(xué)透鏡的分辨率。

　　3、光路系統(tǒng)的設(shè)置與具體工作原理

　　在設(shè)計(jì)以及評(píng)估不同結(jié)構(gòu)的 Pancake 光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，需考量大量的設(shè)計(jì)指標(biāo)并做出權(quán)衡，包括成像質(zhì)量、視場(chǎng)角（FOV）、眼動(dòng)范圍（Eye Box）、景深、出瞳距離（Eye Relief）、佩戴舒適性、工藝難度、成本、是否解決輻輳調(diào)節(jié)沖突（VAC）以及是否配備眼動(dòng)追蹤功能等。

　　在此基礎(chǔ)上，Pancake 光學(xué)系統(tǒng)可分為一片式、兩片式以及多片式，其中兩片式結(jié)構(gòu)最為常見。光學(xué)膜可以貼在不同的透鏡表面上，也可以互相疊加貼合。根據(jù)光路系統(tǒng)設(shè)置的原理，三類光學(xué)膜貼合的位置次序必須保持固定不變，從顯示屏向人眼方向依次為半透半反膜、1/4 相位延遲膜和反射式偏振膜，否則該光學(xué)系統(tǒng)不能正常工作。

　　偏振光在 Pancake 光學(xué)系統(tǒng)中的具體傳播路徑如下：

　?、亠@示屏發(fā)出右旋圓偏振光。Pancake 光學(xué)模組的入射光必須為圓偏振光，若采用的顯示屏為 LCD，則其發(fā)出的光為線偏振光，需在顯示屏上增加一個(gè) 1/4 相位延遲片，將線偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光；若采用的顯示屏為 OLED，自發(fā)光原理使其發(fā)出的光為非偏振光，需在屏幕上先增加一個(gè)線偏光片（LP）將其轉(zhuǎn)化為線偏振光，再增加一片 1/4 相位延遲片將其轉(zhuǎn)化為圓偏振光。

　?、谟倚龍A偏振光透過半透半反鏡后，偏振態(tài)不發(fā)生變化，但光效損失 50%。

　?、塾倚龍A偏振光以 45°角第一次通過 1/4 相位延遲片后，變?yōu)檎駝?dòng)方向平行于 紙面的 p 線偏振光。這是因?yàn)樵谕ㄟ^ 1/4 相位延遲片之前，可以沿著 o 光和 e 光的方向（即 1/4 相位延遲片的快軸和慢軸方向），將右旋圓偏振光矢量分解成兩束頻率相同、振動(dòng)方向互相垂直、且相位差為-π/2 的線偏振光。在通過 1/4 相位延遲片時(shí)，由于雙折射現(xiàn)象，在 o 光和 e 光的方向上進(jìn)一步引入+π/2 的相位差，此時(shí)，兩束線偏振光的相位差為 0。最后將振幅相同的 o 光和 e 光疊加為振動(dòng)方向平行于紙面的 p 線偏振光。

　?、躳 線偏振光到達(dá)反射式偏振膜后發(fā)生反射，偏振態(tài)保持不變。

　　⑤p 線偏振光以 45°角第二次通過 1/4 相位延遲片后，變回右旋圓偏振光。

　?、抻倚龍A偏振光到達(dá)半透半反鏡后發(fā)生二次反射，變成左旋圓偏振光，同時(shí)光 效再次損失 50%。這是因?yàn)榉瓷涔庀鄬?duì)于入射面而言有-π的相位突變，因此會(huì)改變旋轉(zhuǎn)方向，從右旋變?yōu)樽笮?/p>

　?、咦笮龍A偏振光以 45°角第三次通過 1/4 相位延遲片后，變?yōu)檎駝?dòng)方向垂直于 紙面的 s 線偏振光。

　?、鄐 線偏振光到達(dá)反射式偏振膜后發(fā)生透射，最終進(jìn)入到人眼當(dāng)中。

　　4、技術(shù)壁壘：光學(xué)膜材料

　　光學(xué)膜材料的性能與貼合工藝是 Pancake 光學(xué)方案的技術(shù)壁壘，尤其是 1/4 相位延遲片和反射式偏振膜，其中反射式偏振膜價(jià)值量最高，其膜材成本高且市場(chǎng)被海外光學(xué)膜巨頭壟斷，是制約當(dāng)前 VR 光學(xué)發(fā)展的主要因素。

　　1）Pancake 折疊光路系統(tǒng)的光學(xué)膜要求。由于 Pancake 的核心設(shè)計(jì)思路是通過反射與偏振進(jìn)行光路折疊，最終的光學(xué)效果十分依賴偏振光的偏振態(tài)，因此需要更低的雙折射以及更穩(wěn)定的偏振態(tài)傳輸。1/4 相位延時(shí)片和反射偏振膜的質(zhì)量是成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，目前全球范圍內(nèi)只有 3M、旭化成等少數(shù)企業(yè)的膜材性能能夠達(dá)到 Pancake 設(shè)計(jì)要求，因而具有較大的議價(jià)權(quán)，一組透鏡的貼膜材料的成本達(dá)到 70-100 元。

　　2）在 Pancake 光學(xué)模組加工流程中，貼膜環(huán)節(jié)壁壘最高。根據(jù)光路系統(tǒng)設(shè)置，可分為曲面貼膜和平面貼膜兩種方式。雖然平面貼膜技術(shù)難度較低，但會(huì)犧牲部分光學(xué)性能和成像質(zhì)量。曲面貼膜工藝通過事先制備好的平面膜層，通過熱彎成型技術(shù)使其成為特定的二維曲面，貼于透鏡表面，有別于傳統(tǒng)的鍍膜技術(shù)。雖然曲面貼膜能夠帶來更大的視場(chǎng)角和更優(yōu)的成像質(zhì)量，但曲面貼膜工藝難度較大，各項(xiàng)角度精度要求極高，容易邊緣褶皺和翹起，因此良率低。 目前膜供應(yīng)商 3M 等開始推出貼膜交付方案，三利譜也將曲面貼合工藝列為公司的后續(xù)重點(diǎn)研發(fā)方向之一。

　　5、優(yōu)勢(shì)：輕薄化 、成像質(zhì)量高 、可調(diào)節(jié)屈光度

　　Pancake 光學(xué)方案輕薄化優(yōu)勢(shì)顯著，更適合拓展 C 端市場(chǎng)。Pancake 光學(xué)方案最大的優(yōu)勢(shì)在于利用多次折返的方式擴(kuò)大光路總長(zhǎng)，有效壓縮了顯示屏與光學(xué)透鏡之間的距離，進(jìn)而大幅降低了 VR 顯的重量和體積，顯著提升了產(chǎn)品佩戴舒適度和使用時(shí)長(zhǎng)。對(duì)比市面上的主流 VR 頭顯產(chǎn)品，Oculus Quest 2 和 HTC Vive Pro 2 均采用菲涅爾透鏡方案，頭顯的重量分別為 503g和 785g，厚度分別為 80.1mm 和 73.5mm；而 Arpara VR 和 Huawei VR Glass 采用 Pancake 光學(xué)方案，頭顯的重量分別為 200g 和 166g，厚度分別為 30.0mm 和 26.6mm，產(chǎn)品形態(tài)更加趨于日常佩戴的眼鏡。搭載 Pancake 方案的 VR 頭顯設(shè)備重量和厚度顯著低于搭載菲涅爾透鏡方案的產(chǎn)品。

　　在 Pancake 光學(xué)方案中，通過透鏡組合，可以提高邊緣成像質(zhì)量，降低圖像畸變，提高圖像對(duì)比度、清晰度以及細(xì)膩度。Pancake 光學(xué)的解析能力相對(duì)于菲涅爾光學(xué)提升了 50%，同時(shí)克服了菲涅爾光學(xué)固有的視野邊緣模糊與畸變現(xiàn)象，有效減少邊緣眩光，帶來了視野全域范圍的清晰體驗(yàn)。值得一提的是，YVR 2 光學(xué)鏡組的透過率達(dá)到了 19%，在高透光性能下的清晰度達(dá)到了全新水平。目前業(yè)內(nèi)平均水平約為 13-16%。

　　Pancake 光學(xué)方案支持屈光度調(diào)節(jié)。目前普遍 Pancake 模組的屈光度調(diào)節(jié)范圍在 0-700°之間，對(duì)于絕大部分近視的用戶而言，無需佩戴眼鏡即可使用。而對(duì)于單透鏡的菲涅爾和非球面方案，如果不增加透鏡則無法實(shí)現(xiàn)屈光度調(diào)節(jié)。目前實(shí)現(xiàn)屈光度調(diào)節(jié)有內(nèi)調(diào)焦和外調(diào)焦兩種方式：

　　1）內(nèi)調(diào)焦方式。將其中一組鏡片作為移動(dòng)組，移動(dòng)組鏡片通過朝向某一方向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)屈光度的調(diào)節(jié)。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于鏡頭的總長(zhǎng)不會(huì)發(fā)生改變；缺陷在于移動(dòng)鏡片會(huì)導(dǎo)致整個(gè)光路的系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，如焦距等。此外，如果用戶雙眼視力差異較大，那么左右眼內(nèi)調(diào)焦的一致性將不一致，進(jìn)而引起雙目合像等問題。

　　2）外調(diào)焦方式。通過顯示屏朝向某一方向的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)屈光度的調(diào)節(jié)。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)參數(shù)沒有改變，因此左右眼的焦距是一致的，左右眼圖像的一致性會(huì)更好，更容易實(shí)現(xiàn)合像；其缺陷在于由于移動(dòng)屏幕，整個(gè)模組的總長(zhǎng)會(huì)因此發(fā)生變化。

　　雖然 Pancake 光學(xué)方案支持屈光度調(diào)節(jié)，但仍然需要借助可變焦設(shè)計(jì)，結(jié)合液晶器件，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)全局調(diào)控，根據(jù)顯示屏的內(nèi)容和眼睛觀看的位置，實(shí)時(shí)改變焦平面，讓二維屏幕產(chǎn)生三維景深信息，才能改善由輻輳調(diào)節(jié)沖突（VAC）帶來的眩暈問題。

　　6、Pancake 技術(shù)難點(diǎn)：光損高、視場(chǎng)角小、存在鬼影、成本高

　　光損高，理論上最高光效僅為 25%，因此對(duì)顯示屏幕亮度要求高。多次折返的光路存在效率損失的問題，光線兩次經(jīng)過半透半反膜，所以其理論最高光效僅有 25%，再加上反射偏振膜的損失，總體光利用率只有 10-20%，因此需要搭配高亮度屏幕，例如 Micro OLED/Micro LED，以改善折疊光路方案的效果。相比之下，菲涅爾透鏡的光學(xué)效率可高達(dá) 80-90%。

　　大視場(chǎng)角與設(shè)備輕量化難以兼得。據(jù) Oculus 首席科學(xué)家表述，菲涅爾透鏡的視場(chǎng)角（FOV）理論上限為 140°，而 Pancake 的 FOV 有望實(shí)現(xiàn) 220°。然而，Pancake 光學(xué)方案采用了較小的顯示屏幕，較小的屏幕需要更長(zhǎng)的光路來擴(kuò)大視場(chǎng)角，這與折疊光路壓縮光學(xué)模組總長(zhǎng)這一設(shè)計(jì)理念相悖。因此，在 Pancake 光學(xué)方案中，大視場(chǎng)角與設(shè)備輕薄化無法兼得，需要在兩者之間做出權(quán)衡。當(dāng)前量產(chǎn)的 Pancake 光學(xué)方案的 FOV 在 60-90°之間，距理論上限 220°仍有較大差距，且小于市場(chǎng)上菲涅爾光學(xué)方案的視場(chǎng)角。

　　易出現(xiàn)“鬼影”，降低呈像質(zhì)量，影響用戶體驗(yàn)。在成像光學(xué)系統(tǒng)中，往往存在 一些非理想因素帶來的雜散光，這些雜散光通常是由透鏡界面多次反射、透鏡缺陷散射、物理結(jié)構(gòu)散射等造成的。實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，這些雜散光往往會(huì)在畫面中的某個(gè)位置形成像，被稱為“鬼影”（Ghost Image）。Pancake 光學(xué)方案的中諸多鬼影，在畫面中的表現(xiàn)不一而足，有的能清晰成像，有的則以光斑的形態(tài)存在，這嚴(yán)重影響了用戶對(duì)于圖像對(duì)比度的感知。

　　造成鬼影的因素有很多，其中最易造成的因素是雙折射。由于雙折射現(xiàn)象與透鏡的材料有關(guān)，塑料材料通常具有較明顯的雙折射，因此可以通過增加透鏡或改變透鏡的形狀、改善透鏡材料，優(yōu)化光路來降低其雙折射現(xiàn)象來抑制鬼影現(xiàn)象。

　　Pancake 光學(xué)方案成本高。主要因素有四個(gè)方面：1）對(duì)光學(xué)膜核心材料的性能與質(zhì)量要求高，尤其是 1/4 相位延遲膜和反射式偏振膜，全球范圍內(nèi)只有 3M、旭化成等少數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品能夠達(dá)到 Pancake 設(shè)計(jì)要求；2）由于產(chǎn)品由多種膜材貼合而成，對(duì)各項(xiàng)角度精度和平滑度要求極高，目前依賴人工貼膜，效率較低；3）由于鬼影的存在，需要通過增加透鏡或改變透鏡的材料和形狀的方式來改善，相應(yīng)的材料成本也會(huì)增加；4）Pancake 光學(xué)方案的光損高，需要搭配更高亮度的顯示屏幕使用，也使成本增加。目前，一組透鏡（單目）的光學(xué)膜成本達(dá)到 700-100 元，單個(gè) Pancake 模組價(jià)格約為 150-200 元。

　　五、屏幕：多種方案共存，解決眩暈是核心訴求

　　1、清晰度與刷新率提高改善眩暈，但對(duì)芯片算力和功耗提出要求

　　VR 顯示屏幕的核心要求就是解決眩暈，這是用戶愿意長(zhǎng)時(shí)間使用 VR 的首要前提。

　　圍繞“不眩暈”這一核心訴求，各大屏幕廠商從多維度進(jìn)行提升，主要方法包括 提升視場(chǎng)角、像素密度、頭動(dòng)和視野延遲等。

　　1）FOV（Field of View，視場(chǎng)角）：視場(chǎng)角定義為雙眼看到圖像的最大角度范圍。人類平均而言，水平雙眼視場(chǎng)角是 200 度，其中有 120 度的重疊，這部分重疊對(duì)于構(gòu)建立體視覺和估計(jì)深度尤為重要，垂直的視場(chǎng)角約為 100~130 度。

　　2）PPD（Pixel Per Degree）：像素密度通常以每英寸像素（PPI）為單位測(cè)量， 即顯示器上每英寸的像素?cái)?shù)。但 PPI 并不能單獨(dú)用作清晰度的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檠劬惋@示器之間的距離也很重要。當(dāng)眼球離屏幕足夠遠(yuǎn)時(shí)，高像素密度的設(shè)備是冗余的，增加的像素密度并不會(huì)被察覺。因此，不同的設(shè)備，需要匹配不同的 PPI 來達(dá)到相同的感知清晰度。

　　相比之下，每度像素?cái)?shù)（PPD）則考慮到了眼球與屏幕的距離，同時(shí)也更適用于 VR 球形顯示的實(shí)際情況，因此被更多的使用在 VR 頭顯的清晰度討論中。PPD 定義為 1°視場(chǎng)角中所包含的像素?cái)?shù)量。當(dāng) PPD 大于 60 時(shí)，我們通常就感覺不到像素感。每個(gè)格子代表水平視場(chǎng)角上的 1°和垂直視場(chǎng)角上的 1°的小方格。

　　由于 VR 顯示屏離人眼足夠近，當(dāng)分辨率低時(shí)，人眼會(huì)直接看到顯示屏的像素點(diǎn)，以及點(diǎn)間的間距，就好比在紗窗之后看東西一樣，即紗窗效應(yīng)。且當(dāng)像素密度不夠時(shí)，VR 中有圖像邊緣出現(xiàn)很強(qiáng)的鋸齒（aliasing），從而產(chǎn)生了粗糙邊緣。疊加 VR 實(shí)時(shí)渲染，當(dāng)用戶頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原本應(yīng)該靜止的細(xì)線，或者某些物體的邊緣線，像在閃爍或者舞動(dòng)一般，也叫高對(duì)比度邊緣出現(xiàn)分離式閃爍。解決紗窗效應(yīng)主要就是提高分辨率。

　　目前，“視網(wǎng)膜效果”是一個(gè)沒有清晰定義的概念，根據(jù)史蒂夫喬布斯發(fā)布 iPhone4 時(shí)的概念，它是指像素密度為 300 PPI 的設(shè)備，放在 10~12 英寸距離的效果，1 單位 PPD 即 12 英寸距離下 300ppi 的像素密度。根據(jù) PPD=2d x tan0.5°x PPI，d 為眼睛到屏幕的距離也就是 12 英寸，則視網(wǎng)膜效果大約需要 60 PPD 以上。

　　由于 VR HMD 擁有遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)終端的視場(chǎng)角，決定了要達(dá)到同樣等級(jí)的畫質(zhì)體驗(yàn)，相同的 PPD 要求 VR 視頻具有更高的單眼分辨率和全視角分辨率。用戶在虛擬環(huán)境中的視野可以認(rèn)為是一個(gè)空間球，左右橫向全視角展開是 360 度，上下縱向展開 180 度。用戶在使用終端時(shí)，單眼實(shí)際看到的視覺信息只是全部球面數(shù)據(jù)的一部分，這部分面積由終端提供的 FOV 決定。如 FOV 為 90 度，則單眼可視信息僅為球面信息的 1/8。而真正決定 VR360 視頻畫質(zhì)體驗(yàn)的是單眼分辨率（FOV 分辨率），可換算為在 FOV 區(qū)域的 PPD。

　　全視角的 4K 分辨率遠(yuǎn)不能達(dá)到滿意的視頻質(zhì)量，加大分辨率到 8K 及以上是必須的。以 FOV=90 為例，全視角分辨率達(dá)到 8K 時(shí)，單眼分辨率為 1920*1920，對(duì)應(yīng) PPD=22；全視角分辨率升級(jí) 12K 時(shí)，單眼分辨率為 2880*2880，PPD 也僅提高到 32，屏幕分辨率達(dá)到 16K 才能真正對(duì)應(yīng)平面 4K 顯示效果。我們認(rèn)為 3-5 年內(nèi)，各家廠商將迭代至 8K 分辨率，10 年維度有望達(dá)到 16K。

　　除了屏幕本身的像素密度提升對(duì)于技術(shù)提出挑戰(zhàn)，還有像素提升帶來的帶寬、傳輸問題。根據(jù)HW的測(cè)算，普通寬帶上網(wǎng)，一般峰值在 20M~30M 就可以獲~得相當(dāng)好的上網(wǎng)體驗(yàn)，但對(duì)于 4K/8K 視頻，要獲得良好體驗(yàn)，必須有持續(xù)的 30M 100M 帶寬保證，而對(duì)于 VR 視頻，要獲得極佳使用體驗(yàn)，需要超 Gbit 的入戶帶寬。如果一個(gè)用戶家里同時(shí)存在幾路 VR 業(yè)務(wù)，相比于大屏 4K/8K 視頻的家庭式觀看，VR 業(yè)務(wù)消耗的帶寬還可能繼續(xù)翻倍。雖然未來技術(shù)的發(fā)展，壓縮算法的改進(jìn)，單路 VR 業(yè)務(wù)需要的傳輸帶寬還有進(jìn)一步的降低空間，但入戶帶寬超 Gbit，甚至 10Gbit 是大概率事件。

　　3）頭動(dòng)和視野延遲（Motion-to-Photons Latency， MTP）：業(yè)界的主流觀點(diǎn)認(rèn)為，MTP 延遲不能超過 20ms，否則會(huì)引起眩暈感。目前領(lǐng)先的 VR 終端廠商如 Oculus、HTC Vive 已經(jīng)通過提升端到端軟硬件性能，從傳感追蹤元件、顯示屏技術(shù)、GPU 入手，已經(jīng)將 MTP 本地化削減至了 20ms。

　　4）其他顯示屏參數(shù)：對(duì)比度：是屏幕最白和最黑亮度的比值，決定屏幕呈現(xiàn)的色彩飽和程度；亮度：亮度高有利于提升對(duì)比度，豐富圖像細(xì)節(jié)，電視屏亮度多在 200- 500nit，日光下應(yīng)達(dá)到 700nit。但 VR 的入眼亮度由屏幕亮度和光學(xué)效率決定，因此，若采用光效低的光學(xué)方案，應(yīng)搭配高亮度的顯示屏；功耗：低功耗的顯示屏，可減少散熱，延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，提升舒適性需求。除以上重要指標(biāo)外，顯示屏的色域、壽命、重量和厚度等也可做輔助參考。

　　2、Fast-LCD 仍為 VR 消費(fèi)級(jí)主流，專業(yè)級(jí)產(chǎn)品看好 Micro OLED

　　LCD、Mini LED、Micro LED、OLED、Micro OLED 技術(shù)梳理

　　LCD（liquid-crystal display）：目前市場(chǎng)大都使用 TFT-LCD 技術(shù)（薄膜電晶體 液晶顯示器），由兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層玻璃基板是彩色濾光片、下層玻璃則鑲嵌著電晶體，當(dāng)電流通過電晶體所產(chǎn)生的電場(chǎng)變化，使得液晶分子原本的旋轉(zhuǎn)排列發(fā)生扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變光線通過的旋轉(zhuǎn)幅度，并以不同比例照射在彩色濾光片上，進(jìn)而產(chǎn)生不同的顏色。

　　OLED（Organic Light-Emitting Diode）：OLED 與 LCD 最大的差異在于，LCD 需要 LED 背板和濾光片，而 OLED 能夠自體發(fā)光?；窘Y(jié)構(gòu)是在銦錫氧化物（ITO）玻璃上制作一層有機(jī)材料發(fā)光層，并在發(fā)光層上再覆蓋一層低功函數(shù)的金屬電極。透過外界電壓的驅(qū)動(dòng)下，正極電洞與陰極電子便會(huì)在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生能量并發(fā)出光，因材料特性不同而產(chǎn)生 R、G 和 B 三原色，來構(gòu)成基本色彩。

　　Micro LED（微發(fā)光二極體）：將 LED 背光源微縮化、矩陣化，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)無機(jī)自發(fā)光（自發(fā)光）、讓產(chǎn)品壽命更長(zhǎng)。因?yàn)?Micro LED 的晶粒到了肉眼難以分辨的等級(jí)，可以直接將 R、G、B 三原色的晶粒拼成一個(gè)像素點(diǎn)，不再需要濾光片和液晶層。但目前 Micro LED 的大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)還有較多瓶頸，從前期的磊晶技術(shù)瓶頸、巨量轉(zhuǎn)移（Mass Transfer）良率、封裝測(cè)試問題，到后續(xù)的檢測(cè)、維修都是很大的挑戰(zhàn)，影響 Micro LED 能否量產(chǎn)。

　　Micro OLED：是通過將紅、綠、藍(lán)（RGB）有機(jī)發(fā)光二極管像素沉積在由硅制成的半導(dǎo)體晶片上制成的，它們比玻璃基板更薄，可以容納更多像素，尺寸只有幾十微米。Micro OLED 設(shè)計(jì)之初就是用于通過鏡頭將其放大或安裝在投影儀上，目前的取景器大多使用 Micro OLED，顯色性和圖像響應(yīng)速度堪稱完美。Micro OLED 優(yōu)點(diǎn)是小而輕、具有高分辨率、高像素密度。但由于制作工藝限制，不可能進(jìn)行大尺寸生產(chǎn)，因此對(duì)于 FOV 有限制。

　　LCD 向 Fast-LCD 發(fā)展，解決響應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)。改良后的 Fast-LCD 技術(shù)使用新的液晶材料（鐵電液晶材料）與超速驅(qū)動(dòng)技術(shù)有效提升刷新率至 75~90Hz，響應(yīng)速度得到了明顯提高，大大縮短了與 OLED 之間的距離，且具有較高的量產(chǎn)穩(wěn)定性及良率。但色彩顯示不如 OLED 屏幕飽滿鮮艷，且容易出現(xiàn)漏光現(xiàn)象，此外，如何處理好功耗和分辨率二者的平衡，都是 Fast-LCD 需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。目前的主流配置是 Fast-LCD 疊加 Mini LED 背光技術(shù)，不僅可以解決漏光問題，還進(jìn)一步提了顯示性能。

　　Mini LED 背光具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是 LCD 顯示技術(shù)路徑的重要?jiǎng)?chuàng)新方向。Mini LED 目前有背光、直顯兩種發(fā)展路徑，直顯由于對(duì)成本、良率、一致性有更高的要求，目前仍處于小規(guī)模量產(chǎn)階段，而 Mini LED 背光技術(shù)已經(jīng)處于商業(yè)化落地的成熟時(shí)期。相比傳統(tǒng) LCD，Mini LED 產(chǎn)品具有超高亮度、使用壽命長(zhǎng)、高對(duì)比度、HDR 寬動(dòng)態(tài)顯示范圍、節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)；相比 OLED，高端 Mini LED 顯示畫面媲美 OLED，且沒有 OLED 壽命、殘影等隱患，并且具有成本低、應(yīng)用廣的特點(diǎn)。

　　OLED 向硅基 OLED 發(fā)展，解決分辨率較低的問題。硅基 OLED 創(chuàng)新性結(jié)合半導(dǎo)體與 OLED，顯示器件采用單晶硅芯片基底。Micro OLED 作為其中的一種，是在兩層電極之間使用能夠發(fā)光的螢光有機(jī)材料，電流通過后會(huì)發(fā)出單色光，再透過濾色器生成所需的顏色。除了帶有 OLED 自發(fā)光優(yōu)勢(shì)，面板厚度和體積也比以前更薄、更小、耗能更低，再加上響應(yīng)時(shí)間短、發(fā)光效率高等特性，更容易實(shí)現(xiàn)高像素密度。

　　因?yàn)楣杌?OLED 都是在 6 英寸、8 英寸的晶圓上小面積蒸鍍，大大減小了生產(chǎn) OLED 時(shí)要克服的蒸鍍均勻性難題。硅基 OLED 無論是亮度，還是像素密度表現(xiàn)都有明顯提升，像素密度可以達(dá)到在 3000~4000PPI。另外，由于綜合良率偏低，驅(qū)動(dòng)芯片技術(shù)不成熟等問題，這一技術(shù)的成本較高，行業(yè)普遍良率最高僅有 50%左右。eMagin 預(yù)計(jì) 2025 年采用硅基 OLED 方案的 VR/AR 設(shè)備出貨量占比將超過 40%。

　　我們認(rèn)為 VR 面板領(lǐng)域，中短期看 Fast LCD+Mini LED 背光模組，遠(yuǎn)期看好 Micro OLED。根據(jù)群智咨詢數(shù)據(jù)，2022 年 Fast LCD 加菲涅爾方案、Fast LCD 加 Pancake 方案、Fast LCD 搭載 Mini LED 背光加 Pancake 方案，以及硅基 OLED 加 Pancake 方案的成本比例約為 1：2.3：2.9：4.5?！癋ast LCD+Mini LED 背光+Pancake 方案”在成本和效果上具有較好的平衡，中期維度上將是 VR 顯示的主流方案。

　　六、追蹤定位：IMU+攝像頭方案成熟，算法是核心技術(shù)

　　1、肢體追蹤：紅外光學(xué)定位配合 MEMS IMU，Inside-Out 成主流

　　位置跟蹤及動(dòng)作捕捉技術(shù)可以讓設(shè)備估算其相對(duì)于周圍環(huán)境的位置。它使用硬件和軟件的組合來實(shí)現(xiàn)其絕對(duì)位置的檢測(cè)，目前算法的開發(fā)是定位能力提升的主要?jiǎng)恿ΑＮ恢酶櫴翘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）的基本技術(shù)，可以用六個(gè)自由度（6DOF）跟蹤移動(dòng)確定位置。同時(shí)，通過定位不同特征點(diǎn)的位置，經(jīng)過分析可以得出相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作捕捉。

　　6DoF（Degree of Freedom）指，圍繞 X、Y、Z 三個(gè)軸可平移（3DoF）和旋轉(zhuǎn)（3DoF）。

　　無論有多復(fù)雜，剛體的任何可能性運(yùn)動(dòng)都可以通過 6 自由度的組合進(jìn)行表達(dá)。定位追蹤是硬件與軟件的組合，能夠監(jiān)測(cè)物體的絕對(duì)位置。由于虛擬現(xiàn)實(shí)是模擬、修改現(xiàn)實(shí)，所以我們需要準(zhǔn)確地追蹤對(duì)象（如頭部或手部）是如何在現(xiàn)實(shí)世界中移動(dòng)，這樣系統(tǒng)才能在 VR 世界中實(shí)現(xiàn)精確的映射。

　　從硬件技術(shù)的角度分類，可以分為：

　　1）聲學(xué)追蹤：測(cè)量聲學(xué)信號(hào)在發(fā)射器和接收器之間傳播所花費(fèi)的時(shí)間的方式被稱為聲學(xué)跟蹤。一般來說，有幾個(gè)發(fā)射器放置在跟蹤區(qū)域，而各種接收器放置在跟蹤目標(biāo)上。接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的距離是根據(jù)聲音信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間來計(jì)算的。其缺點(diǎn)是時(shí)延較長(zhǎng)、刷新慢、易受噪音干擾。

　　2）慣性與磁性追蹤：IMU（Inertial Measurement Unit，慣性測(cè)量單元）是一 種通過傳感器組合來測(cè)量和報(bào)告速度、方向和重力的電子設(shè)備。IMU 通常包括一個(gè) 3 軸加速度計(jì)、一個(gè) 3 軸陀螺儀，較高級(jí)的會(huì)再加一個(gè) 3 軸磁力計(jì)。加速度計(jì)可以測(cè)量物體在其坐標(biāo)系下的三軸加速度，陀螺儀的三軸角速度，通過積分運(yùn)算，可以解算出物體相對(duì)的定位信息。受制于成本高昂，IMU 過去主要應(yīng)用于飛機(jī)火箭儀表等軍用設(shè)備，隨著價(jià)格更加親民的 MEMS 加速度計(jì)和陀螺儀出現(xiàn)，IMU 開始廣泛經(jīng)應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)電子設(shè)備。但 IMU 只能準(zhǔn)確地測(cè)量和報(bào)告方向值（旋轉(zhuǎn)），無法處理平移，隨著時(shí)間推移，如果沒有外部校準(zhǔn)，IMU 很快會(huì)出現(xiàn)漂移的情況，需要結(jié)合算法進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　3）光學(xué)追蹤：對(duì)于光學(xué)跟蹤，有多種方法可用。它們之間的共同點(diǎn)就是使用光學(xué)攝像頭來收集位置信息。具體又可以分為跟蹤標(biāo)記、深度地圖跟蹤等。

　　從硬件排布的角度上，技術(shù)方案又可以分為 Outside- in 和 Inside-out：

　　1）Outside- in 就是由外向內(nèi)追蹤。這種追蹤方法的特點(diǎn)就是追蹤平移移動(dòng)的傳感器在外部。放置在靜止位置并朝向被跟蹤對(duì)象的攝像機(jī)或其他傳感器，該物體在攝像機(jī)相交的視覺范圍定義的指定區(qū)域內(nèi)自由移動(dòng)。

　　Outside- In 的代表產(chǎn)品就是當(dāng)年 VR 元年的三大 PC VR 設(shè)備：Oculus Rift CV1 星座系統(tǒng)、Vive 和 HTC 的 Lighthouse 基站系統(tǒng)、PSVR 的單攝像頭光球系統(tǒng)。其中 PSVR 的追蹤是單攝像頭，搭配可見光光球追蹤，效果非常差。另外兩種系統(tǒng)至今依然比 Inside-out 方案精度更高，并且因?yàn)槭窃谶@個(gè)攝像頭基站的范圍內(nèi)是無死角的 360 度追蹤，在某些游戲和企業(yè)應(yīng)用中，還是這兩者占優(yōu)。

　　Outside- in 具有更高的精度，例如 HTC 的燈塔系統(tǒng)。每個(gè) Lighthouse 基站都包含兩個(gè)激光器。一個(gè)激光器投射出一條水平光線，從下到上掃；另一個(gè)激光器投射一條垂直的光線，從左到右掃。兩個(gè)激光器都以 3，600 rpm 或每秒 60 轉(zhuǎn)的速度圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。由于在任何時(shí)候都只能有一個(gè)激光掃過跟蹤體積，因此一個(gè)基站內(nèi)的兩個(gè)激光和兩個(gè)鏈接基站（A 和 B）的四個(gè)激光是交錯(cuò)的：第一個(gè)基站 A 的垂直激光從左到右掃過→A 的水平激光從下到上掃過→A 的激光關(guān)閉，B 的垂直 激光從左向右掃過→B 的水平激光從下到上掃描→重復(fù)。每個(gè)過程間隔為半圈或 8.333 毫秒，但實(shí)際上通過清除冗余數(shù)據(jù)、捆綁數(shù)據(jù)后，作為 IMU 的增量進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際反饋間隔，最壞延遲約 4 毫秒。

　　2）Inside-out 就是從內(nèi)向外追蹤。在由內(nèi)而外的位置跟蹤中，攝像頭或傳感器位于被跟蹤的設(shè)備上，定位的范圍幾乎是無限大的。隨著 VR 一體機(jī)的興盛，Inside-out 是現(xiàn)在的主流方向。但因?yàn)閿z像頭在頭上，背后和其他地方有死角，這對(duì)廠家 的 SLAM 算法（同步定位與建圖，Simultaneous Localization and Mapping）提出了很高要求。Inside-out 方案中，手柄追蹤方案經(jīng)過幾代更迭，目前紅外光追蹤方案較為成熟，也是近兩年 VR 新款產(chǎn)品主流方案。

　　2、手勢(shì)識(shí)別：傳感器、RGB 攝像頭、3D 攝像頭

　　如果要更加精確到手部的詳細(xì)動(dòng)作，有依靠傳感器的手套式方案，也有依靠計(jì)算機(jī)視覺的裸手識(shí)別方案。例如蘋果公司申請(qǐng)的“基于 IMU 的手套”專利，摘要顯示該手套包括多個(gè) IMU，其中可包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器，可測(cè)量對(duì)應(yīng)指節(jié)的慣性運(yùn)動(dòng)。在一些示例中，該 VR 手套除了包括磁力儀以確定地磁場(chǎng)的方向，還可包括多個(gè)電極，用于實(shí)現(xiàn)電容式觸摸或指尖之間的接觸感測(cè)。

　　Quest 則是典型的計(jì)算機(jī)視覺方案，采用了黑白第一人稱攝像頭追蹤手部節(jié)點(diǎn)的 VR 方案，不含深度測(cè)量傳感器。當(dāng)時(shí)，市面上常見的是單目 RGB 攝像頭和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的手勢(shì)識(shí)別方案，但單目方案難以直接識(shí)別 3D 手勢(shì)，需要搭配關(guān)鍵點(diǎn)回歸和實(shí)時(shí)姿態(tài)算法，時(shí)間上難以達(dá)到連貫和低抖動(dòng)等。因此，F(xiàn)RL 提出了一種基于 4 顆黑白攝像頭的手勢(shì)追蹤方案。該方案無須深度攝像頭，對(duì)算力和功耗的要求更小，在光線暗和雙手形狀等變量影響下依然能穩(wěn)定運(yùn)行，延時(shí)和抖動(dòng)的情況足夠少。4 顆同步的 VGA 廣角攝像頭，每顆攝像頭的 FOV 可達(dá) 150 °（寬）x120 °（高）x175 °（對(duì)角線）。廣角攝像頭采用等距投影模型，光線的參數(shù)由與攝像頭主軸之間的角度來決定，因此也更適合預(yù)測(cè)手部關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離而不是深度。

　　3D 攝像頭，即包含深度信息傳感器的攝像頭模組，能有效提升定位精度，優(yōu)化 VR 頭顯使用體驗(yàn)感。3D 攝像頭有三種主流方案：結(jié)構(gòu)光、TOF（飛行發(fā)）以及雙目立體成像方案。三種方案工作原理均為紅外激光發(fā)射器發(fā)射出近紅外光，經(jīng)過反射后，紅外信息被紅外光 CMOS 圖像處理器接收，并將信息匯總至圖像處理芯片，得到三維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間定位。但三者不同之處在于發(fā)射近紅外光取得三維數(shù)據(jù)的方式，結(jié)構(gòu)光發(fā)射的是散斑，TOF 是發(fā)射面光源，而雙目立體成像則是通過雙目匹配，進(jìn)行視差算法。

　　TOF 方案響應(yīng)速度快，深度信息精度高，識(shí)別距離范圍大，不易受環(huán)境光線干擾，因此是移動(dòng)端 3D 視覺比較可行的方案；結(jié)構(gòu)光方案由于技術(shù)較為成熟，工業(yè)化產(chǎn)品較多，也被部分廠商所采用；雙目立體成像是比較新的技術(shù)，參與的廠商較少，更適合室外強(qiáng)光條件和高分辨率應(yīng)用，常見于機(jī)器人視覺、 自動(dòng)駕駛等方面。

　　3、其他傳感器：眼動(dòng)追蹤、面部識(shí)別將成標(biāo)配

　　1） 眼動(dòng)追蹤：動(dòng)態(tài)渲染技術(shù)的基石

　　眼球追蹤是 AR/VR 頭顯的一項(xiàng)關(guān)鍵功能，它可以豐富用戶之間的交互，同時(shí)也是動(dòng)態(tài)注視點(diǎn)渲染技術(shù)的基礎(chǔ)，提升 AR/VR 視覺觀感。由于眼睛收集的視覺信息質(zhì)量在視野的一小塊區(qū)域（稱為中心凹區(qū)域）內(nèi)是最高質(zhì)量的，該區(qū)域以外的視力會(huì)迅速下降，因此僅對(duì)用戶注視的中心區(qū)域進(jìn)行高精度渲染，而對(duì)其他區(qū)域進(jìn)行低分辨率渲染，可降低 GPU 著色負(fù)載的同時(shí)保持高幀率，以此更好配置有限的算力資源。同時(shí)，結(jié)合注視點(diǎn)和手勢(shì)識(shí)別，用戶可以與虛擬環(huán)境更精準(zhǔn)的互動(dòng)，如實(shí)現(xiàn)抓取、隔空打字等功能。

　　注視點(diǎn)渲染又分為固定和動(dòng)態(tài)兩種類型。采用固定注視點(diǎn)渲染，XR 設(shè)備會(huì)預(yù)設(shè)顯示器中心部分為高質(zhì)渲染區(qū)域。因此用戶的注視點(diǎn)需始終處于該區(qū)域位置，靠頭部轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)移視線，如 2018 年 Oculus Go。而動(dòng)態(tài)注視點(diǎn)渲染則可在眼球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)捕捉注視點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)渲染。Tobii 曾在不同設(shè)備和環(huán)境下做過一系列基準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)表明，動(dòng)態(tài)注視點(diǎn)渲染比固定注視點(diǎn)渲染能降低兩倍的 GPU 著色負(fù)載，能更有效地維持高幀率和優(yōu)化系統(tǒng)資源。在 Pico Neo 3 Pro Eye 的硬件環(huán)境下，Tobii 的動(dòng)態(tài)注視點(diǎn)技術(shù)能將幀率提高 78%，一體機(jī)能耗降低 10%。

　　眼動(dòng)追蹤技術(shù)的基本原理并不算復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)方式也不只一種。目前最常見的是以 Tobii 為代表的技術(shù)提供商所采用的瞳孔角膜反射法（PCCR）。該方案主要包括三個(gè)模塊：眼動(dòng)攝像機(jī)、光源、模型及算法。光源發(fā)射紅外光在眼角膜反射形成閃爍點(diǎn)，眼動(dòng)攝像機(jī)捕捉眼睛的高分辨率圖像，再經(jīng)由算法解析，實(shí)時(shí)定位閃爍點(diǎn)與瞳孔的位置，最后借助模型估算出用戶的視線方向和落點(diǎn)。

　　目前，市面大多數(shù)眼球追蹤系統(tǒng)都采用 PCCR。例如最新的 Oculus Pro，其眼部追蹤采用角膜瞳孔法，在 pancake 模組的透鏡外圍分布了 9 個(gè)紅外 LED 和 1 個(gè)攝像頭。

　　2）面部追蹤：光+攝像頭方案為主

　　Oculus Pro 面部追蹤模組由左右臉和額頭三個(gè)模組構(gòu)成，底框?yàn)榧t外透過材料，面部追蹤模組共有 4 個(gè) LED 和 1 個(gè)攝像頭，額頭追蹤模組 3 個(gè)紅外 LED 和 1 個(gè)攝像頭。

　　3）腿部追蹤：硬件成本高，AI 或成主流方案

　　Meta 在 2022 年 9 月，宣布成功以頭顯和手柄控制器的位置和方向數(shù)據(jù)作為輸入，其他數(shù)據(jù)全靠 AI 預(yù)測(cè)，使得元宇宙中的虛擬人物有了腿。他們?cè)O(shè)置了 4000 個(gè)身高不同的仿真人形機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人具有 33 個(gè)自由度。隨后，將這些機(jī)器人在英偉達(dá)的 Isaac Gym（一個(gè)專門用于強(qiáng)化學(xué)習(xí)研究的機(jī)器人物理模擬環(huán)境）中同時(shí)進(jìn)行訓(xùn)練，2 天后，這只框架就能基于這個(gè)強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略，根據(jù)頭顯和手柄數(shù)據(jù)直接預(yù)測(cè)用戶全身動(dòng)作了。

　　七、芯片：賦能 VR 硬件性能，專用度不斷提升

　　芯片為賦能 VR 硬件性能的核心部件，從而成為支撐用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵。VR 頭顯和手柄都有芯片組支撐其功能，其總體架構(gòu)和芯片類型和智能手機(jī)等其他智能終端類似，其中數(shù)字芯片涉及到主控 SoC、存儲(chǔ)、音頻編解碼芯片、微控制器 MCU 和連接芯片等；模擬芯片涉及到電源管理 PMIC、LED 驅(qū)動(dòng)芯片、射頻 FEM、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片、音頻功放芯片等；傳感器芯片涉及到 CMOS 圖像傳感器、陀螺儀等。

　　芯片成本占 VR 整機(jī)成本超 30%。根據(jù) Wellsenn XR 拆解報(bào)告預(yù)測(cè)，PICO 4 芯片成本約為 112.7 美元，占據(jù)硬件綜合成本 31%，Quest Pro VR 芯片成本約為 228.1 美元，占據(jù)硬件綜合成本 37%。其中 Quest Pro 芯片成本增加主要來源于交互手柄使用一顆 11nm 驍龍 662 手機(jī) SoC 作為主芯片（PICO 4 及其他主流產(chǎn)品為藍(lán)牙 MCU）和較大內(nèi)存，以及攝像頭增加提升了交互性能。

　　1、SoC：芯片平臺(tái)實(shí)現(xiàn)專用化 ，未來多方有望并起與高通爭(zhēng)雄

　　VR 主芯片主要任務(wù)利用運(yùn)行操作系統(tǒng)并掌控整個(gè)硬件系統(tǒng)。從架構(gòu)上來說，VR 芯片的架構(gòu)基本和其他智能設(shè)備的 SoC 類似，主要集成系統(tǒng)級(jí)芯片控制邏輯模塊、微處理器/微控制器 CPU 內(nèi)核模塊、數(shù)字信號(hào)處理器 DSP 模塊、嵌入的存儲(chǔ)器模塊、和外部進(jìn)行通訊的接口模塊、含有 ADC /DAC 的模擬前端模塊、電源提供和功耗管理模塊。

　　提升 GPU 效能比成為 VR 主芯片升級(jí)重心。GPU 是 SoC 中負(fù)責(zé)渲染和顯示的核心 IP，決定了 VR 設(shè)備的 3D 效果和顯示分辨率。一方面，隨著 VR 游戲市場(chǎng)的擴(kuò)大和生態(tài)的形成，游戲圖像質(zhì)量和超高分辨率將會(huì)成為主機(jī)之間競(jìng)爭(zhēng)的核心指標(biāo)，推動(dòng)對(duì)于 VR 芯片中 GPU 渲染能力的需求，另一方面，由于目前主流的 VR 設(shè)備都是依靠電池來供電，因此能效比將決定 VR 設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，同時(shí)也需要保證 VR 設(shè)備散熱沒有問題。

　　NPU 算力大幅提升支持交互體驗(yàn)升級(jí)。與手機(jī)中不同，VR 設(shè)備中的眾多交互都需要人工智能的介入，例如設(shè)備和用戶的定位和追蹤，并且把這個(gè)信息融合到虛擬環(huán)境中，需要使用人工智能中的 SLAM 技術(shù)才能高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)。另外，目前 VR 設(shè) 備中，交互越來越多地使用手部追蹤和眼部追蹤等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自然的交互，而這些追蹤都需要使用人工智能模型，而且隨著追蹤精度的增加，模型需要的算力也在上升。人工智能算法結(jié)合眼部追蹤技術(shù)判斷眼睛聚焦位置，對(duì)聚焦位置進(jìn)行高質(zhì)量渲染，對(duì)未關(guān)注到位置進(jìn)行低質(zhì)量渲染，解決 GPU 渲染能力瓶頸。

　　手機(jī) SoC 優(yōu)勢(shì)助高通成為 VR 主芯片市場(chǎng)霸主。2015 年，HTC 發(fā)布的 HTC Vive 使用 STM32F072R8 MCU 和 AIT8328 ISP 搭配作為中控芯片方案；2016 年起，高通智能手機(jī) SoC 驍龍 821、驍龍 835、驍龍 845 成為當(dāng)年主流 VR 產(chǎn)品芯片方案，VR 主 芯片進(jìn)入手機(jī) SoC 時(shí)代，同期如三星 Exynos 8895、聯(lián)發(fā)科 Helio X30 等智能手機(jī) SoC 也獲得少量 VR 產(chǎn)品搭載。

　　XR 芯片專業(yè)化夯實(shí)高通優(yōu)勢(shì)。2019 年，隨著高通發(fā)布驍龍 XR1 平臺(tái)，VR 設(shè)備正式踏入 XR 芯片平臺(tái)時(shí)代，相較于手機(jī) SoC，初代 XR 平臺(tái)減少了基帶，使成本顯著下降，而其他關(guān)鍵模塊如 CPU、GPU、DSP、ISP 等和手機(jī)芯片別無二致。但由于高通除了芯片以外，同時(shí)發(fā)布了包括 XR 軟件服務(wù)層、機(jī)器學(xué)習(xí)、XR SDK 等一系列軟件支持，加之其智能手機(jī)業(yè)務(wù)積累的軟硬件生態(tài)優(yōu)勢(shì)，驍龍 XR1 一舉奠定高通在 XR 領(lǐng)域絕對(duì)龍頭地位。

　　索尼 PSVR2 將首發(fā)聯(lián)發(fā)科 VR 芯片，聯(lián)發(fā)科入局或激活行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。11 月聯(lián)發(fā)科正式宣布于 2023 年 2 月 22 日上市的索尼 PSVR2 將搭載其首款 VR 芯片，目前尚未透露該芯片設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，我們預(yù)測(cè)這顆芯片有望基于公司 ARM 架構(gòu)手機(jī) SoC 針對(duì) VR 應(yīng)用優(yōu)化而來。聯(lián)發(fā)科自 2004 年從 DVD 芯片切入功能機(jī)市場(chǎng)推出 Turnkey 模式占住山寨機(jī)市場(chǎng)，到 2011 年進(jìn)入 Andriod 智能手機(jī)市場(chǎng)，抓住國(guó)產(chǎn)智能手機(jī)爆發(fā)機(jī)遇。 目前聯(lián)發(fā)科既是電視芯片市場(chǎng)霸主，并在手機(jī)芯片領(lǐng)域與高通形成兩強(qiáng)局面，根據(jù) Countpoint 數(shù)據(jù)，2Q22 聯(lián)發(fā)科以 39%全球市場(chǎng)份額領(lǐng)先高通。聯(lián)發(fā)科攜視頻娛樂、智能手機(jī)芯片技術(shù)能力，在首顆 VR 芯片即獲索尼使用，有望未來在 XR 領(lǐng)域繼續(xù)和高通角逐。

　　構(gòu)建軟硬一體生態(tài)，系統(tǒng)廠商或加強(qiáng)自研芯片開發(fā)。Meta 在 2018 年開始就成立了專門的團(tuán)隊(duì)去研發(fā) XR 芯片，當(dāng)時(shí) Meta 挖來了谷歌芯片產(chǎn)品負(fù)責(zé)人沙赫里阿爾·瑞比，并任命其為芯片自研項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，專注于構(gòu)建支持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的芯片。雖然 Meta 與高通今年簽署長(zhǎng)期合作協(xié)議，我們認(rèn)為 Meta 仍然會(huì)推進(jìn)自研 XR 芯片，主因：1）增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)；2）打造差異化產(chǎn)品；3）構(gòu)建軟硬件一體生態(tài)；4）提升品牌形象。除此之外，未來潛在強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者蘋果入局 XR 行業(yè)，其設(shè)備必然搭載自研 A 系列或 M 系列主芯片以及完善軟硬件生態(tài)。目前國(guó)內(nèi)擁有 XR 主芯片產(chǎn)品的芯片廠商主要有來自智能手機(jī)芯片領(lǐng)域的海思和展銳以及 AIoT 芯片設(shè)計(jì)公司晶晨、瑞芯微和全志科技等。其中全志和瑞芯微擁有專用 VR 芯片產(chǎn)品布局，獲得少數(shù)機(jī)型搭載，除此之外晶晨 S 和 A 系列芯片有在 AR 產(chǎn)品量產(chǎn)出貨。目前國(guó)內(nèi)廠商在 XR 領(lǐng)域投入相對(duì)有限，未來成長(zhǎng)需與市場(chǎng)主流設(shè)備公司加強(qiáng)合作。

　　2、CMOS 圖像傳感器：VR 交互需求增長(zhǎng)推動(dòng)重要性提升

　　CMOS 圖像傳感器（C IS，CMOS Image Sensor）主要采用感光單元陣列和輔助控制電路獲取對(duì)象景物的亮度和色彩信號(hào)，并通過復(fù)雜的信號(hào)處理和圖像處理技術(shù)輸出數(shù)字化的圖像信息。CMOS 圖像傳感器中的感光單元一般采用感光二極管（Photodiode）實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。感光二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)生電流信號(hào)，電流的強(qiáng)度與光照的強(qiáng)度成正比例關(guān)系。每個(gè)感光單元對(duì)應(yīng)圖像傳感器中的一個(gè)像元，像元也被 稱為像素單元（Pixel）。C IS 每一個(gè)感光元件都可以直接集成放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)感光二極管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號(hào)之后，電信號(hào)首先被該感光元件中的放大器放大，然后直接轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行片上圖像處理。

　　攝像頭模組成像能力主要由 CMOS 圖像傳感器關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)決定。CMOS 圖像傳感器的像素?cái)?shù)目、像素尺寸、光學(xué)尺寸、幀率、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍、感光度、量子效率等關(guān)鍵參數(shù)直接決定了攝像頭成像的分辨率、清晰度、流暢度、暗光下性能、噪點(diǎn)控制能力的高低。由于應(yīng)用和使用場(chǎng)景不同，加之成本上的考量，針對(duì)不同下游應(yīng)用的 C IS 會(huì)進(jìn)行參數(shù)上的取舍，如智能手機(jī)為滿足分辨率、清晰度、美觀度和全場(chǎng)景適應(yīng)能力，對(duì) CMOS 圖像傳感器的超高像素的要求非常高。

　　全局曝光為 VR 追蹤定位主要 CMOS 圖像傳感器主要核心快門技術(shù)。主流 C IS 快門技術(shù)為卷簾快門和全局快門，其中卷簾快門的設(shè)計(jì)是為了捕捉靜態(tài)圖像和視頻拍攝，因此擁有非常高的分辨率和顏色處理能力，主要用于手機(jī)、單反等。但其缺點(diǎn)在于逐行拍攝圖像，拍攝和曝光時(shí)間過長(zhǎng)，在 VR 使用場(chǎng)景中手勢(shì)、頭部追蹤、臉部和眼球動(dòng)態(tài)追蹤等移動(dòng)物體捕捉時(shí)，圖像可能發(fā)生扭曲，而且功耗過高，因此不適合用于 VR。而全局快門的原理則完全不同，它是一次拍攝整幅圖像，所有像素同時(shí)曝光，因此成像效果準(zhǔn)確、曝光時(shí)間短、功耗低，滿足 VR 需求。

　　VR 交互升級(jí)，CMOS 圖像傳感器數(shù)量和種類需求擴(kuò)容。以 2022 年發(fā)布的部分主流 VR 產(chǎn)品為例，PICO Neo 3 頭顯四個(gè)邊角各放置一顆的 VGA 攝像頭搭載韋爾（豪威）OVM7251 全局快門 C IS，實(shí)現(xiàn)快速圖像捕捉；PICO 4 再次基礎(chǔ)上增加一顆單目 VST 攝像頭，搭載了索尼 1600 萬像素 IMX471 傳感器。Quest Pro 進(jìn)一步提升設(shè)備交互體驗(yàn)，總計(jì)裝備 16 顆攝像頭（頭顯 10 顆、手柄 6 顆），在 6DOF 追蹤定位和 VST 基礎(chǔ)上再增加深度識(shí)別、面部（頭部+額部）追蹤、眼球追蹤等，引入了 OVM6211、OG01A1B 等 C IS。

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