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VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

2021-7-20 20:37| 发布者: 颓废的诗人| 查看: 149| 评论: 22

摘要: 1、硬件仍有边际改善空间,新配件助推VR体验升级硬件升级趋势一:眼动追踪眼动追踪是未来VR设备最有可能普及的硬件设备。眼动追踪是面部表情识别、可变焦显示以及注视点渲染的必要硬件基础。HTC、Pico均已与眼动追踪 ...


1、硬件仍有边际改善空间,新配件助推VR体验升级

硬件升级趋势一:眼动追踪

眼动追踪是未来VR设备最有可能普及的硬件设备。眼动追踪是面部表情识别、可变焦显示以及注视点渲染的必要硬件基础。HTC、Pico均已与眼动追踪方案提供商Tobii合作推出终端产品。随着消费者对VR体验要求的不断提高,眼动追踪普及势在必行。

VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

眼动追踪技术路线多,各大厂商均有布局。苹果、索尼、Magic Leap均选择与Tobii相同的瞳孔角膜反射法,该方案技术成熟度较高,已有一定规模的应用;Facebook则选择布局结构光建模法和视网膜反射光强法。Facebook CEO扎克伯格在与The Information的访谈中提及未来版本的Quest将配备眼动追踪和面部表情识别以实现更好的社交体验。

VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

硬件升级趋势二:面部表情识别

面部表情识别与重塑将成为VR社交的核心技术。当前VR社交体验的主要挑战是社交对象均以虚拟人偶的形式出现,用户间没有面部表情和眼神交流,缺乏互动真实性。我们认为引入面部表情识别与重塑技术的VR社交有望突破这一局限,实现高度生动真实的社交体验。

Facebook在面部表情识别方面已做出较大突破,通过机器学习算法仅凭三个摄像头捕捉的画面即可重塑整个面部。该方案整体成本可控,落地可能性较高。
VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

硬件升级趋势三:折叠光路

目前主流VR设备的光学设计多使用菲涅尔透镜(Fresnel lenses)。菲涅尔透镜能够在保留常规透镜光学特征的同时,大幅压缩镜片厚度,实现镜片轻量化。同时菲涅尔透镜的制造工艺较为成熟,生产成本也较常规透镜低。但菲涅尔透镜由于焦距所限,无法减少光学成像模组的整体厚度,同时其光学特性会在一定程度上影响成像质量。

折叠光路技术(Pancake lenses)有望进一步提升VR设备的整体体验。折叠光路使用偏振膜将光路压缩,使VR设备整体厚度进一步下降。同时折叠光路也可以实现更好的成像效果以及更广的FOV。但折叠光路也存在诸多技术难点,比如光线经多次折返后强度下降,轻薄设计与广视角难以兼得等。长期来看,折叠光路的成熟应用将带来VR设备里程碑式的体验提升。

VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

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硬件升级趋势四:可变焦显示

现有VR产品体验提升的一大挑战是视觉辐凑调节冲突(Vergence accommodation Conflict, VAC)所带来的眩晕感。人眼会根据屏幕显示内容的远近调整视觉焦点,但VR设备屏幕与人眼的距离却始终不变,VAC因此而出现。可变焦显示则可以有效解决VAC,提升长时间VR体验的舒适感,也能使显示效果更加真实。

可变焦显示的实现方案分机械模组和电子模组两种。以Facebook Reality Lab的原型机为例,机械模组主要通过音圈马达和柔性铰链调节显示平面与人眼的距离;电子模组则利用电子液晶透镜的开合来实现变焦。我们认为,机械模组虽然对精密制造和组装的要求严格,但技术更为成熟,可量产程度高。相比之下,电子模组由于成本和工艺限制仍存在量产瓶颈。

VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

2.AR光学价值占比高,潜在方案多

AR硬件方面,光学领域仍是关键突破点。2020年光学为AR行业融资并购除眼镜整机厂以外最大子领域。近日,互联网社交公司Snap以5亿美元对价收购AR光学解决方案公司WaveOptics,再次引发各界对于AR光学的关注。

光学系统是AR眼镜整机价值量占比最高。光学组件占1,000美元级AR产品硬件成本的47%,其中光学系统又分为成像与显示两个子系统,各光学成像方案所搭配的显示方案有所不同。

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光学成像:历经多代技术革新,光波导有望成为主流

AR光学成像方案升级路径较为明确,光波导为最终发展方向。短期来看,由于成本可控,工艺较为成熟,自由曲面/Birdbath仍会在C端AR市场占有一席之地。长期来看,由于其轻薄性及显示效果优势,光波导一旦突破量产瓶颈后,有望实现快速渗透。

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光学显示:Micro LED+光波导或成为远期AR显示方案

短期来看,硅基OLED仍是AR显示的主流方案。硅基OLED是自由曲面/Birdbath的主要搭配显示方案,但其亮度存在局限性;光波导方案目前主要与LCoS或DLP显示搭配,两者均能实现较高的亮度,但系统复杂度较高,成本高昂。

长期来看,Micro LED将成为AR微显示的必然选择。LED有着高亮度、低延迟、低功耗等先天优势。JBD已于2020年实现了点间距5μm,5,000DPI的单色Micro LED晶圆量产。随着海兹定律推动LED成本持续下探,我们认为芯片尺寸不断下降,Micro LED正在快速落地,有望成为搭配光波导的最终AR显示技术。
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3.交互感知技术升级,拓展AR应用场景

空间感知:SLAM与UWB赋能AR感知

视觉SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)因为无需预先布置场景、适用范围广和硬件成本低等优点而成为AR空间感知领域的主要方案。视觉SLAM的硬件基础以视觉摄像头为主,其他传感器如IMU(惯性测量单元)、GPS为辅。
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UWB则在AR通信与定位方面提供了新的可能。相较蓝牙技术,UWB有以下优点:

优异的室内表现。蓝牙技术由于标准设立较早,可用的通信频率范围仅有2MHz。受制于有限的频率范围,蓝牙无法很好的解决室内常见的多路径传输现象,从而容易出现延迟、干涉等问题。而UWB可用的频率范围宽达500Mhz,是蓝牙的250倍,其超宽带特性可以很好解决信号在封闭空间内的延迟、干涉等问题。

精准测距与实时定位能力。蓝牙技术通过判断接收端信号强度(RSSI)来实现定位。但信号强度易受环境和其他信号的影响,从而进一步影响定位的精准程度。UWB则使用飞行时间(ToF)原理测距,其定位准确性与时效性均优于蓝牙。

安全性。蓝牙定位使用RSSI存在一定的安全隐患。信号仿制者可以在拦截到蓝牙信号后中继给仿制接收器,使系统误判接收器的真实位置。UWB使用ToF原理进行定位测距,其信号传输很难被拦截后仿制,从而保证了较高的安全性。
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人机交互:脑机接口有望成为下一代人机交互方式

脑机接口指人脑与计算设备的直接交流和控制通道。通过脑机接口,用户可以不需要语言或动作,直接用大脑思想向机器输入信息或控制设备,或实现信息的双向传输。眼动追踪领域龙头公司Tobii、Valve(Steam母公司)和OpenBCI于2021年2月宣布三方正在结合各自技术优势,合作研究用于VR游戏的脑机接口Galea。

根据脑电信号获取的方式,脑机接口可分为侵入式和非侵入式。侵入式脑机接口将电极直接植入大脑灰质,主要应用在医疗领域,可以实现脑电波信号的精准检测与义肢器械的操控;非侵入式脑机接口则使用方便佩戴的外接设备获取脑电信号,是To C端的主要发展方向。

VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

云AR与5G是长期发展方向

5G通信与边缘云计算是实现云VR的两大技术基础

AR眼镜受体积所限,其本地算力难以满足复杂应用的需求。如果AR设备将数据和计算密集型任务转移到云端,就能利用云端服务器的数据存储和高速计算能力,降低对本地AR设备的性能要求,从而降低AR的硬件成本,同时一定程度延长其续航时间。

AR通信:4G与Wi-Fi通信下的云AR受20Mbps、50ms的带宽与时延限制,应用场景局限于2D图像与文字的本地叠加;5G则可实现Gbps级的带宽与10ms以下的时延要求,从而进行强交互与重数据应用的云端化,真正实现云AR。

AR边缘云计算:随着AR边缘云计算的逐步成熟,越来越多的应用将会把计算重心部署在云端和边端。边缘云计算演进的最终方向是实现图像实时上传与云端图像渲染,从而大幅降低本地计算要求,使AR头显着重部署显示与用户交互功能。
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高通XR Viewer平台助力分体式AR发展

高通联合手机及AR设备制造商发布XR Viewer开发平台,制定AR设备标准。目前AR一体机受重量体积所限,无法实现较为优秀的AR体验。XR Viewer 主要由VR和AR分体式设备为主,通过Type-C数据线连接至使用高通高端芯片的智能手机。

分体式是当前AR眼镜的主流产品结构。分体式设计将AR眼镜定位为智能手机的配件,可实现AR头显的轻量化,提升佩戴舒适感。我们预测在云AR相关技术取得突破之前,分体式仍将是AR眼镜的主要形态。

XR Viewer平台同时联合运营商打通下游渠道,加速AR渗透率提升。Nreal与欧洲及日韩等多国运营商合作,绑定智能手机移动套餐销售。以Nreal为鉴,AR眼镜厂商与运营商合作或为一条可行的发展道路。

VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期之二

风险提示:ARVR行业发展不及预期;政策监管风险加剧。

资料来源:中金公司《VR有望迎百花齐放,AR未来潜力可期》,2021-06-21




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最新评论(22)

引用 石家庄第一帅 2021-7-26 00:32
顶起顶起顶起
引用 大大的献县 2021-7-26 00:19
OMG!介是啥东东!!!
引用 hule0911 2021-7-26 00:05
不错,支持下
引用 可乐佳168 2021-7-26 00:05
呵呵,明白了
引用 有朋友86 2021-7-25 00:29
真是汗啊 我的家财好少啊 加油
引用 易启妮 2021-7-25 00:28
众里寻他千百度,蓦然回首在这里!
引用 颓废的诗人 2021-7-25 00:02
沙发???
引用 可乐佳168 2021-7-24 00:23
天啊.
引用 hule0911 2021-7-24 00:22
回个帖子,下班咯~
引用 可乐佳168 2021-7-24 00:22
专业抢沙发的!哈哈
引用 神头人 2021-7-24 00:22
高手云集 果断围观
引用 从沈开始 2021-7-24 00:21
我擦!我要沙发!
引用 有朋友86 2021-7-24 00:18
呵呵。。。
引用 早跑了 2021-7-24 00:17
路过 帮顶 嘿嘿
引用 潍坊石头 2021-7-24 00:17
我了个去,顶了
引用 ★红肩章 2021-7-24 00:16
有空一起交流一下
引用 大大的献县 2021-7-24 00:15
边撸边过
引用 玉藻姬夕罗 2021-7-24 00:00
我擦!我要沙发!
引用 易启妮 2021-7-23 00:25
不错 支持一个了
引用 石家庄第一帅 2021-7-23 00:22
围观 围观 沙发在哪里!!!

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