以VR、AR、MR为载体的元宇宙概念技术将对过去数十年来众多二维设备的全部生态进行迭代,其背后的应用价值自然也值得我们憧憬和想象。

近日,全球VR巨头Meta在2022年Connect大会上推出了其首款高端VR头显Meta Quest Pro。该设备售价为1499美元,约为人民币10741元,主打办公场景。有着“元宇宙”概念加持的Meta发布新品,自然受到了业界的广泛关注。

扎克伯格在2021年Connect大会上宣布将Facebook更改为“Meta”后,Meta也就被人与元宇宙概念紧密关联起来。目前Meta是“元宇宙”概念最有力的倡导者。扎克伯格也曾表示,VR/AR将会超越手机和PC,将为下一代主流计算平台。据悉,Meta已经在其“元宇宙”项目中砸入了270亿美元(约人民币1934亿元),但研发产出除了VR头显以外,还没有其他实际产品。

实际上,除了Meta之外,字节跳动也从社交平台“跨界”到VR虚拟产品。在Meta Quest Pro发布之前,字节跳动旗下Pico VR也推出了全新一代VR头显PICO 4。另外,苹果XR产品一再被推出,2023年上半年大概率会推出,而索尼也有2023年内发布PS VR2的计划。那么,元宇宙真的值得下如此大的“赌注”? 火热的元宇宙又发展到哪个阶段?

随着元宇宙概念的爆发,越来越多企业开始关注AR\VR等虚拟现实技术。作为全球最早研究存算一体的团队之一,知存科技以其存算一体计算芯片,正加快元宇宙相关技术应用的布局。2022年11月10-11日,国际集成电路展览会暨研讨会(IIC ShenZhen 2022)将在深圳举行。在全球CEO峰会上,知存科技创始人兼CEO王绍迪将重点分享其存算一体计算芯片研发与应用情况,以及相关的技术发展趋势。欢迎参会!

标杆型产品加速VR成长

从VR竞争格局来看,目前主流参与者为苹果、Meta、索尼、PICO。据悉,2022年初以来,AR/VR新品数量已超过20款。从2022下半年到2023上半年,全球VR主流厂商均发布了新品发布计划,而随着Pancake光学方案、硅基OLED显示方案等核心技术的迭代和应用,VR头显有望打开消费市场,市场迎来加速成长期。

9月27日,Pico VR推出了全新一代VR头显PICO 4,采用Pancake光学方案显著减少体积、减轻重量。根据发布会信息,PICO 4采用轻量化Pancake方案,与Neo3相比光学清晰度提升接近86%,体积减少43%,厚度减少接近40%,头显(不含电池与绑带)重量也因此由395g降至295g。相比于PicoNeo3,新品在重量、光学方案、透视方案等维度实现大幅迭代。并且Pico4Pro额外内臵3颗红外摄像头,可实现眼球/面部追踪以及自动瞳距无极调节(IPD)。

PICO 4亦通过创新手柄设计、新增裸手交互及体感追踪等优化用户交互体验。与Neo3的传统手柄相比,PICO 4采取的星环弧柱设计改善手部交互体验并防止双手碰撞等情形出现,其内臵的IMU传感器在性能上亦有近100%的提升。此外,PICO 4部分应用将支持裸手直接交互,外臵体感追踪器可实现多关节、多肢体的动作捕捉,Pro版本还将额外增加三颗红外传感器以支持眼动追踪及面部追踪。

PICO 4售价128G 2499元,256G 2799元。具有眼部及面部追踪能力的 PICO 4 Pro 512G价格 3799元。整体来看,PICO 4主要定位普通消费,定价也更大众化。

相对而言,Meta Quest pro定位高端办公协作机,在芯片、光学、显示、交互各环节均呈现技术迭代,支持全彩透视、眼动追踪、面部捕捉,其售价也上升至万元。

据悉,Quest Pro搭载了高通升级版的XR2芯片平台XR2+Gen 1。这也是高通时隔三年后,终于又推出一款专为XR设计的处理器,在Meta Quest Pro设备上首发。Quest Pro的产品定位是办公场景,是为建筑师、工程师、建设者、创造者和设计师等希望通过VR增强其工作流程并增强其创造力的人而设计,是Meta高端设备系列中的第一款,其设计重点考虑协作与生产力。

该产品将帮助人们实现远程协作和提高工作效率,使得人们无论身处何处,使用何种设备,都能建立连接,配套的内部工具/平台包括Workrooms,workplace,Meta Portal。

在此次Connect大会上,扎克伯格还与微软首席执行官萨提亚·纳德拉共同分享了对比元宇宙虚拟办公的设想。Meta拟深度合作微软加速未来办公,计划引入微软多生产力工具,比如微软Mesh for Teams 解决方案将支持Meta Quest设备,结合Microsoft Mesh的混合现实功能,允许不同位置的人们通过 Teams 加入协作,召开会议、发送信息、处理共享文档等,共享全息体验。

同时,Microsoft 365应用程序、Microsoft Intune和Azure Active Directory也将支持Meta Quest设备,让参与者可以在VR中与Word、Excel、PowerPoint、Outlook和SharePoint等进行交互。另外,微软和Meta正在探索将Xbox Cloud Gaming导入Quest Store的方法,从而允许玩家将数百款高质量的Xbox游戏流式传输到Quest平台。

此外,Meta展示了与微软、埃森哲在工作场景的合作成果,预计明年发布Quest for Business服务更多企业,包含一系列工具,账户管理、申请管理、技术支持等。

由此可见,以Quest Pro实体为依托的“元宇宙”正展现其实际应用的“新雏形”,也探索了主流娱乐消费以外的应用场景的可能性。据The Information报道的Meta VR/AR路线图,Meta未来两年计划推出四款VR头显产品,兼顾中端与高端消费级市场。

在VR领域,另一个巨头索尼也加快了布局,已有成熟内容生态。8月23日,索尼官方宣布PS VR2将于2023年正式上市。据悉,索尼的PS VR2透视视图可以让玩家保持佩戴头显的同时观察周围环境,这要归功于头显前部嵌入的摄像头。索尼高级产品经理Yasuo Takahashi解释说:“当用户想要轻松检查PS VR2 Sense控制器在房间内的位臵时,它会派上用场,而无需摘下头显。” 该视图听起来很像Meta的Quest头显提供的视图功能。

尽管苹果新品未发布,但其科技领域的影响力不容小觑。虽然目前苹果首款MR设备的已知信息相比于前三家最少,但苹果首款MR预计采用Pancake光学方案+硅基OLED显示模块。根据安信证券研究报告以及苹果发布的专利信息和相关分析师预测,苹果的首款MR设备或将有以下特点:1.自有操作系统realityOS(据AppStore上传日志和苹果开源代码);2.显示器的配置将包括两个微型OLED显示器和一个AMOLED面板(据显示器分析师RossYoung);3.芯片将采用代号Staten的M2芯片衍生版本,外加一个协处理器Bora芯片;4.价格被预测为2000美元或3000美元级别。

随着2023年更多标杆型VR头显的推出,VR这一赛道预计将加速成长,进一步推动“元宇宙”概念产品快速落地。

元宇宙载体VR是否成熟?

关于VR应用是否成熟,我们可以从软硬件两个角度来评价与探讨。VR的眩晕感一直成为其发展的主要痛点之一。而眩晕感的问题主要因MTP(动显延迟)造成,主要解决方向无非是从硬件与软件两个角度去着手。

从设备整体的角度来看,硬件与软件结合的不完美也是造成晕眩的重要因素之一。特别是在软硬一体大趋势下,软硬件的配套尤为凸显。因此,不同于智能手机时代的纯堆砌硬件参数,目前来看,各大VR厂商均有在软件算法领域去提出自己的解决方案。

以下我们重点探讨分析一下硬件存在的问题。对比VR与智能手机的架构差异,以及参考个人电脑与智能手机发展,VR普及的关键因素在于用户体验的改善、技术壁垒的攻克、内容与应用生态的全面起步,而产业链关键环节主要在于光学、显示与交互。因此,未来业界也应该重点关注光学、显示与交互三方面的进展突破。

1.光学

从光学技术角度,VR轻薄小型化、视觉辐辏问题等,都是现阶段比较大的限制因素,也是其光学层面待解的核心技术和难题。在VR设备结构中,光学模组作为连接显示屏和人眼的重要桥梁,是最为关键的组件之一,直接影响到最终的显示效果与使用体验。

整体来看,VR光学方案发展大致经过“非球面透镜—菲涅尔透镜—折叠光路(Pancake)”三大阶段。目前菲涅尔透镜是市场主流方案,而Pancake方案是光学系统的重大创新,在 VR 头显轻薄化、小型化等方面起到重要推动作用,将成为下一阶段 VR 光学主要升级方向。

Pancake方案主要在于其从用户体验角度出发,解决了困扰消费级 VR 大范围普及的两大问题:一是轻薄化;二是屈光度调节。近两年Pancake方案已被arpara、HTC、YVR、创维等品牌应用于一体式VR,HTC Flow系列、PICO VR Glasses、3GlassesX系列、创维S6及Pancake 1、arpara、Huawei、Shiftall等头显设备均已采用Pancake方案,还包括行业龙头的新一代产品,如近期发布的PICO4、Meta Quest Pro,后续将发布的苹果MR、索尼PS VR2等。但现有Pancake方案距离完美还有较大距离,目前存在的最大的三个难点在于光路多次折射导致的光效损失、鬼影现象,以及2P式Pancake方案的视场角偏小。

2.显示

从显示的角度来看,尽管目前VR显示屏还达不到8K甚至更高的显示质量,但2K、4K也能被消费者所接受,已不是最关键的因素,也不会成为VR未来发展中的短板。实际上,相对智能手机、PC,VR对显示屏的分辨率和刷新率要求比较高。其中,高次像素排列密度PPI可以解决纱窗效应,提升沉浸体验;高刷新率会降低余晖效应,减少画面延迟与重影,同时缓解眩晕感。

就显示技术而言,目前LCD和OLED是VR持续演进的底层显示技术,其中Fast LCD是当前VR主流显示技术。改良后的Fast-LCD技术使用全新液晶材料(铁电液晶材料)与超速驱动技术有效提升刷新率至75~90Hz,响应速度得到了明显提高,大大缩短了与OLED之间的距离,且具有较高的量产稳定性及良率。与AMOLED相比,Fast-LCD可以实现更好的PPI,并且价格更具优势,最终在2018-2021年取代AMOLED成为主流显示技术。

自2022年起,显示方案进一步迭代,行业龙头开始使用带有MiniLED背光的Fast-LCD显示面板,或者使用硅基OLED(OLEDoS),来提升显示性能,比如Apple MR将使用硅基OLED显示方案;Meta Quest Pro此次采用了两块2.48英寸的LCD屏幕+MiniLED背光板,支持90Hz的刷新率、单眼1800x1920的分辨率;PICO 4则配备双眼4K+超视感屏幕,可达90Hz高刷新,1200PPI,以及100%s RGB色域覆盖。未来,随着Micro LED这一“终极显示”技术不断成熟,VR在显示硬件上的性能将“锦上添花”。

3.交互

在交互上,目前VR的交互发展还较为缓慢,其交互场景设计是产品的核心壁垒之一。目前VR交互进展主要分为两个方面:一是硬件上的进展,增加更多的传感器,以调动更多的感官体验,比如当前面部追踪、眼动追踪等技术正在发展;二是软件上的进展,就像Windows之于计算机、Android与iOS之于手机(操作系统的本质是一种交互方式)。在VR时代,交互方式需要重构,一方面是交互方式变得更加多样化,另一方面是交互体验更加自然。

值得期待的是,苹果曾经两次定义人机交互方式:1983年1月,苹果发布了Lisa,确定了如今个人电脑使用“图形用户界面(GUI)、鼠标和键盘”相结合的交互方式;2007年1月,苹果发布了iPhone,又引领了新的触控交互方式,再次定义了智能手机的交互方式。因此,苹果最有希望定义新一代硬件(VR/AR/MR)的交互方式,且基于现有配件与申报专利,苹果MR三种交互方式主要有三种:基于 Apple Watch、Apple Ring、手套的交互。

2023年将是元宇宙发展“前夜”

综合上述,目前来看,VR的竞争还还未达到操作系统这个阶段。上半场的竞争是硬件与内容生态的竞争,下半场才轮到操作系统。因此,2023年将是VR硬件发展的“大年”,特别是光学和显示硬件。

安信证券认为,未来以VR、AR、MR等为载体的元宇宙也将遵循以下顺序来发展:

·首先,硬件入口与内容先行,硬件作为第一入口,硬件之上需要配套的内容相互促进发展,内容则以 VR 游戏、链游等元宇宙初级内容形态为主

·其次,底层架构要开始发挥作用,新内容/场景的制作、生产、运行、交互,依赖底层架构的大力升级(游戏引擎/工具集成平台等)

·再次,随着底层架构的升级带动数据处理的量级大幅提升,后端基建与人工智能才能真正发挥大的功效;数据洪流下,即物理世界充分数字化后,人工智能的作用将越来越大,人工智能不仅依赖于底层架构与数字基建的完善,也非常依赖于内容与场景丰富的程度,此时 AI 将替代或辅助人去发挥建设性的作用,成为元宇宙中的核心生产要素

·最后落脚到内容与场景,相较于其他板块,内容与场景的变数最大,元宇宙将会催生出远超我们当下所预期的新内容、新场景、新业态,重塑内容产业的规模与竞争格局

在此过程中,大量技术、服务方将参与到每一阶段生态繁荣与成长。特别是在全球范围内,科技巨头们将率先在硬件产业链、内容、底层架构上发力,继 2021、2022 年硬件入口、内容、底层架构的发力,2023 年后端基建、人工智能的加持下,有望真正迭代出爆款应用、场景、模式、内容,以匹配性能持续升级的各硬件入口。此外,在硬件入口上,2023 年最大的变数在于 Apple 的发力程度。

苹果CEO库克曾表示:“AR是一项与iPhone一样具有广阔前景的技术。以后的某个时间起,AR会变成像一日三餐那样平常,会成为人们生活的一部分,就像手机一样。” 由此可见,以VR、AR、MR为载体的元宇宙概念技术将对过去数十年来众多二维设备的全部生态进行迭代,其背后的应用价值自然也值得我们憧憬和想象。

最后还有一个可以探讨的问题:元宇宙技术产品会取代手机和PC吗?个人认为,中短期内共存的可能性更大,实际上其也是一种三维展示能力的延伸与补充。

本文参考:安信证券研究报告——《2023年是硬件的“大年”,VR技术路径下的产业链剖析与相关标的》

责编:Jimmy.zhang
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