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[AR/VR资料] 大光学VR/AR研究报告:VR/AR行业概况及上游拆解

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发表于 2021-12-28 13:50:13 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
1、行业概况
1.1VR/AR是两种不同形态的产品
• VR:虚拟现实,产品定义为在密闭环境下输出视频等内容。
• AR:增强现实,产品定义为在现实的开放场景下,输出相关视频等内容,同时需要与当前场景进行实时交互。
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1.2.1VR当前市场情况:VR进入放量阶段
• 受益宅经济,VR产业在20年迎来爆发式增长,2020年全球VR出货量670万台,同比增长72%。21年预计全球出货量达到约800万台,22年预计1480万台,迈过最重要门槛。
• VR未来作为重要的家庭娱乐终端,未来主打游戏功能的沉浸式VR在C端的市场空间可近似比拟游戏主机市场。根据数据显示,我们预计VR在未来五年出货量也有望达到5000万台。除主打游戏市场沉浸类VR外,观影类VR以及各类B端应用落地场景逐渐成熟,特别是观影类VR,潜在目标人群6亿左右,目前行业正在快速成长。

1.3.1AR当前市场情况:AR行业还有待培育
• 同样受益于宅经济,AR行业也迎来了增长。20年出货量为40万台,同比增长33%。21年预计出货70万台,同比增长75%。
• AR行业目前上游还处于核心零部件和技术的攻关阶段,下游生态也并不成熟,同时产品定位也并不是很清晰。关于产品定位,目前对于AR的定位有两种:一是手机屏幕的延伸,二是替代手机是下一代的计算中心。两种产品定位对应两种完全不同市场空间,目前产品走向还并不清晰。

1.3.2AR当前市场情况:AR下游还未出现杀手级应用
• 目前市场大部分AR厂商的操作系统主要是基于安卓做二次开发。但几家大型AR企业均在自研操作系统,如Hololens推出基于Windows的OS,Magic Leap则重新打造Lumin OS。总体看目前整体市场还没有出现完善的操作系统。
• AR的下游应用还处在探索阶段,在C端还没有找到杀手级应用。目前大部分应用主要集中在目标识别,多用于行业解决方案。

1.3.3AR当前市场情况:AR上游核心技术还在攻关中
• AR的上游核心技术还并不成熟,诸多技术环节还在研发阶段。
• 微显示:因为AR需要工作在外部环境,需要使用亮度很强的微显示产品。目前看Micro LED是最理想的解决方案。但目前Micro LED还处在技术攻克阶段,从衬底/外延材料、单片集成到驱动,目前都没有成熟的解决方案。
• 光学:目前主要方案有自由曲面、Birdbath、光波导的方案,目前看衍射光波导方案是未来主流方案。
• 主芯片:目前行业主要使用高通晓龙8系列芯片,目前市场还没有专门为AR设备设计的主芯片。

1.3.4AR当前市场情况:AR市场高开低走,仍是科技巨头重点布局方向
•AR行业经历高开低走,产品策略从C端转向B端。由于技术问题,面向C端市场的的Google Glass和Magic Leap One等产品销量远不达预期,随后大部分厂商纷纷转向行业应用市场。

2、VR上游拆解
2.1VR核心参数:VR三大重要参数
• 1.FOV:视场角在光学工程中又称视场,视场角的大小决定了视野范围。在VR设备中视场角是最为关键的参数,市场角的大小直接决定了VR设备的沉浸感。为了得到更好的效果,需要VR设备的FOV做到90°以上。
• 2.PPD:与传统屏幕衡量分辨率不同,VR等近眼设备衡量屏幕清晰度使用角分辨率PPD。指视场角表示平均每1°夹角内填充的像素点的数量。对于头戴显示类产品,PPD 数值越大,就说明对细节的显示越精细。
• 3.Persistence:余晖效应指人眼在观察景物时,光信号传人大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,从而产生眩晕感。为了降低晕眩感,VR设备需要高刷新率来降低屏幕余晖。
• 光学器件和屏幕的性能决定了上述三大核心参数。
VR核心参数:
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3、AR上游拆解
3.1.1AR光学元件:光波导是AR主要的光学元器件
• AR的光学元件和VR有很大不同。AR需要See Through,与真实环境发生交互。所以AR的显示是不能直接放在眼前,需要放到眼睛旁边,这时需要一组光学元件将屏幕的像耦合到眼前。
• AR光学元件正在由自由曲面/Birdbath等向光波导演进。自由曲面等传统光学元件由于体积过大,使用它们制作出来的产品笨重,所以主流AR厂商都在选择使用光波导方案,可以让眼睛尺寸大幅缩减。但光波导的光学损耗很大,效率只有20%左右,需要光机进行配合。

3.1.2AR光学元件:光波导的主要分类
光波导大致分为两类,一类是几何光波导,另一类是衍射光波导。其中几何光波导分为锯齿光波导和阵列光波导,主要代表光学公司是以色列的Lumus,市场上还未出现大规模的量产眼镜产品。衍射光波导分为全息光波导和表面浮雕光栅波导。 HoloLens 2,Magic Leap One均使用表面浮雕光栅波导,苹果公司收购的Akonia公司采用的是全息体光栅。
光波导的分类:
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3.1.3AR光学元件:几何光波导效果好,但量产难度大
• 几何阵列光波导的概念最先由以色列公司Lumus提出并一直致力于优化迭代,至今差不多二十年。几何光波导主要由一系列半透半反镜面组成,其中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。
• 几何光波导运用传统几何光学设计理念,不牵扯到任何微纳米级结构。因此图像质量包括颜色和对比度可以达到很高的水准。

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