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2022年可以说是“消费电子的冬天”:智能手机性能达到天花板,很难有突破性的创新;随着全球经济衰退,消费者的购买需求大幅下降,手机和PC行业普遍出现了几乎整整一年的销量下滑。
市场研究机构C*ys发布的最新数据显示,2022年,全球智能手机市场出货量同比下降11%,第四季度的降幅较Q2和第三季度进一步加深,达到17%。全球个人电脑出货量下降了16%。
手机和PC的惨淡局面构成了过去一年消费电子行业最艰难的生存前景。与此同时,曾经有望成为下一代智能终端的VR/AR,在疫情和价格上涨的宏观环境叠加下,也进入了沉寂。IDC预测2022年AR和VR头戴设备全球出货量为970万台,相比2021年下降12.8%。
作为全球VR市场的领头羊,Meta Quest由于价格上涨直接拖垮了2022年的全球VR市场和供应链,扎克伯格的裁员给VR市场的未来蒙上了阴影。
寒冬结束,VR复兴还有多远?2023年会是VR爆发的前夜吗?
行业有望复兴,技术仍有突破空室,量产暂时受限。
过去几年,VR/AR行业既有亮点,也有沉寂。2022年冬天过后,全球VR/AR设备可谓“百花齐放”、“百家争鸣”。
2023年1月,全球科技巨头齐聚美国举办的国际消费电子展(CES),VR头戴设备成为焦点,各种产品陆续曝光。
此外,苹果传闻已久的头戴式显示设备的新细节浮出水面,在光学方案、操作系统、显示屏、交互功能等环节都有很高的配置。屏幕规格、摄像头数量、芯片能力都优于Quest Pro,有望成为一款颠覆性的产品。
随着一批厂商进入VR设备制造,2023年,VR行业将迎来新一轮产业变革,硬件迭代速度将大大加快,市场有望再度活跃,整个行业的技术升级和出货量将持续增加。
VR头显的关键部件主要包括光学、显示器、芯片和交互模块。从近期发布或即将发布的热门VR头显性能参数来看,此轮硬件技术迭代主要集中在光学方案和屏幕方案上,硬件形态和技术路径趋于统一。
在硬件技术方案上,煎饼式光学方案正逐渐取代菲涅尔透镜,成为新一代VR头显的首选。Micro LED显示屏技术迭代方向明确,高通XR2成为主芯片。从产品形态来看,除了索尼、华为等智能终端厂商对原有分体式VR产品系列的迭代,具有独立计算能力、显示和交互的一体化VR头显已经成为VR的主流形态。
技术迭代路径的趋同,一方面有助于统一上游核心部件的规格,加速产业链的成熟供应,降低部件和整机的生产成本。另一方面,在需求端,硬件升级带动产品体验升级,成本降低帮助新头显价格下降,有望进一步提升消费市场渗透率。
虽然硬件实现了性能的跃升,但VR头显的沉浸感、交互性和舒适度仍有待提高。在电商平台一些知名产品的评论区,消费者在体验设备时,依然可以看到“头晕”、“视疲劳”、“沉重”等负面感受。佩戴不适感是由多种因素造成的,保真度低、流畅性差、运动与视觉分离,都会导致头晕、视疲劳。
光学系统是实现近景成像的重要模块,是VR与手机等2D屏幕的主要区别,也是影响沉浸感和舒适度的重要因素。
光学系统Pancake(超短焦)光学方案简单来说就是通过偏光膜对光路进行压缩折叠,使光线在更窄的空内穿越相同的距离,降低光模块的厚度,实现一体机的轻薄化,大大提高佩戴舒适度。目前,裕景光电、虞舜光学、歌尔股份等厂商在超短焦镜头领域趋于成熟,量产良品率高,并以优异的制造水平赢得了包括Meta Quest、Apple Reality、Pico等各大VR厂商的订单。
虽然超短焦的性能要比菲涅尔透镜好很多,但是在技术和量产上还是存在一些缺陷:首先,超短焦的多次反射和折射会造成50%左右的光路损失,需要匹配微有机发光二极管/LED等高亮度显示屏来弥补低光效。其次,解决鬼影问题需要偏光膜,但偏光膜在材料、精密加工等方面的门槛较高,难以贴多片镜片,导致超短焦量产良率低,生产成本高。
目前国内VR产业链整体建设较为完善,但先进的设计方案所需的单个组件的生产布局仍有欠缺。符合标准的高质量光学薄膜的制造商很少,成本很高,因此市场仍由少数国外制造商主导。比如3M掌握了核心材料偏光膜,做到了偏光板的垄断。
与VR相比,AR的技术成熟度较低,这是AR头戴显示器作为C端设备渗透的主要障碍。在面临与VR相同的技术难点的同时,AR需要满足两个特性:一方面,对于日常眼镜来说,AR的外形趋向于更轻更小,对光模块的厚度和重量要求更高;另一方面,AR要保证虚拟信息和真实图像的准确叠加,对显示屏的成像质量和模组的透光率指标提出了更高的要求。
在众多光学方案中,光波导技术以其优越的显示性能,不受视场角和体积平衡的限制,成为未来AR的必然选择。近年来出现了一批搭载光波导的高级AR眼镜,如2021年Rokid、亮风台、小米推出的8 AR眼镜。一旦光波导技术能够突破瓶颈,达到量产能力,就有望实现快速渗透。
超短焦光学系统需要配合高亮度显示屏如微型有机发光二极管/LED来弥补低光效,进而发挥1 1 > 2的作用。
显示系统显示屏的清晰度和视觉暂留是影响沉浸感的重要指标。一般来说,图像的分辨率和每英寸像素越高,图像越清晰;视觉的暂时指数也称为“余辉效应”,即光线停止后,视网膜产生的视觉仍保留一段时间,这是用户头晕问题的重要原因之一。提高刷新率,减少响应时间,可以减少画面的重影,提高画面的流畅度,避免用户注意力分散。
目前,快速液晶和微型有机发光二极管已经进入量产阶段,微型LED成为业界期待的下一代显示技术。Micro LED具有高分辨率、高PPI、高刷新率、高对比度的优势,进一步提高了功耗、色域、响应时间等性能。
目前用于XR的Micro LED制造工艺面临技术瓶颈,还处于研发阶段,短时间内难以量产。但是很多行业巨头都投资或收购了该领域的创业公司,比如苹果、Meta、Google、Intel等等。
如果说光学系统和显示屏在视觉维度上让用户有“身临其境”的感觉,那么传感器交互技术则可以通过提供多维度的感官体验,实现更高层次的交互和更深层次的沉浸感。
感应交互每一代电脑终端都有自己的交互方式,就像PC上的“鼠标 键盘”和智能手机上的“触摸 语音”的标准输入方式。VR也需要建立成熟的人机交互模式。不同于智能手机的二维屏幕,VR的感知交互可以提供听觉、触觉、触觉等多维度的感官体验,让人有“身临其境”的感觉。跟踪定位是VR沉浸体验的关键技术,也是最基础的交互技术,已经成为主流VR头显的标配。
单一的交互方式无法满足深度沉浸的需求。近年来,主流头显增加了手势追踪和眼球追踪功能。目前VR主要的手部交互方案是手柄,但是现有的手柄方案存在动作受限和额外配件成本的问题。此外,手势交互技术无法实现压力、振动、握力等触觉反馈。为了弥补这一重大缺陷,厂商进一步优化手柄,或者推出触觉手套、肌电手环等VR手部配件。比如索尼PS5专用VR手柄,配有自适应触发器,模拟拉弓射击的按压张力,可以提供不同的质感和触感,模拟环境变化。
触觉手套是目前能够模拟细微触觉的装置之一,但现有的手套材质厚重,价格昂贵。如何在具备普通手套便携、轻薄、柔软等特点的同时,保证准确的定位和触觉反馈,是触觉手套提升到消费场景的关键。
眼动追踪技术具有优化视觉效果、增强交互的功能。主要的技术难点是人与人之间的生物学差异非常大,个体和环境差异对模型的普适性提出了挑战。眼球追踪技术适合100%用户,对中心点渲染要求极高。此外,眼球追踪需要配备额外的光源、算法模块和摄像头,这也意味着更高的VR头显成本。
虽然技术突破面临困难,但过去一年发布的Meta Quest Pro、索尼PSVR 2、苹果MR一体机都搭载了眼球追踪功能,拉开了眼球追踪消费级落地的序幕。
大厂布局延伸产业链,带动技术迭代。
凭借自身基因,VR布局逐渐从优势领域延伸到上下游产业链。
目前Meta主导整个VR市场,向产业链上游的核心元器件和技术模块延伸,全面覆盖光学、显示、芯片、交互技术,引领设备性能升级保持领先地位。字节跳动或遵循元路线进行布局。
苹果有自己的硬件基因,在光学、显示屏、芯片、交互技术等核心领域的专利数量普遍高于其他厂商,底层元器件的积累水平也远高于其他巨头。一方面,VR/AR可以复用现有产品的供应链和渠道布局。另一方面,VR/AR产品可以更顺利地融入现有的苹果硬件生态系统,与其他终端产品协同工作。
以软件服务起家的巨头中,微软、谷歌对硬件有所涉猎但目前受限;腾讯提供具有社交和游戏生态的VR内容应用和解决方案。
随着科技巨头和VR头显厂商的布局,硬件技术在研发能力和制造成本上会不断提升。高出货量推动相关设备大规模量产,降低制造成本,形成产品力上升,成本下降的良性循环。根据IDC数据预测,2023年VR全球出货量将达到1548万台,并将继续保持较大增速。随着光学、显示技术和感知交互功能的成熟,以及硬件性能迭代的完成,2025年VR头显的出货量将超过4000万台。
回顾智能手机时代的发展,底层的技术创新首先引起了硬件的量变,硬件的升级和设备性能的提升,为应用和内容的创新带来了更多的可能性,从而催生了工业级的质变。
目前VR\AR行业还处于硬件决定内容的阶段。随着硬件的升级迭代,可以实现从二维屏幕到三维空的飞跃,进而拓展多样化的应用,建立生态。VR/AR作为元宇宙时代信息的门户和载体,有机会成为下一代互联网的智能终端,再造智能手机的黄金时代。
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