5g给vr带来的机遇(VRAR行业深度前瞻分析)
5g给vr带来的机遇(VRAR行业深度前瞻分析)HTC19Q2发布两款升级产品(ProEye、FocusPlus)和一款全新PCVR头显(Vive Cosmos),在消费及企业端同时发力。Pro Eye 为Pro 迭代版本,新配置了精准眼动 追踪,提供VIVIPORT Infinity 无限制VR 会员服务;Focus Plus 为15 年Focus 推出两 年后的迭代版本,价格提升$200 至$799,配置了6 DoF 空间追踪技术及九轴传感器、6 DoF 手柄:;Cosmos 为HTC 推出的全新PC 头显,采用全新的pixel-packed 显示屏、 配置基于4 个摄像头的追踪系统、6 DoF 头显和控制器的设置、翻盖皇冠设计、模块 化定制、提供VIVIPORT Infinity无限制VR会员服务。Oculus(FB)19年5月发售两款重点新品(Quest、RiftS),未来会持续基于自身产 品进行内容应用开发和相关技术研发。截至
(温馨提示:文末有下载方式)
核心观点:当前时点坚定看好VR板块,VR 硬件进入迭代周期,新品发布叠加大厂(三 星、华为、苹果)发力有望带动出货渗透。VR 行业集中度高,终端大品牌主 导行业发展,18 年VR 市场CR3 为75%,前三品牌为Sony、Oculus(FB) 及HTC。2018-2019 年VR 设备进入迭代周期,主流厂商如Oculus、HTC 发布升级产品,此外,其他内容厂商、手机终端、电视厂商也进军VR 板块, 如爱奇艺、Vivo、创维等均发布新硬件卡位VR。并且,三星、华为均透露 在19 年年内发布VR 产品,大厂发力下有望打造VR 爆款,加速硬件渗透。
VR 产业链加速成熟,痛点逐个击破。1) 眩晕感问题突破,双眼4K 逐步成 为主流,VR 显示性能提高产能瓶颈突破;2) 5G 承载方案迭代提高带宽能 力,传输编码助力降低带宽要求,双维度解决延迟痛点;3) 云VR 有望降低 终端成本、助力头显轻量/无线化;4) 产业各板块性能提升;5) VR 工具实 用性显现; 6) VR 爆款内容初现、内容短板逐渐被填补。
5G 超高清解放大屏社交生态,便携式超高清显示拉动VR 需求。5G 高速 传输和低 延时与 大屏高 效交互 相互促 进,家 庭入口 中大屏 电视为4 K/8K 视 频的最佳 内容承 载体;便携式 方面,我们判 断传统 智能手 机屏幕 将不足 够承 载大屏内容,外界大屏硬件VR 作用地位凸显,预计便携大屏显示需求将会 拉动外协硬件VR 的需求。
18-19 年迎来VR 设备更新换代集中年,成为短中期内发展重点。VR 产业链主要分为硬件、 软件、应 用、服 务四大 块,头 显产品 技术设 计又包 括形态 、显示、 交互、 感知、 计算、 通 讯,综合来看VR 硬件迭代需要考量多种因素,且VR 板块处在成长期,技术发展沉淀较为 缓慢,因此其更新迭代周期比消费电子类智能手机更长,一般为2-3 年,16 年为VR 设备 元年,18-19 年则为VR 设备更新换代集中年,主流厂商如Oculus、HTC 密集发布升级新 产品,预计 会成为 短中期 内中重 点发展 的新产 品,此外,随 着产品 链不断 成熟,其 他内容 、 手机终端、电视厂商也得以进军VR 板块,发布新硬件卡位VR。
图 3:主流 VR 厂商发布产品
主要厂家介绍:
Oculus(FB)19年5月发售两款重点新品(Quest、RiftS),未来会持续基于自身产 品进行内容应用开发和相关技术研发。截至目前Oculus 推出四款产品:Rift (主机式)、Go (独立式)、Quest (一体式)、Rift S (主机式),其中,相比于Rift CV1,Rift S 屏幕从OLED 转向快闪LCD、双眼分辨率提高、刷新率降为80Hz、配置5 个摄像头用于追踪、 最远距离可达5m;此外,相对Go,Quest 配置了两块OLED屏幕、可调节IPD、配 置四个摄像头、支持6 DOF,Oculus 在短期内不会考虑无线VR 和全身追踪的支持, 意味着Rift S 和Quest 将成为短中期内的重点产品。
HTC19Q2发布两款升级产品(ProEye、FocusPlus)和一款全新PCVR头显(Vive Cosmos),在消费及企业端同时发力。Pro Eye 为Pro 迭代版本,新配置了精准眼动 追踪,提供VIVIPORT Infinity 无限制VR 会员服务;Focus Plus 为15 年Focus 推出两 年后的迭代版本,价格提升$200 至$799,配置了6 DoF 空间追踪技术及九轴传感器、6 DoF 手柄:;Cosmos 为HTC 推出的全新PC 头显,采用全新的pixel-packed 显示屏、 配置基于4 个摄像头的追踪系统、6 DoF 头显和控制器的设置、翻盖皇冠设计、模块 化定制、提供VIVIPORT Infinity无限制VR会员服务。
Sony两款VR产品累计销量达420万,内容及产品持续往2C发力:目前推出两款主 机式VR(需要搭配PS 主机以及PS Camera 使用)——2016 年10 月发布ZVR1($399 仅头显)、2017 年11 月发布ZVR2(套装价$249 不含控制器/319/349),相比一代, 二代讯号处理器及VR 头戴装置重量更轻;据Sony 官方数据,截至2019 年3 月3 日 的PS VR全球销量已经超过420万台。Sony产品和内容主要2C,目前旗下VR游戏 共有496 个;从专利上来看,2019 年Q1 共公布54 项VR 相关专利,主要布局方向 是 信息计算与处理、光学 显示和感知交互技术,未来倾向于无线化PS VR。
内容/电视厂商竞相进入VR 领域:爱奇艺:与中国联通合作,通过爱奇艺VR 视频内 容与奇遇VR 一体机维联通5G 网络用户提供8K 品质沉浸体验,并于19 年5月发布 奇遇系列VRAR 新品奇遇2S、奇遇Pro、奇遇AR,以及支持6DoF定位的一体机套装; 创维:于19 年4 月发布S801、V901C、V90 新品;大朋也继17 年VR E3 后于19 年1 月发布VR P2; Pico:于19 年3 月发布VR 一体机G2 4K,同时宣布加入高通的Boundless XR for PC 项目,并确认Pico Neo 2 于年内上市。
1.1.2. 华为云管端全面发力5G,持续蓄能预计H2 推出颠覆性VR 产品
从云管端多维度全面发力5G,万物互联生态中重点发力VR,身为5G 管道建设者推动终 端更具示范效应,看好Cloud VR 场景发展落地。华为自2017 年年报中提出“把数字世 界带入每个人、每个家庭、每个组织,构建万物互联的智能世界”的愿景和使命,云管端 多维度发 力,认为 打造智 能世界 主要分 三步走:唤醒万 物感知、升 级连接、点亮数 据智能 。AR/VR 为万物实现连接、感知升级迈向数字世界中重要性的一环,据GIV@2025 报告,2025 年全球 可穿戴设备将达80 亿,VR/AR/MR 个人用户 数将达4.4 亿。认为华为身为5G 管 道建设者推动终端(5G 终端、VR、AR)更具示范效应,伴随云能力提升、设备微型化及 通用计算力的加速发展,华为重点看好Cloud VR 的市场空间带动的背后巨大的商业价值, 认为后市场到2025 年将达2920亿美元,看好2C 2B端17个应用场景(2C:巨幕影院、 直播、360°视频;2B:教育、电竞馆、营销、医疗等)。
早年卡位VR 板块,5G,19 年5G 元年将重点推出颠覆性VR 终端,引爆相关板块。从2016 年以来华为开始布局从全产业链切入VR 领域,涉足的VR 生态包括:硬件、OS、开发工 具、开发者(内容)、分发渠道、 网络传 输、解 决方案 等。
硬件方面,目前已经迭代两款VR 设备,预计19 年推出颠覆性VR 引爆板块:16 年 推出第一款VR,17 年迭代新品VR 2,相比一代,VR 2 可进行PC 和手机投屏、配置 两块Fast LCD 显示、双眼分辨率达到3K、615PPI、刷新率达90Hz、呈现虚拟22 米 巨幕和3D 音效、头盔6 DoF/手柄3 DoF;同时,据华为副董事长胡厚崑预计,云端 计算协同和5G 网络将在19 年引爆VR 和AR 的发展,华为将在下半年发布一款颠覆 性的VR 终端,华为身为5G 网络主要建设推动者,从终端、管道、云多维度发力,VR 痛点解决 大品牌示范效应下,预计相关VR 产业链将加速发展。
传输网络建设:华为5G 端到端全系列产品解决方案,现已经具备从软件到硬件全面 支持运营商2018 年5G 商用部署的能力。是目前行业内唯一能够提供包括商用5G CPE 的5G 端到端产品与解决方案的厂商,技术成熟度比同行至少领先12 个月到18 个月, 商业合作上,截止2019 年1 月,华为全球5G 商用合作伙伴最多,高达50 ;华为已 获得30 个5G 商用合同,25 000 多个5G 基站已发往世界各地。
- 5G 站点:推出了应用于分布式站点的BBU5900 和集中式站点的CBU5900。BBU5900 是当今业界集成度最高的站点解决方案,能够支持包括2G、3G、4G、5G 所有制式合一,所有频段合一。无线全系列产品都支持C-RAN 和D-RAN 不 同场景下的部署,光接口速率均小于25Gbps。C 波段64 收发和32 收发Massive MIMO AAU 均支持200MHz 大带宽,且均具有三维立体的波束赋型能力,小型化Massive MIMO 的5G C 波段或毫米波产品,能够利用街边灯杆部署以实现补盲和 热点吸容;5G LampSite 向下兼容4G,能够利用现有CAT6A 网线或光纤,通过“线不动”、“点不增”的方式,实现室内4G 5G 共部署。
- 5G 承载:推出了多场景、多媒介、多形态的5G 承载产品组合。回传场景的5G 微波系列产品,可以基于传统微波频段实现10Gbps 的大带宽能力以及25 微秒的 低时延;50GE/100GE 自适应分片解决方案,可以支持从10GE 到50GE、100GE 的平滑演进,实现按需逐步建设;有源FO OTN 前传解决方案可以实现多达15 路业务接入,支持无损倒换以及多种业务的综合接入能力;Centralized WDM 前 传解决方案采用创新无色光模块,实现站点的极简交付、极简运维。华为X-Haul 5G 承载解决方案支持IPRAN/PTN/OTN/微波等多种技术,帮助运营商彻底解决5G 规模部署对移动承载网带来的挑战。
- 5G 核心网:基于全云化架构设计,采用以微服务为中心的软件架构(Microservice-centric Architecture),能够同时支持2G、3G、4G、5G,并实现 从NSA(非独立组网)向SA(独立组网)的平滑演进。
- 5G 终端:5G CPE 基于3GPP 标准及芯片架构实现,体积小、功耗低、便携性强, 能够支持C 波段或者毫米波,是目前全球最小的5G 商用终端。基于华为商用级5G 终端,在首尔和加拿大已经诞生了全球首批5G 友好商用用户。基于3.5GHz 和 毫米波,用户可畅享超过2Gbps 类光纤体验的无线家庭宽带服务。此外,华为还 将在2019 年,推出5G 手机。
内容:15 年与华策影视签订战略合作,华策持续积极卡位VR 内容,投资过AR/VR 数字多媒体产品在做公司兰亭数字、热波科技,17年在VR 2硬件上与IMAX合作, 配置虚拟IMAX 电影院巨幕银屏、引入IMAX 专供高质量影片内容,同时,硬件介入 丰富的VR 视频片源,片源时长超过20000小时,合作平台包括优酷、爱奇艺、VIRZOOM、ARROWIZ、3d 播播、牛卡互娱等。
商用落地:17年与传送科技合作推出5G云VR渲染解决方案,18年继续与之合作在 中东打造一个基于云的VR 项目(华为提供云视频和VR 平台以及高规格的机顶盒 传 送科技将提供超低时延的编码解码、VR 后台控制协议以及多用户无线VR 中央控制); 18 年华为与中国移动福建等合作,共同开启全球首个运营商云VR 业务试商用,协助 运营商实现了系统架构级技术方案创新,在打造以视频为基础业务的端到端网络、实 现最佳视频业务体验的基础上,构建云化的融合视频平台,开放视频能力,打造丰富 的产业生态。
从产业链、网络建设、商用部署、场景、产品等多维度持续推进Cloud VR 延伸渗透: 17 年发起VR OpenLab 产业合作计划,聚焦运营商0-1 落地、应用场景孵化、解决方 案创新,背靠华为iLab 强大技术资源(1000 平方米VR 研发中心、E2E网络设备、30 高端专家团队),目前,Cloud VR 汇聚的合作伙伴已有63 家,覆盖Cloud VR 全产业 链环节,打造了业界首个Cloud VR 渲染云平台、电信级VR 内容聚合平台、Cloud VR 一体机,初步构筑了端到端的Cloud VR 产业生态,推动相关应用数突破6000、头显 价格降至2000 人民币以下,并在19 年发布双G Cloud VR 发展倡议,围绕千兆家宽、5G 两大战略机遇进一步推动规模商用;商业部署实践方面,18 年中国电信与华为在 深圳试点推出Cloud VR 业务;网路建设方面,推出端到端10G PON 解决方案,通过 千兆“大带宽、低时延、优体验”为Cloud VR 业务提供了基础保障(接入段采用PON Combo 方案、家庭网络配置10G PON 网关支持千兆有线接入和千兆Wi-Fi)。
协同生态伙伴、形成产业合力、共推共赢:17年开展华为VROpenLab(实验室)产 业合作计划、“耀星计划”,产业链方面:VR OpenLab(实验室)产业意在全面推动VR 的商用普及,帮助上下游合作伙伴共同探索Cloud VR 的产业发展道路;致力于推 动Cloud VR 产业的繁荣发展,促进技术创新,孵化商业场景,构建完整的Cloud VR 产业生态。耀星计划设立10 亿元基金,激励开发者和合作伙伴围绕AR/VR 等领域创 新,截至2019 年1 月,华为“耀星计划”已向通过审核的140 余家合作伙伴及海量 开发者发放相应的激励资源,并且目前终端全球注册开发者数量已经超过56 万。
1.2. 产业链:VR 痛点逐个击破,蓄势启航
体验上来看,VR 痛点可分为感官体验问题和生理体验问题。其中生理体验问题又分为眩 晕感——视觉信息质量(分辨率)、运动感知冲突、视觉辐辏调节冲突;沉浸感(交互体验) ——MTP 头动和视野延迟(延迟感)。感官体验问题可分为视觉触觉嗅觉等。从产业链来 说,可分为硬件和内容、以及网络传 输技术 问题。
痛点一:眩晕感。从人眼双目视觉特性看,眩晕感主要源自一下三方面,1) 显示画质,纱 窗、拖尾、闪烁等过低的画面质量引发的视觉疲劳容易引发眩晕; 2)运动感知冲突:视觉 与其他感官通道的不匹配;3)辐辏调节冲突VAC:眼睛的焦点调节与视觉景深不匹配)。
痛点二:沉浸感即交互体验:主要与分辨率、网络传输、MTP 头动和视野延迟等有关。其 中网络传输方面:VR 传输涉及接入网、承载网、数据中心网络、网络传输运维与监控、 以及投影 、编码 压缩等 网络传 输技术 ,对入 户带宽、 接入网 、城域 网、家 庭网等 方面均 提 有需求升 级,其 中网络 带宽又 受分辨 率、帧 率、色 深、视场 角、编 码压缩 技术、 传输方 式 等因素影响。延迟和丢包:VR 传输处理流程中出现延迟环节主要为:头部转动(FOV 方 式)——资料转换为数字信号——电脑处理信号——处理图像——开始/完成显示,华为AR/VR 白皮书中认为,在考虑点播/直播、家庭多人接入等因素,深度沉浸延迟VR 体验需 要<20ms、1Gbps带宽,完全沉浸延迟则需<10ms、2-5Gbps 带宽。2015-2016 年当前家 庭使用的Wi-Fi 主要为802.11n 最大带宽为300M 左右,带宽和延迟无法满足进阶/极致VR 需求。
VR 业务对入户带宽、接入网、城域网、家庭网等方面的需求:
- 入户带宽:Gbit 入户、超Gbit 入户,10Gbit入户(极致VR、多路VR)。
- 接入网络:10G/40G/100G PON 大面积部署,OLT 上行单链路支持400G 端口.
- 城 域 网 络:10T 量级单板,PB 级设备交换容量 。
- 设备和链路支持动态扩容:潮汐的波峰和波谷100 倍差别,按需申请设备和链路资 源能够显著降低运营的成本(功耗、 噪音)。
- 家庭网络:对无线Wi-Fi 要求更高,需802.11ad、snap 高速传输等更高速率的无线 传输。
痛点三: 内容:内容质量受限于商业模式、制作成本、制作技术、终端能力方面因素。并 且,终端内容分散、质量参差不齐, 没有出 现爆款 。
1.2.1. 突破一:眩晕感问题取得重大突破,大幅改善生理体验
1)画质体验
视场角FOV: 过低画面质量引发视觉疲劳和眩晕感,8K是保证画质必须分辨率:用户在虚 拟环境中的视野可以认为是一个空间球,左右横向全视角展开是360 度,上下纵向展开 是180 度。用户在使用终端时,单眼实际看到的视觉信息只是全部球面数据的一部分, 这部分面积由终端提供的视场角FOV 决定。决定VR 视频画质体验的是单眼分辨率,VR 的沉浸性终端(HMD)拥有远高于传统终端(TV/PC)的视场角,同样等级的画质体验、相同的PPD 要求更高的单眼分辨率和全视角分辨率。过低画面质量引发视觉疲劳和眩晕感,8K 是达到满意视频质量的必须分辨率(FOV=90,全视角分辨率=8K,对应PPD=22,实际 画面体验只相当于传统SD 视频)。
画质改善取得进展,双眼4K 逐步成为主流,不断向更高分辨率迈进:
lVR 显示:AMOLED 显示性能优越,有望呈现对液晶显示的替代趋势。相对于LCD,AMOLED 响应时间比液晶显示低一个数量级,有效避免了VR 交互造成的画面拖尾模 糊;由于不含背光源模组,AMOLED VR 头显佩戴相对轻便;可降低引起视网膜病变伤 害的蓝光辐射量;在高分辨率与黑色画面背景等情况下,功耗表现优于液晶显示。目 前,VR 显示板块厂商厂家增多,京东方、三星、JDI、Kopin 等厂商持续发力,预计未 来随着产业链技术进一步成熟、产能扩充,分辨率刷新率持续提升、成本价格有望下 降加速渗透。
l双眼4K 逐步成为主流,减少纱窗效应提高画质。产业链及终端厂商配合下,18 年起VR 分辨率相对15/16 年提高,19年HTC 迭代的两款新机Vive Pro Eye 及Vive Focus Plus 均配置AMOLED,实现分辨率单眼1440 x 1600、双眼2880 x 1600;惠普WMR 头显Reverb 达到FOV=114°、4k 分辨率(单眼2160×2160);Pico G2、大鹏VR M3、创 维VR 一体机也达到4K 分辨率。
2) 视觉与其他感官通道的冲突:目前除前庭刺激、服用药物等非主流方式外,HTC VIVE、Oculus 的房间规模Room Scale(配置外置摄像头/传感器)、Virtuix Omni 的虚拟现实全 向跑步机成为缓解此方面眩晕感的主要技术。此外,谷歌于19 年2 月发布3 份专利意在 优化房间规模VR 体验模式,提高房间规模环境映射与交互的能效,具体包括两份利用深 度传感器助力估测VR 环境边界以及一份用于识别VR 环境内物体的方法和设备。
3) VAC 引发眩晕感:现有量产产品中,尚未有应对VAC 引发眩晕感的技术方案,发展非 固定焦深的多焦点显示(Multi-focal Display)、可变焦显示(Vari-focal Display)与光场显 示成为业界在近眼显示眩晕控制方面的重要趋势。
1.2.2. 突破二:5G 承载方案迭代提高带宽能力,传输编码助力降低带宽要求
5G 超大带宽、超低时延助力实现沉浸VR 体验。据3GPP 的定义,5G 未来移动应用 包括以下三大领域:eMBB(10Gbit/秒增强型移动宽带)、mMTC(大规模机器通信1 百万/平方公里连接数)、uRLLC(高可靠低时延通信1 毫秒),目前5G 产业链主要环节已基本达到商用水平,运营商也在积极推进5G 建设——布局5G 试验网、建设5G 基站、开展5G 外场测试、获得试商用和商用条件,极致VR 体验有望随着5G 落 地得以实现。
接入网:迭代PON 技术提高带宽能力和时延性能,宽带产业逐步进入千兆时代。接 入网在整个网络中起着对终端用户进行汇聚的作用,是运营商最靠近用户的网络。主 要分为铜线接入和光纤接入 光纤接入分为GPON 和EPON接入。17 年规模部署的FTTH 技术EPON/GPON,GPON技术可提供下行2.5Gbps、上行1.25Gbps实际带宽, 而EPON 则可提供对称1Gbps 实际带宽,时延约为1-1.5ms。目前,10G PON 标准 和产业链已经成熟,正逐渐成为PON 网络的主流技术,其具备兼容、良好的互通性、 超强的宽带能力:10G GPON 提供的宽带能力是GPON 的4 倍和EPON 的10 倍,18 年中国联通完成了互通条件下主流设备商的10G PON 设备的集采测试、19 年中国联 通将进行10G PON 局端设备、HGU 设备以及配套设施的集采和规模部署,具备FTTH 千兆宽带业务开通的技术条件。并且,未来10G PON 会继续向50G、100G 演进,由 中国运营商及设备商共同参与的单波长50G PON 技术标准已在ITU 正式立项,IEEE 标准组织正在推动25G/100GPON 的技术标准,带宽有望进一步被拓宽。
家庭网:进阶版无线传输wif 持续推进中,提高家庭网承载能力。VR 主要使用场所 在家庭,未来可能会存在多路VR 并行使用的情况,极大的提高了对家庭网的承载要 求。目前,家庭网使用通常是基于802.11n 或802.11ac 标准的Wi-Fi设备,当前已 经商用的802.11ac Wave 1 标准的Wi-Fi 路由器,其空口带宽可以达到1G-1.3G,能 满足进阶VR要求(入户带宽1G),带宽更高的802.11acWave2(空口速率可达6.93G)、802.11ad (吞吐量7G)、802.11ax 、802.11ay Wi-Fi (目标速率176Gbps)设备正在推进 中, 搭载802.11ay 制式的无线芯片组现已上市,并且,802.11ay Wi-Fi 草案1.2 于2018 年4 月发布,预计于19 年四季度发布正式规格。
传输、编码助力优化VR 网络性能,降低VR 带宽要求:
1) VR 画面在线传输: FOV 逐渐渠道全视角传输,带宽要求降低。全视角传输方案就 是将360 度环绕的画面都传输给终端,当用户头部转动需要切换画面时,所有的处 理都在终端本地完成,终端即时(Just-in-time) 完成包括码流解析、视频解码和画面 渲染等处 理,同时 用户看 不到的 那部分 信息网 络资源 造成了 比较大 的浪费。FOV(Fiel d of View)传输方案是传输呈现当前视角中的可见画面(全景视野划分若干个视角)。
2) 下一代编码技术稳步推进,压缩效率显著提高。VR 360 视频可以采用普通视频的编 码技术进行压缩。目前应用最多的视频编码技术是H.264,业界公认的下一代编码技 术是HEVC 和VP9。根据业界的测试结论,在保证同等画质的前提下,HEVC 和VP9 的压缩效率大约比H.264 的最新版本提升30%左右。MPEG 等标准组织的最新研究 进展表明,对应于HEVC 的下一代编码技术(H.266)的压 缩效率最多能比HEVC 再 提升30%。3D 效果的VR 360 视频压缩效率最多可以比2D 效果的VR 360 视频再 提升25%。
1.2.3. 突破三:云VR 有望降低终端成本、助力头显轻量/无线化
虚拟现实的云化(Cloud Virtual Reality Cloud VR)是将云计算、云渲染的理念及技术引入 到VR 业务应用中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩 后传输到用户的终端设备,实现VR 业务内容上云、渲染上云。具体而言,VR 云化后, 用户侧设备只需支持最基础的视频解码、呈现、控制信令接收和上传,云渲染降低了终端 硬件性能 要求, 兼具轻 量化和 低成本 化优势, 便于商 业推广;可实 现终端 无绳化 以便于 更 多类型终端接入,同时还可实现多屏融合、多屏分享以及网络化多人互动VR 等功能,大 幅提升用户体验;可将产业中的VR 内容聚合起来,变离线为在线,使内容快速分发到消 费者和垂直行业,并有利于保护VR 内容版权。
各厂商进场云VR,运营商助力推进云VR 渗透。从具体厂商来看,提供云VR 解决方案的 有:华为、视博云、兰亭数字等,其中视博云提供从平台底层所需的VR 云、VR 流化、VR 终端时延优化、VR 同屏分享等基础技术,掌握云VR 应用及云VR 视频两大类,兰亭数字 则提供的CloudVR 技术服务包含了完整的“云” 架构,包含:运营层、能力层、终端侧;华为发布云5G Cloud VR 服务,包含Cloud VR 开发套件、华为云Cloud VR 连接服务和Cloud VR 开发者社区,助力云VR 开发。此外,运营商也不断参与云VR 建设,拓展5G 下业绩 点。
1.2.4. 突破四:产业链各板块能力更上一层楼
VR 产业链主要分为硬件、软件、应用、服务四大块,按形态来看,VR 主要分为一体机、 主机式以及移动式VR;具体来看VR 硬件主要由四大部分的电子元器件组成:芯片、传感 器、显示系统、光学器件(透镜、镜头、全景相机等)、外壳结构件组成。以Oculus Rift 为 例,整体Oculus Rift 的BOM 成本约为206.1 美金(包括组件成本组装测试),其中头盔单元 成本为138.56 美金,占比67.23%,代工测试成本则为6.5 美元。从结构来看,VR 内部组 件数量及复杂程度远高于智能手机,组装代工难度更高,根据BI,Oculus Rift 内部的组件 超过200 个,而智能手机(平均组件在40-50 个)。
VR 头显产品技术设计包括形态、显示、交互、感知、计算、通讯。显示方面主要分为直 视显示以及微显示,直视显示可用于手机、平板、笔记本、TV 等,较大的直视型设计肉眼 可见;微显示一般对角尺寸小于1 英寸,需要配搭放大光学系统;两种显示在亮度、尺寸、 放大倍率、重量等方面有差异,直视显示器通常400 至800 ppi、尺寸范围为3.5 ”-5.5 ”、 需要较小的放大倍率和大光学系统、更重更耗电;而微显示一般为2 000 至3 300 ppi、尺 寸为0.2 ”-1 ”、需要更多的放大倍率。具体来看,直视显示分为LCD 及OLED,微显示 分为DLP、LCD、OLED、LCos。
从成像原理来说,VR 显示利用放大镜原理,屏幕靠近透镜,屏幕和透镜需要在一倍焦距内, 使得人眼在透镜另一侧可看到屏幕里内容的放大场景。因此VR 头显的核心元器件在于: 透镜和显示屏幕。
1) 光学:菲涅尔透镜迭代,性能不断改进。光学设计对VR 体验效果至关重要,同时光 学部件的重量体积也直接影响VR 头盔的外观。通过VR 拆解可知,VR 光学结构主要 分为感知追踪(IR 滤镜、红外)、摄像头、光学组件(透镜)等,其中透镜主要功能是折 射光线、扩大视场等,一般配置透镜的成本在几元到几十元之间,菲涅尔透镜(HTC Vive 菲涅尔透镜、Oculus Rift 混合型菲涅尔透镜),菲涅尔透镜是同心圆波纹镜片,其将普 通透镜的有效光学折射面(弧面)等效地压缩到平面上,形成密集螺纹状的薄片镜片, 相对于单 个/一系 列透镜 ,更轻 薄、减轻 高倍率 解决“黑 边、暗角”、 能够消 除相差/ 色 差、提高成像亮度,其设计、生产工艺较复杂,目前VR 菲涅尔透镜供应商有歌尔、Wearality 等,并且,VR 透镜的性能在不断改进中,Wearality 研发原来四分之一厚度、 更轻薄、FOV150°的菲涅尔透镜。
2) 高PPI 显示迭代,朝专业化显示迈进:显示屏幕为VR 头显的核心元器件之一,VR 直 视显示分为LCD 及OLED。目前VR 显示屏幕主要供应商为夏普、Japan Display、三星、 京东方、Kopin、HP、Google&LG。具体看,谷歌&LG 推出4.3 英寸PPI 为1443 的OLED 显示屏,JDI 于19 年推出2.89 英寸PPI 为1058 的LCD 显示屏,不断向专业水平1600PPI 显示屏规格迈进;改进FAST-LCD 性能提升,渗透率上升。FAST-LCD 在改进了LCD 响应速度较慢的缺点后对OLED 形成了强烈竞争,如小米VR,华为VR、Oculus Go、Oculus Rift S (2560 × 1440)均使用了成本更低的FAST-LCD,未来则看好Micro OLED在VR显示屏的应用(性能达到3000 PPI、RT<1ms、90-120Hz)。
3) 交互:分析19 年主流厂商Oculus(19 年5 月发售的Quest 和Rift S 均配置insight-out 追踪技术,6 DoF)、HTC(19 年1/2 月发布的Vive Pro Eye 配置眼球追踪、Focus Plus 配置6DoF)性能可得:1)Inside-out 追踪向主机VR 渗透加快,insight-out 追踪技术 摆脱了场地限制、省去了事前环节准备;2)配置眼动追踪Vive Pro Eye 于19 年1 月 发布,其中瑞典Tobbi 和国内七鑫易维提供支持眼动追踪技术支持,该功能可替代原 有控制器操作实现所看即交流、同时也节省渲染计算资源,提高渲染效率;3)双6oF 成为高端VR 一体机标配,预计未来重点研究关节、手指捕捉。
4) 感知:音频3D 逐步落地 未来重点研究触觉嗅觉味觉感知。视觉和听觉沉浸的同步是 真实虚拟现实体验的关键,目前3D 音频编辑工具、3D 音频技术及音频解决方案都有 突破和进展,工具:THX 空间音频平台、谷歌Resonance Audio 沉浸式VR 音频SDK、Adobe 的SonicScape 可视化VR 音频编辑器;技术:SRS(WOW)、飞利浦 LifeVibes 音频技术、三星DNSe 音频技术、酷狗3D 旋转音频技术、华为动态3D 音频技术;解 决方案:歌尔(收购AM3D)、Dirac Research,市面上已有华为VR 搭载了3D 音频方 案。
5) 算力:
l芯片性能提高突破:VR 芯片是厂商提供高性价比VR、控制硬件成本的基础,其 迭代的周期一般较长。目前一体机搭载的主流VR 芯片厂商有高通(已经迭代四 代)、三星、全志、瑞芯微 、炬芯 等,国内厂 商定位 在入门 级一体 机、高 通三星 定 位中高端产品,从最新性能配置来看,芯片能实现<20ms 延迟,解码4K/6K@60 FPS 视频,支持QHD / 3840x2160 分辨率的屏幕显示、支持6 DoF 头部自由度等, 助力各大厂商推出高性价比的VR 一体机;同时,兼容多平台趋势显现,高通骁 龙已经可支出所有主流的XR 平台,包括Facebook Oculus、Google Daydream、HTC VIVE,以及微软XR 平台等。
l5G 手机配置高算力平台支持头显,多元化算力助力VR 渗透。高通提出“让5G 有显”项目,通过充分利用高性能且支持5G 的骁龙855 移动平台,实现沉浸式 移动计算体验。可以通过将搭载骁龙855 的手机通过USB Type-C 接口与AR/VR 头显连接,在手机内实现处理功能,目前高通骁龙移动平台可以支持所有主流的XR 平台,且已经拥有庞大的业界生态系统支持,包括全球众多运营商包括KDDI、SKT、KT、LG U 、Sprint、Swisscom 以及Telecom Italia、智能手机OEM 厂商等, 现已有宏碁i6头显、nReal Light等头显落地。
l云计算研究持续推进:Cloud VR 是将云计算、云渲染的理念及技术引入到VR 业务应用中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出等经过编码压 缩后传输到用户的终端设备,实现VR 业务内容上云、渲染上云。目前华为已经 建立了从平台、网络、终端到内容的端到端Cloud 技术体系、完成了系统的商业 场景孵化,于18 年7 月助力福建移动正式开启Cloud VR 业务试商用,发布2B 的CloudCampus 园区网络解决方案,并且于19 年了发布云5G Cloud VR 服务, 包含3 个模块:线下Cloud VR 开发套件(开源)、云Cloud VR 连接服务、Cloud VR 开发者社区。
6) 大厂重点推进无线化进程:目前针对VR 的无线方案有WDHI、WiGig、Boundless XR、Wireless HD、TPCAST Air,其中重点关注TPCAST 的Air 及高通19 年发布的Boundless XR 方案,两者在能利用PC 中GPU/CPU 高算力的同时实现了PC 头显的无线化,头显 无能够利用PC 中全部生态内容,降低了VR 设备购置成本、内容开发成本、维护成本、 延迟时间,同时易于安装,(TPCAST 的Air 部署时间少于3 分钟、头盔像素提升42%; Boundless XR 除利用PC 算力外,头显也内置CPU 时延<16ms),助力VR 渗透。
1.2.5. 突破五: VR 行业应用落地渗透,VR 工具实用性显现
“ VR ” 虚拟 现实业 务形 态丰富, 带来 新一轮 产业 革命。以虚拟现实为代 表的新 一轮科 技 和产业革 命蓄势 待发,虚 拟经济 与实体 经济的 结合, 将给人 们的生 产方式 和生活 方式带 来 革命性变化。目前,虚拟现实应用可分为行业应用和大众应用,行业应用主要分为B2B、B2C,B2B :零 售、房地 产、医疗健 康、工业制 造;B2C :电视 游戏 、赛 事直播 、视 频娱乐 、 通讯及社 交,虚拟 现实应 用正在 加速向 生产与 生活领 域渗透 ,“VR/AR ”的 时代业 已开启 。
VR 行业应用场景打开,从教育、医疗向车载、直播领域渗透。
l教育:19 年1 月,强生在全球部署50多个面向外科医生 和护士的VR 培训项目;同 年2 月巴西VR 公司 Beenoculus与高通和Pico 等公司合作,提供了硬件和软件解决 方案,以及内容制作服务,加速VR 英语培训教育.
l健康医疗:19 年3 月,北京航空航天大学沙河校区正式挂牌VR 心理实验室,提供VR 心 理康复训练,同时还计划研发更多用于心理咨询的VR 应用场景;中国移动携 手华为公司助力中国人民解放军总医院,成功完成了全国首例基于5G 的远程人体手 术——帕金森病"脑起搏器"植入手术。
l车载娱乐:19 年1 月,奥迪展示全新沉浸式车载娱乐技术,乘客在佩戴VR 眼镜后, 车辆会根据路况实时匹配逼真的电竞类影片效果反馈给乘客;同月巴士公司FlixBus 与Inflight VR、Pico 合作推出VR 服务,为部分路途较长的班次配备VR 头显Pico Goblin 2 ,内容供应方为西班牙VR 解决方案公司Inflight VR;同年2 月2 月,Pico 与西班 牙航空公司Iberia Airlines合作,帮助Iberia提供基于Pico VR头显的空中娱乐。
l现场直播:19年1月,中央广播电视总台在新闻频道《我要看春晚》直播特别节 目 中实现了VR 内容在电视端和移动端同步播出;同年3 月,借助联通5G 网络,央视 首次在人民大会堂北大厅的“部长通道”进行5G VR 直播。
VR 工具实用性显现:
l应用工具:19 年1 月福特员工利用VR 工具Gravity Sketch 设计未来的车型,Gravity Sketch 已登陆一系列的应用平台,支持Oculus Rift,HTC Vive 和WMR 头显,2 月, 美国3D 设计公司Mindesk,为其已 集成CAD 软件的VR 平台Mindesk 推出Unreal 引擎的集成支持,Mindesk 可在VR 中实时3D 建模。
l开发工具:19年3月,Oculus宣布VR移动机制开源工具VRTunnellingPro(VRTP) 开始支持Unreal 4;VRTP 可以帮助VR 开发者将一系列的舒适移动机制集成至应用程 序之中;同时,发布内容创作开源工具VRTK 4.0beta版本。
1.2.6. 突破六: VR 爆款内容初现、内容短板逐渐被填补
内容和平台厂商积极投入VR 游戏内容,推动VR 游戏数量增长和质量提升。截止2019 年3 月全球各VR 平台消费内容数达6000 多款(部分游戏和应用重复,Viveport 归入Steam,GearVR 平台更换为OculusGo平台),其中Steam3100 款、OculusRift1300 款、Oculus Go 1450 款。
VR 爆款内容初现、内容大厂入局、内容短板逐渐被填补。从内容层面来看,短流程、Demo 级的内容逐渐减少,VR 爆款初现,如Beat Saber、热门VR 游戏《工作模拟器》续集《度 假模拟器》于19 年4 月登陆Steam 和Oculus;网易、育碧等内容大厂入局,育碧新VR 游戏《太空镖客》于19 年3 月登陆Steam、好莱坞六大电影公司迪士尼、华纳兄弟、二 十世纪福克斯、NBC 环球、索尼和派拉蒙纷纷加速了虚拟现实技术在影视制作上的运用。 并与多个国家的内容平台合作;生化危机、上古卷轴等传统大作VR 化,水果忍者、愤怒 的小鸟等国民级手游涉足VR(愤怒的小鸟VR 版登陆Steam 和Oculus 平台,支持HTC Vive 和Oculus Rift),内容的短板已逐渐被填补。
2. AR 拐点显现,看好明年放量增长2.1. 品牌:传统巨头 初创企业共同突破,巨头入场引爆行业
产业链生态逐渐完善,业界巨头参与布局产业链多环节,初创企业在各细分环节持续发力。全产业链来看,据VR Fund,AR 生态系统公司2018H1 达到290 个,自17 年底增长了50%, 生态链各 环节逐 渐完善 。具体 分析, 巨头方 面:微软 、苹果 、谷歌 等科技 巨头接 近完成 全 产业链布局,以Microsoft 为例,其布局覆盖终端硬件、组件、分发、SDK、3D 工具、3D 显示捕捉、下游行业/内容(娱乐/游戏、社交、企业、教育等),不断完善混合现实生态; Google 于19 年6 月发布时隔2 年的更新版本Glass EE 2;苹果蓄能储备(投资收购、成 立事业部、发布更新ARKit 2),预于2019 底-2020 发布AR 眼镜.。初创企业方面:从18 年融资数据来看,AR 领域融资笔试47 笔,融资金额约100 亿元,主要集中在硬件、技术、 应用领域,其中最大的AR 融资为Magic Leap(30 亿美元),AR创业公司Rokid(AR AI) 获得融资1 亿美元。
2.1.1. 品牌19 年进入密集迭代期,主流品牌多维发力
AR 更新周期2-5 年,2019 年品牌AR 新品密集推出更新,上市新品品牌有国外:Microsoft、Google、Dreamglass、Vuzix、三星(预计),国内;Rokid、RealMax 乾、亮风台、Nreal、Vivo、爱奇艺等,具体来看,迭代新品分辨率可高达2.5K、FOV最大达到100°、重量可 低至40g,并且,除消费端外,企业端AR 也有所发力——Google Glass EE2、Vuzix M400; 此外,软件/平台/内容方面建设也有 较大的 进展, 具体情 况如下:
lMicrosoft:“智能云 边缘终端”战略正加速推进、混合现实生态不断完善。边缘终 端: 19 年发布HoloLens 2 代,HoloLens 2 在硬件、视觉、舒适度、开放性等方面 较1 代更优,HoloLens 2 为HoloLens 第一代后时隔四年的更新版本,预计售价为3500 美元。硬件方面,其配置了高通骁龙850 处理器、包含了全新的全息处理单元(HPU)和AI 协处理器。头显有两个透明波导镜头,具有自动IPD 校准功能,显示 分辨率:720P 升级至2K;视场角:35°升级至52°,视觉方面:配置眼球追踪传感 器,全手势识别,舒适度方面,设备采用轻质碳纤维材料,更加轻薄化;同时发布AzureKinectDK开发平台助力VR/AR 生态的构建。企业应用:Dynamics365服务包 括Remote Assist、Layout和Guides三款应用,它将主要与Azure云服务结合, 增 强HoloLens 的功能;智能云:Azure Spatial Anchors 和Azure Remote Rendering 是 首批推出的Azure 混合现实服务,它们将支持跨平台、具有空间场景的企业级混合现 实应用。
lGoogle:硬件方面:19年6月发布GlassEE2,为时隔2年的更新版本,性能上小幅 升级,设计上磁吸式数据线换成了USB-C 端口、规格上:支持LTE、摄像头升级至32M、内存升级到3GB;移动AR:19 年时隔一年再次升级ARCore 1.7,加入了自拍AR 滤镜和动画API。
lFacebook:重视AR 板块,独立成立事业部,储备核心专利(大视场角光学、小型化 集成电路)。
2.1.2. 巨头入场,预计苹果推出AR 设备助力行业发展
巨头争相入场AR 市场,积极蓄能布局。Google、微软等巨头利用资金和体量优势稳中求 胜,发布Google glass EE2、Hololens 2 等企业级产品,由企业级用户开始奠定基础,引领 市场发展方向,未来将一步步拓展逐渐转向消费级市场。苹果、Facebook、Samsung、HUAWEI 等大厂家也积极发展AR,具体来看,Facebook 成立AR 独立事业部,目前人数400 人左右,加快核心专利储备(大视场角光学、小型化集成电路);华为于18 年5 月发 布AR Engine 其垂直整合AR 核心算法和海思麒麟芯片,提供运动追踪、平面检测、光 照估计、手势识别、手部骨骼跟踪等功能。并于同年底透露在进行配合手机使用的AR 眼 镜的研发。
以苹果为例:苹果重视AR,人才、技术、专利布局储备深厚,推出AR 设备为大概率事 件。人才方面:前杜比执行副总裁MiKe Rockwell 担任苹果内部AR 团队的负责人,长期 任职iPhone 部分的Frank 调往AR 部门担任产品营销主管;技术方面,苹果不断通过一级 投资项目补充AR 技术,如收购加拿大增强现实(AR)头盔创业公司Vrvana、丹佛AR 设备镜 头公司Akonia Holographics 等;据已经披露的专利来看,苹果公司掌握AR 头盔、AR 眼 镜、AR 光路设计光波导、AR三维内容构建和呈现的技术等AR 相关专利;同时发布更新ARKit,允许多人协作贡献,构架AR 平台,目前App Store 已经有超过3 000 款AR app, 因此我们判断苹果推出AR 设备为大概率事件,硬件设备最早有望于19 年底发布,判断苹 果AR 设备的推出产生示范带动效应,助力其他品牌跟进推动AR 行业发展。
苹果持续发力游戏板块,19年WWDC 发布Arcade 颠覆游戏行业。FY17CEO 库克宣告服 务业务板块在2020 年达 到500 亿美元规模的目标,FY18 年苹果服务板块(包括数 字内容 和服务、Apple Pay、许可及其他服务)营收为371.9 亿美元,同比增长24%,离2020 年 的销售目标有34.44%的增长缺口,游戏成为拉动增长的主要切入口。回顾苹果游戏板块, 苹果于08 年发布App Store,根据App Store 审核指南,苹果通过应用内购买以及“打赏” 均抽成30%、订阅抽成15%的模式运营。截至WWDC2018 年,App Store 每周访问用户达 到5 亿,游戏厂家存量达到10 亿,开发者在App Store 累计收入超过1000 亿美元。从营收体量来看,旗下iOS App Store 已经成为全球最大的应用程序平台,2018 年iOS App Store 营收466 亿美元,同比增长20.4%,其中来自于游戏的营收为332 亿,占比71.2%。
在5G 持续推进的背景下,19 年苹果再次发力游戏板块,于WWDC 发布Apple Arcade 跨平台的游戏订阅服务(提供选定的付费内容)去进一步拓展游戏发展模式。对比其他主 流开发商推出的串流平台,如谷歌的Stadia、微软的云端串流游戏服务Project x Cloud 以 及对接Xbox 的EA Access 订阅服务、Sony 的Playstation NOW 等,苹果是为付费用户提 供选定的游戏内容,将游戏流留存在iOS 设备内,与谷歌则提供部分基于广告的内容发展 模式不同。
Apple Arcade 特点:
l订阅制,无内购,无广告:世界上第一家覆盖手机、电脑以及客厅游戏订阅服务(Apple TV 机顶盒平台)的游戏订阅平台,订阅可在iOS 设备上免费畅玩游戏(包含完整游戏 的使用权限及后续更新),不含广告和内购,用户将能够通过设备的App Store 中的新 专用选项卡访问该服务。Apple Arcade 将于19 年秋季在150 多个国家正式推出,目 前定价尚未披露。
l跨平台多设备联动、支持家庭共享、支持AR游戏、离线可玩、部分兼容控制器,具 有连续性和扩展性:订阅后可免费在iPhone、iPad、Mac、苹果TV 等iOS 设备上游 玩,能跨平台继承游戏进度; Apple Arcade 加入了AR 游戏,优化了离线操作模式, 并且,Tv OS 13 将兼容PlayStation 4 和配备蓝牙的Xbox One 控制器(游戏手柄)(通 过蓝牙连接)。
l与游戏开发厂商强强联手,独占游戏,未来预计进入游戏设计业务:Arcade将包括 来自Annapurna Interactive、Bossa Studios、Cartoon Network、Finji、Giant Squid、Klei Entertainment、Konami、Lego、Mistwalker、Sega、Snowman 和Ustwo 等,所 有Apple Arcade 游戏都不会进入Google Play 商店(允许进入PlayStation、Xbox和Nintendo Switch 等游戏主机),据FT,苹果预计投入5 亿美元于游戏订阅服务板块, 并为开发独占游戏的开发商提供额外奖励。目前平台内有100 款游戏,未来预计苹 果进入游戏设计业务。
l推行自行开发的Metal 凸性API 接口,游戏配置影响降低。从最新的macOS 10.14 Mojave 系统开始苹果已逐步弃用OpenGL,转推自己开发独占的Metal 图形API 接口,跨平台运行各平台游戏可通过Metal 优化,配置影响减少。
2.2. 核心技术持续攻坚 有望于2020 年取得重大突破
AR 增强现实是指透过摄影机影像的位置及角度精算并加上图像分析技术,让屏幕上的虚 拟世界能够与现实世界场景进行结合与交互的技术。按照产品形态,AR 可以分为一体式、 分体式AR 眼镜、AR BOX,主要侧重于低功耗、全天可佩戴、外观轻便。主要厂商有Google、Microsoft (HoloLens)、Epson、Vuzix、Magic Leap等。AR关键技术主要有近眼显示、感 知交互、处理计算、网络传输。具体看AR 眼镜模块,消费级AR 眼镜的组成模块包括:显 示模块、拍摄模块、声场模块、眼球追踪、SLAM 模块、电池和处理器、体感模块等。其 中,显示、光学(光学前端Optical Combiner 和光场引擎Light-field Engine)是核心突破 点。
2.2.1. 近眼显示: FOV 和画质突破,低成本、产能、轻量化有望突破
AR 关键技术中近眼显示设备的光学与显示系统主要分为图像源器件与显示光学器件,图 像源器件产生图像并将图像投射到显示光学器件中,显示光学器件将图像反射到眼睛中, 其中针对AR 显示设备的图像源器件一般指微显示器。
1)微显示:适合AR 头显的微显示技术主要有5 种:LCoS 硅基液晶、DLP、LBS、Micro-LED、Micro-OLED,各微显示方案在成本、量产、性能方面具有差异,LCoS 代表产品有HoloLens、Magic Leap One,DLP 代表产品有Vuzix Blade,LBS 代表产品有HoloLens 2。从体验上来 说,显示模块主要问题集中在体积大/笨重(光学前端)、易疲劳/眩晕(光场引擎)、其他 视场角小/色偏严重等(两者配合),微显示突破发展发展主要集中在高分辨率、原显示技 术的改进及新显示技术的突破:
- LCoS 显示往高分辨率迈进。截至18 年,微显示以LCoS 为主,主流产品分辨率在720/960P,LCoS 分辨率不断突破,19 年Kopin 发布0.94 英寸对角线的2K×2K(单 眼2K)高性能反射LCOS 组件,可用作微型显示器或空间光调制器(SLM)、3D 光 学计量和3D 增强现实。
- 厂商积极布局Micro-LED,加速突破关键技术。Micro-LED显示优势在于薄膜化、微 小化、阵列化LED 背光源、实现单独驱动发光,实现超高分辨率、高亮度、高对比度、 高 发光效率、低能耗、广色域,纳秒级反应速度远高于OLED 和LCD,苹果、三星、 索尼、LG 等国际消费电子巨头积极布局Micro LED。比如,苹果2014 年收购了LuxVue。 该公司成立于2009 年5 月,致力于低功耗Micro LED 显示技术;三星早于18 年发布 了采用Micro LED 技术的146 英寸4K 电视、19 年推出75 英寸产品、219 英寸的Micro LED 电视,并于同年5 月斥近100 亿韩币(约合5776 万人民币)买下QD-OLED 和Micro LED 发光效率提升专利技术。大品牌示范效应下,预计未来更多厂商投入资源 突破关键技术如巨量转移、三基色像 素光源 、高密 度封装 等。
- Micro-OLED 加速量产商用。多家巨头(三星显示、京东方、Sony等)积极布局Micro-OLED,京东方18 年与奥雷德光电、高平等合作方共同投资11.5 亿人民币在云 南建设国内首条大型OLED 微显示器件生产线项目,主要产品有:0.5 英寸800×600、0.41 英寸800×480、0.80 英寸1920×1200、0.5 英寸1920×1080OLED 微显示器件, 总产能100 万片/年,于19 年SID 展出全球最高5644 PPI 的0.39 英寸Micro-OLED AR显示屏;同期SID,LetinAR联合德国Fraunhofer FEP发布基于Micro-OLED的分 体式AR 眼镜原型机,并且推出全球首个单眼4K AR 方案及对应AR 原型机(两块5 英寸4K LCD 显示屏、支持大范围焦距)。
2)光学技术/Combiner:光学Combiner,是指在眼球的正前方将AR 虚拟图像与现实世 界光线相融合的光学器件,目的是实现“虚实融合”的视觉效果,AR 光学技术发展历经: 离轴光学、棱镜光学、自有曲面棱镜、Birdbath 方案、阵列/全息光波导、焦面、可变焦、 多焦面、光场(仍停留在实验室阶段),离轴光学设计体积笨重、应用场景优先、基本已 经被淘汰;棱镜 光学视 场角最 小,但工 艺简单 、成本 最低; 光波导 产品包 括阵列 和全息 波 导,在厚 度、透 光度、画 面效果 有大的 改进提 升,然 而量产 难度高 。具体 来看, 波导技 术 中,HoloLens、Magic Leap One、Waveoptics、Vuzix 采用表面浮雕光栅SRG,主要从波 导设备中提取图像;Digilens 采用了布拉格光栅SBG、且采取了主动型全息波导,mus 则 为阵列波导厂商。
衍射光波导主要有基于光刻技术的表面浮雕光栅波导和基于全息技术的全息光波导:
1) 基于光刻技术的表面浮雕光栅波导:核心是一些亚波长的刻蚀光栅组成,通过高 效率衍射实现图像的引导,镜头表面存在“微脊”也就是“表面浮雕”光波导, 微型显示器所显示的图像会被分割成一系列垂直的条纹,这些包含图像信息的条 纹会由镜片另一 端(位于眼 睛前方)相 应的一组微 脊重新组装 并投向眼睛 。HoloLens、Magic Leap One、Waveoptics、Vuzix 都是采用表面浮雕光栅(SRG) 从波导设备中提取图像;而Digilens 采用了比SRG更具技术优势的、可切换的布 拉格光栅(SBG),并且创新了主动型全息波导(Active Holographic Waveguides), 目前,HoloLens 2 视场角可达到52°。
2) 基于全息技术的全息光波导:使用全息光学元件(Holographic Optical Element,HOE)代替以上的刻蚀光栅,实现虚拟图像的引导,全息光学元件是通过双光束 激光全息 曝光的 方式,直接在 微米 级光聚 合物薄 膜内干 涉形成 纳米级 的光栅 结构 , 基于该光学方案的产品有英国的TruLifeOptics 和WaveOptics,以及苹果收购的Akonia Holographics,目前WaveOptics 可做到40°FOV,Akonia 正致力于开发60°FOV。
阵列波导:图像源(一般为LCoS 或OLED 等微显示屏)通过成像系统后,耦合进由 多个小棱 镜镀膜 接合而 成的光 波导基 底中,由全 反射原 理进行 光束传 播,最 终由数 个 分光斜面上将光束耦合出,Lumus 采用此光学技术方案。
光学方案中看好光波导技术,品牌加持预计加速渗透,持续提升FOV 和画质,成本、产 能、轻量化有望突破。光波导(Waveguide)结构主要功能是将光波引导到用户的眼睛里, 通常需要在设备内部设置反射结构来控制光在入口和出口之间的轨迹,目前AR 行业用的 波导结构可以分为四种:全息波导、衍射波导、偏振波导以及反射波导,其中应用最广泛 的是全息波导与衍射波导、阵列/反射波导,苹果收购的Akonia Holographics 则采取全息 技术的全息光波导。
光波导持续提升FOV和画质:HoloLens2采用衍射光波导光学方案,视场角可达到52°。
降成本持续推进: AR 光学器件厂商WaveOptics 表示通过与产业链厂商合作预计能在19 年底以较低的成本实现镜片的量产。
轻量化:AR 光波导制造商灵犀微光于14 年研发出比普通近视镜片更薄、重量仅11.5g 的AR 光波导模组,并具备超小型光波导模组的万级量产能力,光学模组方面,灵犀 微光研发了阵列光波导、全息光波导两种不同工艺的光学模组。在光机小型化上灵犀 微光更具优势,Lumus 的光波导模组重27g,而灵犀最小的光波导模组仅12g,体积 仅为Lumus 的二分之一。在性能上,其AW 系列光学模组已经消除了90%的光栅感, 在清晰度、对比度上与以色列同类厂商Lumus 齐平。
2.2.2. 感知交互: SLAM 持续渗透 眼动追踪场景化落地
感知:SLAM 持续渗透 品牌开发平台支持SLAM 助力开发应用。SLAM 即同步定位与地 图构建技术 主要包含感知/定位/建图三个过程 其系统一般分为五个模块:传感器数据/前 端视觉里程计/后端/建图/回环检测 工作流程大概为: 传感器读取数据后,视觉里程计估 计两个时刻的相对运动(Ego-motion),后端处理视觉里程计估计结果的累积误差,建图 则根据前 端与后 端得到 的运动 轨迹来 建立三 维地图 ,回环检 测考虑 了同一 场景不 同时刻 的 图像,提供了空间上约束来消除累积误差 主要分为激光SLAM 和视觉SLAM 两大类。相 对于基于硬件 基于视觉的感知跟踪不需要预存场景 跟踪范围大 精度能够持续提 升 HoloLens及Magic Leap。19 年以来 SLAM 渗透率提高 上市新品中有三款支持SLAM 并且 品牌推出AR 开发平台上配置支持SLAM: 16年EasyAR SDK 2.0 、腾讯AR平台QAR、 OPPO 18 年ARunit、 Wikitude、Kudan 等 助力 SLAM 感知技术的开发应用。
交互: HoloLens 2 发布代表手势识别全操作控制\眼动追踪场景化落地。先前的AR 交互以 控制器为主,手势识别效果一般,支持1-2 个手指动作识别,随后眼动追踪开始出现,极 大的改善了AR交互体验,19 年HoloLens 2 的发布代表手势识别全操作控制\眼动追踪场 景化落地,相比于第一代HoloLens 的手势识别功能只能支持两个手势的识别:Air Tap 与Bloom,2代则支持全息追踪,实现双手全关节模型追踪,同时引入了眼动追踪传感器, 精确追踪用户的两只眼睛,并判断具体的注视点位置,可精确地调整全息图的合像位置、 保证成像的清晰度、减少眩晕、降低 设备渲 染负载 。
2.3. 企业级产品进入2.0 时代,打开AR 应用场景
主流厂商发布企业级AR 头显,标志企业级AR 市场的正式开启。2019 年上半年各企业陆 续发布最新产品,以微软Hololens 2 和Google Glass EE2 为代表的设备下游均定位在企业 用户,表明企业级AR 头显进入2.0 时代。具体来看,MWC 2019 上,微软发布了Azure Kinect DK 及基于Azure 的混合现实服务(Azure Spatial Anchors 和Azure Remote Rendering)、HoloLens 2 及其应用Dynamic 365 Guides 四项软硬件应用产品。HoloLens 2 为HoloLens 第一代后 时隔四 年的更 新版本 ,其在 视觉体 验、舒 适度、开 放性、 可定制 化等方 面都有 着 不俗的更新进步,其可配合Dynamic 365、合作伙伴解决方案产品、云、AI产品共同为企 业级客户提供服务,目前已推出带有Hololens 2 的Trimble XR 10(工地安全),未来即将 联合Pearson、SIEMENS、BOSCH、CAE 等行业龙头推出合作伙伴解决方案。
业界领先的HoloLens 2 解决方案:
Bentley Synchro:是一款数字化建筑软件,可以在混合现实中查看复杂的建筑项目。 其4D 数字化建筑平台将传统的甘特图CPM 调度与集成的4D 可视化功能实时结 合在一起。
PTC Vuforia Studio:通过在工人最需要的时间和地点提供信息,从而提高员工的工 作效率和安全性:在他们日常工作环境的现实环境中。借助Vuforia Studio 工业客户 可以轻松地使用现有3D 资产并整合物联网数据,为Microsoft 全息设备创建可扩展、 解放双手的混合现实体验,只需其他 解决方 案的时 间和成 本的 一小部 分。
Philips Azurion:飞利浦正在图像引导的微创手术领域进行全息试验,医生依靠实时X 光、超声波和其他信息来源"查看"患者内部并指导他们的行动。通过将这些丰富的2D和3D 数据集成并显示在混合现实中,再加上直观的手势、眼动跟踪和语音控制, 医生可以增加对患者和手术的关注
Google Glass EE2——成为正式的Google 品牌商业化产品:
配置/外观:为标准眼镜镜框 右眼显示屏的布局,核心算力为高通骁龙XR1,安全镜 框由Smith 光学提供,运行Android Oreo 操作系统并支持企业移动设备管理,右上 方配置640x360光学显示模组,内置820mAh 电池续,支持长达8 个小时续航,增 加了USB-C 接口,支持快速充电、蓝牙5.0 协议,以及双频的Wi-Fi,售价999 美 元。
推广/客户:EE2采取定制化销售,目前旗下客户包括AGCO、DHLGroup、HBFuller和Sutter Health、WSC、GE、noovle 等。
标准化工具发布,持续促进企业级市场发展:
lMicrosoft Dynamics 365:是HoloLens 第一方混合现实应用,包括Remote Assist、Layout和Guides;随着在移动设备平台的覆盖,这种标准化的工具能大大促进企业级 市场的发展。具体来看1) Remote Assist 是用于混合现实的远程协作系统,一线员工 可以通过抬头显示器,快速的与专家进行视频通话、图像共享、快读解决问题,同时 配置Android 移动端设备平台Remote Assist AR,更加便捷;2) Microsoft Layout 是更 真实化的设计交互方案,用户能够在真实大小的背景下,与3D 模型进行混合现实交 互,并且可以进行实时分享、编辑等操作;3) Dynamics 365 Guides 是一款混合现实 培训类应用,能够赋能员工通过实践进行学习、强化学习过程。目前,Dynamics 365 旗下有美国软件公司ptc、建筑工程软件公司Bentley 等企业客户。
lMicrosoft Azure:为开发者工具包,配有先进的人工智能(AI)传感器,可用于复杂 的计算机视觉和语音模型。它将一流的TOF深度传感器和空间麦克风阵列与高清RGB 摄像机和方向传感器相结合,包含传感器、身体跟踪、视觉、语音服务SDK;Azure Spatial Anchors 和Azure Remote 是基于Azure 的混合现实服务,进一步帮助每个开 发人员以及每个企业构建跨平台、适合不同行业背景的企业级混合现实应用。并且, 从应用上来说,Azure可以同时感知和理解,如在医疗领域Azure Kinect可以确认病 人可能摔倒的环境前兆,可在摔倒前 及时通 知护士 赶到病 人身 边。
3. 5G 商用落地,云VR 持续释放行业活力5G 商用加速,助力VR、AR 突破发展瓶颈,实现云VR/AR 的普及;5G 突破了4G 的发展 局限,将人与物、物与物之间联系起来,实现了万物互联互通;5G 商用加速万物互联时代 的到来,其低延时、高速率的特点将解决VR/AR 延迟和眩晕感等体验问题;同时,搭配云(VR/AR 等计算密集型任务得以转移到云端)还将改善渲染、设备性能、硬件成本、无线 化等问题,垂直横向拓宽应用场景。各大厂商抓住机遇,加速VR/AR 行业布局,华为领先 提出5G 云VR 解决方案,三大运营商也加紧布局5G 云VR,随着5G 网络集成,VR 流媒 体竞争将日益激烈,同时也带来行业 发展的 机遇。
“5G VR”应用场景丰富,未来发展空间巨大;5G 将开启物联网时代,渗透到各个行业, 与大数据、云计算、人工智能等一起开启信息通讯时代的黄金十年。搭配5G 的云VR/AR 将在有更大的应用空间,华为iLab 发布了Cloub VR 2C、2B 共十七种应用场景,涉及巨幕 影院、直播、教育、电竞等应用场景,未来我们的生活将离不开VR/AR。
3.1. 5G 突破发展瓶颈,运营商布局清晰
3.1.1. 5G 突破发展瓶颈,VR/AR 是5G 首批落地场景之一
5G 应用场景丰富,开辟了移动通信新时代。ITU 定义了5G 的四大应用场景:eMBB(增强 型移动宽带)、mMTC(大连接物联网)以及URLLC(高可靠低延时通信)。eMBB就是以 人为中心的应用场景,集中表现为超高的数据传输速率,广覆盖下的移动保证;未来5G 标准要求单个5G 基站至少能够支持20Gbps 的下行速率以及10Gbps 的上行速率,可以支 持用户可以享受2K/4K 视频以及更高清晰度的VR/AR 视频。mMTC 场景是海量大连接,对 应物联网等连接量较大的应用,可以支持垂直行业(智慧城市、智慧家居和环境监测等) 的深度融合。URLLC 要求5G 的时延必须低于1ms,而且要支持高速移动(500KM/H)情 况下的高可靠性(99.999%链接),重点应用于VR、车联网等。
VR/AR 是5G 首批落地场景之一。制约VR/AR 行业发展的最大的痛点在于其对高速率、低 延时、高宽带的要求,5G 时代的带来将解决制约VR/AR 行业发展的最大的问题,帮助VR/AR 实现了“云”的飞跃。VR/AR 是5G 首批落地场景之一,VR/AR 体验对视频画面传输、延 迟性以及语音识别/视野跟踪/手势感应等方面有极高的要求。5G相比于4G 有着高通讯速 率、超低延迟、高连接密度等特点,其网络环境上有助于VR/AR 渗透和普及,具体看1) 5G 网络最高传输速度可达10Gb/s,有利于8K 以上超高清内容的传输和实时播放;2)边缘云 有助于减少数据传输和反馈时间,同时5G 下延迟<10ms,有助于降低使用VR/AR 设备的 眩晕感。随着5G 进程稳步推进,预计2019 年试商用、2020 年试商用背景下VR/AR 加速 普及。
3.1.2. 5G 商用提前,国内运营商规划进程加速:略
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3.2. 5G 开启超高清视频时代,VR/AR 是便携式高清显示的强需求
5G 开启超高清视频时代。5G 网络(eMBB 增强型移动宽带)对于4K 乃至8K 超清视频有 着良好的承载能力,超高清视频有望成为5G 商用部署的重要场景和驱动力,19 年3 月, 国家工信部、国家广播电视总局、中央广播电视台出台《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022)》助力视频超高清化变革,提出按照“4K 先行、兼顾8K” ”的总体技术 路线,大力推 进超高 清视频 产业发 展和相 关领域 的应 用,如远程 超清直 播、远程安 防监控 、 远程超清医疗、商业性远程现场实时展示及街景采集等,预计到2022 年,我国超高清产 业总体规模超过4 万亿元,4K 产业生态体系基本完善,8K 关键技术产品研发和产业化取 得突破。
5G 超高清解放大屏社交生态,便携式超高清显示拉动VR/AR 需求。5G 核心是数据传输 的高速和 低延时 ,大 屏交互 核心是 数据交 互效 率的提 升,内容积 累沉淀 是数据 传输的 基础 , 三者互相促进;家庭入口方面,电视为4K/8K 视频的最佳内容承载体,超高清显示作为家 庭的核心中枢入口设备地位凸显,预计会拉动高清TV 换机需求,相关社交应用场景如在 线教育、VR/体感游戏等将蓬勃发展;便携式方面,我们判断传统智能手机屏幕将不足够 承载大屏内容,外界大屏硬件VR 作用地位凸显,预计便携大屏显示需求将会拉动外协硬 件VR/AR 的需求。
3.3. 5G 云 VR 打开应用场景,“虚拟现实 ”空间巨大
3.3.1. 5G 云 VR 解决行业痛点,打开运营商盈利空间
5G 云 VR/解决行业痛点。云VR是将云计算、云渲染的理念及技术引入到VR 业务应用 中,借助华 为云高 速稳定 的网络, 将云 端的显 示输出 和声音 输出等 经过编 码压缩 后传输 到 用户的终端设备,实现VR 业务内容上云、渲染上云。由于CloudVR的计算和内容处理在 云端完成,VR 内容在云端与终端设备间的传输需要相比4G 时代更优的带宽和时延水平, 利用5G 网络的高速率、低时延特性,可助力云VR 的渗透普及。
5G 云 VR/解决行业痛点:
- 降低硬件投资成本:VR 应用的局限性之一在于购置主机和终端硬件成本高,传统CG 类VR 内容需要主机配置高性能GPU 显卡,利用本地主机进行渲染;云VR 使GPU 渲 染功能从本地PC/主机迁移到云端,强大的云端服务器大幅提升了计算能力和图像处 理能力,多用户共享云端硬件资源, 节省用 户投资 。
- 提高设备利用率:用户通常在家里或者利用碎片时间使用VR,大部分时间设备是闲 置的,导致资源的极大浪费;云VR 服务利用虚拟机技术,一个硬件可以分时复用给 多个用户,提高了设备利用率。
- 轻量化、便捷化:传统VR使用线缆或者WiFi连接本地主机,仅能坐立式或者房间范 围内使用;随着5G、云化推进,云VR 终端的无线化将使设备轻便且佩戴方便,无处 不在的移动宽带网络提供了更为自然 的业务 模式。
- 云上内容、简单运营,解决内容分散单一问题:PC/主机VR 的内容分散在各个平台, 并且需要用户先下载到本地主机才能使用;云VR 平台有利于内容的聚合,开发者在 云上进行 快速的 内容迭 代发布, 用户即 点即玩、 无需下 载,同时解 决盗版 问题,促 进 内容产业的发展。
拓展新运营/盈利模式,运营商积极推进5G 云VR。运营商拥有规模发展Cloud VR 业务 的必须条件——业务平台、用户基础、靠近用户的资源池基础设施,为发展VR 产业生态 链的主要推动者之一,并且,5G 云 VR 亦打开了运营商的业务商业模式,因此运营商积 极推进5G 云VR,2018年9 月中国联通发布“5G 视频”推进计划,中国电信表示“云VR”将作为智慧家庭方向的重点产品,将与华为、视博云、Intel 等产业合作伙伴打造5G 云VR 生态闭环能力;中国移动(福建)开启了云VR 业务试商用,为用户提供VR 现场/ 巨幕影院/游戏/场景。
3.3.2. 云VR 发展三步走,持续释放行业活力
云VR 发展三步走,持续释放行业活力;虚拟现实业务形态丰富,产业潜力大、社会效益 强,以虚拟现实为代表的新一轮科技和产业革命蓄势待发,虚拟经济与实体经济的结合, 将给人们的生产方式和生活方式带来革命性变化。具体看云VR,按场景可划分为2B和2C,2C 主要包括巨幕影院、直播、360°视频、游戏、音乐、健身,2B 主要包括教育、电竞馆、 医疗、军事、工程等,云VR 发展分三步走——近期、中期、远期,从2C 视频延伸到2B, 不断聚合行业应用。
Cloud VR 直播场景:
- 定义:通过VR技术进行直播,提供沉浸式临场感、听觉体验、交互。可应用于NBA体育 赛事、奥运会、盐城会对各领域。目前产业已经有Cloud VR 直播解决方案,主要分为三 个部分:内容生产、内容分发和内容 消费。
- 商业模式:家庭观看VR 直播、直播现场VIP 包厢、VR直播分会场。
Cloud 教育:
- 定义:通过VR 技术来构建学习环境、如虚拟实验室、微观世界等,学习者使用VR 设备可进入虚拟课堂中沉浸式学习,同时Cloud VR 构筑内容云平台可以帮助VR 教育 体系化,便于开发教学课件,学生学 习成本 将降低 。
- 2C消费者的类教育内容,面向个人用户,以知识科普为主;2B面向学校的K12教育, 面向中小学生的基础教育,学生在学校通过VR 一体机,观看老师布置的内容。
3.4. 各巨头发力云游戏,奠定云VR/AR 游戏基础
云游戏是一种以云计算和串流技术为基础的在线游戏技术,原有的网络游戏都是通过游戏 终端运行,云游戏在云端服务器中存储和运行,由云端服务器将游戏场景渲染成视音频后 通 过网 络传输 到设 备上。这种技术很像在 线观看 视频技 术,不需 要下载 视频。这 种技术 对 于设备要求不高对网速要求很高,在4G 时代,由于网速的限制,云游戏的用户体验不佳, 卡顿严重,但是在5G 时代,解决了网速问题,不需要昂贵的设备,云游戏的前景明朗。
云 游戏 改变游 戏模 式,行业 大洗牌。传统游戏的盈 利方式 主要是 通过付 费下载、 游戏内 道 具的购买 、内置 广告,当 云游戏 推出时 ,原有 的模式 可能会 转变为 游戏订 阅模式 ,降低 厂 家体验游 戏的成 本,云 游戏平 台通过 提供优 质的内 容,降低 厂家对 设备的 要求, 厂家通 过 订阅游戏 服务, 减少寻 找优质 游戏的 时间。主 流厂商 分别推 出云游 戏平台 ,利用 优势持 续 发力游戏板块。
主流厂商推出的云游戏产品:
- Sony 云游戏订阅服务PlayStation Now:在2014 年国际消费电子展上面推出, 计 算基建采用多部PS3 组成的特别设计伺服器,PlayStation 游戏机可以使用PlayStation Now 来远程串流体验PS3 游戏作品,而所有的游戏运算都会在索尼的云服务器中进行, 用户设备只是单纯的接收游戏画面和处理相关操作的发送与反馈,使用者只需要收取 处理完成后的音影数据便可以了,这也使原本不兼容PS3 游戏的PS4 也能畅玩PS3 游戏。
- Nvidia云游戏服务GeForceNow:其计算基建为北美及西欧15各数据中心,用户付 费订阅后可以无限制的运行托管在Nvidia 服务器上游戏库中的游戏,并通过视频流传 输给订阅者,某些游戏也可以通过实时付费的模式购买,GeForce Now 对网速要求较 高,最低需要25Mbps 带宽,官方推荐50Mbps 以上,并使用5GHz 路由器。系统要 求Mac OS 10.10 或以上版本。安装GeForce Now 之后,云端显卡会实时渲染游戏, 虚拟游戏PC 会负责游戏所需的CPU 和显卡资源,此外,用户的游戏设置,也能通过 云端来同步。通过云游戏服务来减少 对硬件 运行的 要求。
- 谷歌于2018 年10 月发布了云游戏服务Project Stream、19 年推出Google Stadia: Stadia 是Chrome 浏览器上运行的流媒体游戏服务,计算基建为全球超过7500 各google 数据中心,其以游戏流式的形式传输到设备,游戏的渲染工作都在Google云 端完成,不会消耗厂家的硬件资源,支持HDR、环绕声,以及60FPS 的4K 画质。 与AMD 合作架设数据中心的GPU。
- 微软于2018 年推出自己的云游戏服务——Project xCloud。厂家无需考虑设备,通 过订阅云游戏服务之后,会员可以选择Xbox 库里面所有的游戏,通过蓝牙将Xbox 手 柄连接至手机或平板上来体验游戏。·xCloud 让游戏在服务器中运行,然后将音视频 传送到设备,在网速满足的情况下,用户可以使用价格低廉的设备玩大型的游戏。
- EA 于2018 年10 月推出了Project Atlas 云游戏服务平台,游戏内容将保存在EA 服 务器上,旨在将游戏引擎和服务集中在一个平台中,通过视音频传输技术,将其传输 到设备上运行。Project Atlas 的核心是利用云计算 人工智能,提供功能强大、易用的 服务。
- 国内目前的云游戏服务商有动视云科技的格云来游戏,清华同方的云次元,视博云的 翼家云游戏,达龙信息的达龙云游戏,咕咪游戏和海马合作的云游戏,以及阿里云推 出的云游戏。国内的云游戏还处于起 步阶段 。
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(报告来源:天风证券)