【史上最全】VR全產業鏈研究報告：VR/AR爆發前夜
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增強現實(AR)則是建立在現實世界基礎上的一個擴展，把虛擬信息如物體、圖片、視頻、聲音等融合在現實環境中，真實虛幻融為一體。目前參與AR設備的廠商還不多，但從長期來看，VR和AR技術將高度融合。通過拆解我們發現，AR的核心是光學投影系統和運算中心。
圖32：AR利用投影原理實現三維構圖圖33：AR增強現實技術原理圖
資料來源：互聯網，中國銀河證券研究部整理資料來源：互聯網，中國銀河證券研究部整理
2015年1月22日，微軟發布hololens全息眼鏡，全息眼鏡將會追蹤你的移動和視線，進而生成適當的虛擬對象，通過光線投射到你的眼中，因為設備知道你的方位，你可以通過手勢與虛擬3D對象進行交互，進而得到更多的交互體驗。預計2016年第一季度，微軟的 HoloLens 開發者版本將對外發售，售價約為3000美元。
三、元器件篇：從Oculus Rift、hololens看VR/AR需要的元器件配置?
VR領域旗艦型產品Oculus Rift的硬件配置如何?
在VR/AR領域，Oculus Rift被譽為VR產品的代表，此前風行一時的Google Glass在AR領域被寄予厚望，但2015年年初Google取消了這一項目。由于VR和AR硬件系統有眾多相同之處，我們就從Oculus Rift的硬件配置來窺看VR/AR的端倪。
圖37：Oculus Rift的推薦硬件配置
資料來源：Oculus，中國銀河證券研究部
2015年6月，Oculus在舊金山正式發布了消費者版Oculus Rift虛擬現實眼鏡。
2015年1月22日，微軟發布hololens全息眼鏡，并將于2016年初對外發售開發者版本。
圖34：微軟hololens增強現實(AR)眼鏡圖35：hololens系統構成
資料來源：互聯網，中國銀河證券研究部整理資料來源：互聯網，中國銀河證券研究部整理
圖36：微軟hololens增強現實(AR)眼鏡使用體驗
資料來源：互聯網，中國銀河證券研究部整理
VR和AR究竟需要什么硬件?
VR講究的是沉浸感、交互性和構想性。構想性的關鍵在內容設計，而沉浸感和交互性的關鍵在硬件實現。要想實現完美的沉浸式體驗，就必須在虛擬世界里去感知真實世界的景象，而感知世界的最直接的就是視覺。雖然顯示技術前進的步伐從未停止(從2D到3D，從1080P到4K)，但是目前無論是LTPS，還是OLED，任何一個顯示技術都不能原原本本地還原真實世界的色彩，視頻圖像的處理及顯示技術成為了VR硬件的重中之重。
以Oculus Rift為例，Oculus Rift“GTX 970/R9 290顯卡+8GB內存+OLED 1080P顯示屏”的高配置目的就是最大程度解決視頻圖像的處理及顯示技術，還原真實的世界。
AR講究的是現實世界的疊加虛擬世界，實現“虛實結合”，技術實現難度遠大于VR。AR除了要求解決顯示技術(全息投影、透明顯示等)外，還要注重感知技術。因為，AR的感知不僅僅是對人輸入信息的感知，還包括對周圍環境的感知。AR只有感知周圍現實世界，才能將知道虛擬世界的圖像應當疊加到現實世界的哪個具體位置。
以微軟Hololens為例，Hololens通過激光雷達、光學攝像頭、深度攝像頭、慣性傳感器等各種傳感器獲取應用場所的視覺信息、深度信息、自身的加速度和角速度等現實數據，然后通過算法確定用戶位置和路面位置，從而地圖的構建，并將處理的虛擬數據與探測的現實數據實時結合，形成動態“虛實結合”的畫面。這里面的硬件的關鍵在于顯示和感知，軟件的關鍵在于算法。
圖38：VR和AR究竟需要什么硬件?
資料來源：中國銀河證券研究部
我們認為，雖然中國大陸在電子產品硬件制造領域極具優勢，但并不是VR/AR產品的所有硬件制造都有投資價值，只有上述論述的VR/AR關鍵硬件環節才值得投資。本章將重點分析VR/AR的關鍵元器件：視頻處理芯片、顯示屏、傳感器件、微投器件。
(一)VR/AR之芯片：出色的視頻處理才能帶來極致視覺體驗
1、視頻處理芯片在VR/AR扮演關鍵角色
大部分VR體驗者都會感覺到暈眩，它被認為是VR走向主流的最大障礙。在VR/AR世界里，與傳統的視頻圖像處理技術不同，虛擬現實的視頻圖像處理是用于近似還原真實的世界，其對視頻圖像的渲染要求更為嚴格，因此對芯片運算能力和圖像處理能力的要求更高，當所有的信息以視頻化的方式呈現并放大數倍呈現于用戶眼前時，數據運算能力與數據傳輸速度、屏幕刷新率便成為技術實現的重要瓶頸。
圖39：視頻處理芯片解決VR/AR海量數據的處理與傳輸
資料來源：中國銀河證券研究部
比如說，你將眼睛每秒鐘接收的信息數據化，可以想象這是多么大的數據量，這些海量數據又需要實時傳輸到顯示設備，讓用戶沉浸于VR世界，這需要多大的數據處理能力。而AR需要將虛擬世界的數據與現實世界的數據結合顯現，它所需的算法、數據庫、應用等等要求比VR要高出一個段位。VR設備工作時，需要將兩幅相同的高分辨率圖像(一幅圖片對應一只眼睛)渲染成90FPS，同時保證電腦和虛擬現實系統之間的延時不超過20毫秒。一般顯卡渲染兩個1080p場景會非常吃力，再加上FPS和延時要求，一般顯卡已經完全不能工作，甚至可以說，目前任何一款顯卡都不能完完全全地勝任VR完美體驗。因此，視頻處理芯片是VR/AR流暢運行的核心保障。
2、芯片廠商爭鋒，搶占VR/AR先機
虛擬現實被認為下一個計算平臺，從PC時代的英特爾，到智能手機時代的高通，VR/AR領域或許也將誕生一些重量級的芯片平臺。目前各家廠商已經開始搶占VR/AR市場先機，其中以視頻處理芯片廠商占據了明顯優勢。
NVIDIA&AMD：VR旗艦配置，GPU顯卡雙王推出VR解決方案
在VR旗艦產品Oculus Rift顯卡配置中，Oculus團隊推薦配置Nvidia GTX 970/AMD 290級別或者更高的顯卡，該兩款顯卡都是NVIDIA和AMD各自廠商的高端產品。
2015年11月份，NVIDIA發布了Gameworks VR(面向游戲開發人員)及DesignWorks VR(面向設計人員)兩種VR開發工具。用以降低延時率，加快立體渲染性能，從而提升VR沉浸體驗。
2015年9月，AMD分拆的圖形芯片部門Radeon Technologies Group，重點瞄準了游戲和虛擬現實領域的機會。AMD推出了VR解決方案——LiquidVR，LiquidVR技術包含數據鎖定、異步著色引擎、多GPU異步渲染等全新功能，能夠以更低的延遲來實現更優質的畫面，提高VR的沉浸體驗。
圖40：NVIDIA Gameworks VR主要技術圖41：AMD LiquidVR技術包含四大全新功能
資料來源：NVIDIA，中國銀河證券研究部整理資料來源：AMD，中國銀河證券研究部整理
高通：CPU+新一代GPU，面向VR發力
2015年12月，高通發布了Snapdragon 820。該芯片是高通首款定制設計的64位四核CPU，內部集成了新一代GPU(型號為Adreno 530)，能夠呈現從立體攝像機實時拍攝的高清晰視頻，能夠識別圖片和場景中超過1000種不同的類別，保證虛擬顯示頭盔內身臨其境的體驗再一次進化。
圖42：高通Snapdragon 820擁有出色的視頻處理能力圖43：820內部集成的GPU圖像處理能力提升40%
資料來源：Qualcomm，中國銀河證券研究部整理資料來源：Qualcomm，中國銀河證券研究部整理
全志科技&瑞芯微：利用視頻處理優勢圖謀VR市場
2015年，瑞芯微聯合ARM發布了旗下最新款芯片解決方案RK3288芯片，VR開發者可以基于RK3288，搭載ARM Mali T764 GPU，針對安卓系統中所有2D游戲，無需對游戲圖形渲染架構進行的修改，用戶在體驗時只要調用“3D游戲引擎”，RK3288就可以同時計算和渲染左右雙眼的圖像并顯示出來，達到極好的VR體驗。騰訊已經與瑞芯微展開了合作，騰訊miniStation游戲機搭載了RK3288芯片方案，也基于瑞芯微RK3288方案開發騰訊VR一體機。
全志科技在VR領域儲備已久，偶米科技的首款Uranus one VR一體機全志科技的H8芯片方案。該芯片支持8核心并能夠2.0GHz同時高速運行，其4K的解碼能力支持高解析度的游戲與視頻。
圖44：瑞芯微全系列芯片，RK3288已用于VR解決方案圖45：全志科技主要系列芯片，H8/A80已用于VR解決方案
資料來源：瑞芯微電子，中國銀河證券研究部整理資料來源：全志科技，中國銀河證券研究部整理
視頻處理芯片在VR/AR中起到關鍵作用，關乎終端產品的運行流暢性、系統延時性。國內全志科技、瑞芯微在視頻處理芯片技術領先，中穎電子正在布局AMOLED驅動芯片，華為正在研發虛擬現實芯片。
(二)VR之顯示：AMOLED破解VR暈眩難題
1、讓你暈眩的VR背后是什么?
VR導致眩暈的因素之一是延時
隨著VR漸漸興起，國內外眾多廠商紛紛加入VR陣營。體驗過VR頭顯的朋友最深刻的感受就是暈眩甚至惡心、嘔吐，它被認為是VR走向主流的最大障礙。
為什么我們會經歷這種感覺呢?簡而言之，當用戶使用VR頭顯的時候，全部視野都被VR頭顯所覆蓋，VR也極力欺騙你進入虛擬世界，此時眼前一塊屏幕展示的畫面將給你強于普通畫面10倍的視覺感受。這種情況下，造成暈眩的因素主要有兩大點：一是身體的運動和視野中所觀測到的運動不匹配;二是頭部運動和視覺觀測到的頭部運動的不匹配。而延時恰恰是導致不匹配的主要成因。
圖46：VR設備延時主要取決于四大因素圖47：顯示屏是延時的最主要因素，延時占比達69%
資料來源：中國銀河證券研究部資料來源：東家智庫，中國銀河證券研究部整理
屏幕顯示延時是延時主因，而AMOLED顯示屏成最佳解決方案
延時包括屏幕顯示延時、計算延時、傳輸延時以及傳感器延時。其中屏幕顯示延時是VR設備延時的最主要因素，也即產生眩暈感的最重要因素之一，以Oculus Rift為例，Oculus Rift總延時為19.3ms，其中屏幕顯示延時13.3ms，延時占比達到69%。
圖48：AMOLED顯示屏是解決顯示延時的重要途徑
資料來源：中國銀河證券研究部
降低屏幕顯示延時的最簡單方法就是提高刷新率，減少幀間延時，AMOLED的響應時間是LCD的千分之一，顯示運動畫面絕對不會有拖影的現象，恰恰是解決屏幕顯示延時的最好解決方案之一。
此外，VR設備還可以通過降低余暉的方法來減少幀內延時。LCD顯示屏的顯示原理是通過液晶翻轉來選擇性透過光線，而液晶翻轉的響應時間最快也有2-4ms，而AMOLED每個像素都是主動發光的，可以做到低余暉，進一步降低延時，減少眩暈。
目前，Oculus Rift CV1和HTC Vive采用了90hz刷新率，而Sony Project Morpheus采用的是120hz刷新率，都是采用AMOLED顯示屏。
2、AMOLED廠商已為VR做好了準備
AMOLED是有源矩陣有機發光二極體面板，它是自發光，不像LCD顯示屏采用了背光源。AMOLED具有更薄更輕、主動發光、無視角問題、高清晰、高亮度、響應快速、能耗低、使用溫度范圍廣、抗震能力強、成本低和可實現柔性顯示等優勢。
AMOLED屏幕主要用于部分高端智能手機上。相比于智能手機、PC、可穿戴電子設備，VR硬件產品出貨量尚少，遠未進入大眾應用市場。以Oculus Rift消費者版、SONY PlayStationVR等為代表的旗艦型產品需要等到明年才推出，預計將帶動VR產業進入新的發展階段。根據ABI Research預估，2015年VR產品出貨量預計在150萬臺左右，到2020年總配貨量達4300萬臺，5年復合增速將超過100%。從AMOLED顯示屏的角度來看，目前不僅VR產品出貨量少，而且只有高端旗艦型產品才采用AMOLED作為顯示屏，大多VR產品仍采用LCD顯示屏。但是，隨著Oculus、SONY等VR旗艦產品紛紛采用AMOLED，預計未來越來越多的VR產品也將采用AMOLED顯示屏。
資料來源：中國銀河證券研究部
此前，韓國擁有AMOLED生產的絕對壟斷權，2012年韓國廠商在AMOLED產能的全球占有率為97.7%。而今，京東方、和輝光電、天馬的AMOLED生產線成功量產，華星光電、國顯光電、信利國際、友達光電等廠商積極布局AMOLED生產線，全球壟斷格局才得以打破，但國內的產能、技術仍落后于韓國。根據DIGITIMES預測，中國廠商AMOLED的全球產能占比從2013年的0增長至2015年的7.4%，國內廠商AMOLED產能拓展迅猛。
VR硬件尚未爆發，中國AMOLED廠商已做好準備
盡管當前VR產品出貨規模較小，但是面對未來可觀的市場前景，中國AMOLED廠商最好了進軍VR產品的準備。三星和SONY就不用多說了，它們在VR顯示屏的已經快人一步國內一些AMOLED廠商也加緊推出VR顯示屏。2015年7月，和輝光電點亮了世界第一片6寸4K AMOLED顯示面板，像素密度達到了734PPI，瞄準了VR應用領域。深天馬AMOLED產線也已經點亮，公司在拓展手機廠商客戶同時也積極接洽VR產品廠商。
圖49：全球AMOLED產能比重變化(含預測)
資料來源：DIGITIMES，中國銀河證券研究部
資料來源：中國銀河證券研究部
AMOLED是VR極佳的顯示屏，處于應用爆發的前夜。但同時，AMOLED屬于重資產投資，順周期+產能領先非常重要，一旦格局形成后將不易被打破。目前，三星在中小尺寸AMOLED遙遙領先，LGD、SONY緊隨其后。
國內的深天馬5.5代AMOLED生產線已經點亮，即將批量供貨;和輝光電擁有1條4.5代和1條6代AMOLED產線，產能和技術在國內領先。
(三)AR之顯示：微投影將虛擬融入現實
1、微投技術將為AR顯示扮演重要角色
光學式AR和視頻式AR是增強現實兩種顯示實現方式
AR顯示講究的是虛擬物體與真實世界的混合顯示，主要分為光學透視式顯示增強現實裝置(以下簡稱“光學式AR”)和視頻透視式顯示增強現實裝置(以下簡稱“視頻式AR”)。它們主要的區別在于真實環境的顯示方式，類似于單反相機的光學取景器與電子取景器的區別。
光學式AR是把光學融合器放置在用戶眼前，該融合器是部分透光的，用來直接獲取真實環境的信息，同時部分是反射的，用來由投影儀將虛擬物體投射到融合器上再反射到用戶眼里。光學式AR對真實環境幾乎是無損顯示，真實場景幾乎完整地呈現給用戶，所獲得的信息可靠全面，但是也使得真實環境與虛擬環境的融合變得困難，代表產品如google glass和微軟的hololens。
視頻式AR是用封閉的視頻頭盔與兩個視頻攝像機結合到一起，視頻攝像機為用戶獲取真實環境的信息，然后將真實環境信息與虛擬物體信息同時合并到顯示屏上。視頻式AR是通過對真實環境的復現，然后在與虛擬圖像進行融合，實現會容易得多，但真實環境的顯示受多種因素干擾而存在一定的失真。
圖50：光學透視式顯示增強現實裝置的工作原理圖51：視頻透視式顯示增強現實裝置的工作原理
資料來源：中視典VR，中國銀河證券研究部整理資料來源：中視典VR，中國銀河證券研究部整理
由于視頻式AR的顯示器是由顯示屏近眼來實現的，屬于沉浸式體驗，這與VR的顯示屏沒有區別，以AMOLED顯示屏為優選。再加上，無論此前的Google Glass還是現今的Microsoft HoloLens都是以光學式AR為主流，本節主要討論光學式AR的顯示器件。
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