根据工信部的定义,虚拟(增强)现实(VirtualReality,VR/Augmented Reality, AR)指借助近眼显示、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新一代信息通信技术,构建身临其境与虚实融合沉浸体验所涉及的产品和服务。为防止混淆概念,本报告中的虚拟显示指 XR(包括虚拟现实 VR、增强现实 AR、混合现实 MR)。
从广义来看,虚拟现实(Virtual Reality,VR)包含增强现实(Augmented Reality,AR)。虚拟现实(VR)通过隔绝式音视频内容带来沉浸感体验; 增强现实(AR)强调虚拟信息与现实环境的“无缝”融合。
混合现实(Mixed Reality,MR)位于虚拟现实与增强现实之间,是将真实的物理世界与数字世界相融合的结果。混合现实是物理世界和数字世界的混合,开启了人、计算机与环境交互之间的联系。
增强现实 AR: Nreal 太若科技将发售一体机
Nreal 成立于 2017 年,将 AR 眼镜做得和普通眼镜一样大,在日韩销售,并成为国外运营商在消费者级 AR 赛道上的唯一合作伙伴。Nreal 认为,将眼镜打造成 100 克左右、完全自研的显示模块,构建连接手机和 AR 眼镜生态圈的星云系统,与运营商深度合作,将 AR眼镜销售到 C 端,也是大有可为的。
在 2019 年美国 CES 消费类电子展上,来自中国的初创公司 Nreal ,凭借颜值和性能俱佳的混合现实眼镜硬件系统,一跃成为名副其实的世界黑马, 获得著名消费电子产品网站Engadget 与 CES 官方合作评出的 CES 最佳奖奖提名, 并最终获颁“2019CES 最佳初创企业”奖项。
2020 CES 大会上,该公司曾发布了基于虚拟与现实互动的系统“星云”。同时 Nreal 与日本 KDDI、韩国 LG U+、德国电信三家运营商联合推出了 5G AR 协作解决方案。
2019 年产品 Nreal light:
硬件规格:
Nreal Light 眼镜外观接近正常的眼镜、深色的镜片保证了内容呈现的清晰。整个眼镜重量为 88g,提供 1080P 分辨率的清晰度,nreal light 采用自研光学方案,Micro
OLED 显示模组,单眼分辨率 1920×1080,视场角约 52 度。头显部分支持 6DoF 定位,手柄支持 3DoF追踪;正面拥有三个摄像头传感器,其中左右两端为深度摄像头,用来进行空间探测;左侧偏中间一颗 5 百万像素的彩色摄像头,可以进行拍照和视频的录制;另外在右侧靠鼻梁位置还有一颗光线传感器,可以根据环境光对眼镜内显示内容的亮度进行调节。在靠近鼻梁处的内部拥有一颗距离传感器,负责控制摘戴眼镜的屏幕的点亮。
分体式计算单元配备骁龙 845
芯片,拥有 8GB 内存、128GB 存储空间,同时也可连接
骁龙855 手机使用,整个计算单元相当于一台小型电脑,整体缩小到仅有 248g 的水平。
虚拟显示产业链终端器件占比四成,助力产业技术快速革新
从产业结构看,终端器件市场规模占比位居首位,2020年规模占比逾四成。虚拟显示产业链条长,主要分为内容应用、终端器件(硬件)、渠道平台(服务)和内容生产(软件)。内容应用方面,聚焦文化娱乐、教育培训、工业生产、医疗健康、商贸创意等领域,呈现出 “ 显示+ ” 大众与行业应用融合创新的特点。文化娱乐以游戏、视频等强弱交互业务为主,在数量规模上占据主导,商贸创意可有效提升客流量与成交率,主要包括地产、电商、时尚等细分场景,工业生产与医疗健康应用早期局限于培训指导,目前开始逐渐向产品设计、生产制作或临床诊疗等更为核心的业务领域拓展;内容生产(软件)方面,主要涉及面向虚拟显示的操作系统、开发引擎、SDK、API等开发环境/工具,以及全景相机、3D扫描仪、光场采集设备等音视频采集系统;渠道平台方面,除互联网厂商主导的内容聚合与分发平台外,包含电信运营商发力的电信级云控网联平台,以及自助 VR 终端机、线下体验店与主题乐园等线下渠道;终端/器件方面,主要分为终端外设及关键器件,其中终端外设包括以PC式、一体式、手机伴侣与云化虚拟显示终端,以及手柄、全向跑步机等感知交互外设。
2.1. 核心器件为摄像头、光学器件、微投影器件、传感器、触觉设备、AI芯片等
摄像头作为视觉感知的核心,在设备中主要用于动作捕捉,手势识别等信息输入。人类感受的信息 80% 来源于视觉,目前人们对视觉的研究相对比较成熟。目前产品中用到的摄像头种类繁多,根据目数可将摄像头分为单目、双目和多目摄像头。根据光波可分为红外和可见光摄像头。RGBD 深度相机是近几年兴起的新技术,即在 RGB 普通摄像头上添加一个深度测量功能。国外主要的摄像头供应商有 Apple(苹果)、Intel(英特尔)、Microsoft(微软)、德国 PMD、Stereo⁃labs,中国主要厂商有奥比中光、关东辰美、舜宇光学、联创电子,台湾大立光和玉晶光电等公司等。
光学器件是硬件产品中负责呈像的关键部件,主要代表厂商有美国的 Digilens、以色列的Lumus 等,国内有水晶光电、耐德佳、苏大维格、灵犀微光、理鑫光学、珑景光电、道明光学、歌儿声学、舜宇光学等企业。
微投影器件是光学式产品的核心,承担了将虚拟物体叠加到真实环境显示的功能,在 XR 头盔、车载 HUD 等方面具有极大的应用价值。国外主要厂商有 Magic Leap、Apple、TI(
德州仪器)、3M、Avegant、Micron(美光)等,中国厂商主要有水晶光电、长江力伟等、Himax(台湾奇景光电)。
触觉主要指人体表面的神经末梢感受到的温度、软硬度、纹理或压力等信息。目前对触觉的研究非常有限,在 AR 系统中主要是通过触觉和力觉传感器来实现。迄今为止,触觉传感材料、触觉信息获取、触觉图像识别等都已成为国内外科研团队的研究热点,很多新型的触觉传感器及触觉信号处理方法被研制出来。2017 年,美国卡耐基-梅隆大学研发出一款结合视觉和触觉的新一代工业机器人“Baxter”,能够实现抓取动作,例如剥香蕉皮等。2018 年 4 月,德国哈索·普拉特纳研究所(HPI)人机交互实验室研究人员通过 HoloLens展示了一套适用于头显的可穿戴触觉技术的解决方案,该方案是通过使用电肌肉刺激设备(EMS)来完成的,设备小巧轻便,便于携带。该系统目前处于原型阶段,可在 GitHub网站上体验。
传感器相当于 AR 的五官,是实现人机交互的核心部件。目前各巨头在加紧发展终端设备的同时,也积极布局传感技术,例如 Microsoft 公司掌握了深度传感器 Kinect;Apple 公司收购了深度传感器 Prime Sense,并且在软件上收购了 FaceShift 和
METAio,可配合 Prime Sense 进行传感技术深度布局;
索尼收购了比利时传感器技术公司 Softkineticystems SA,拥有全世界最小带精细化手势识别功能的 3D 深度摄像头;Google 公司收购了 Lume⁃dyne Technologies,掌握了光学加速度计、惯性传感器等传感技术,此外谷歌的无人驾驶系统整合了声呐系统和
雷达系统,将传感器应用发挥到了极致,此外,还有 Magic Leap、TI、STMicro、InvenSense 等。国内厂商有数码视讯、奥飞娱乐等。
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