ARVR行业分析报告.docx

1、ARVR行业分析报告2020年ARVR行业分析报告2020年6月VR一体机硬件作为游戏平台已经成熟，开始出现变现能力强的爆款游戏，分体式AR通过USB/UWB等有线无线传输方式把AR所需的计算和通信功能转至手机，部分解决一直困扰AR的重量和耗电问题，有望成为第一种可以大规模商用的AR产品（“中国的Apple Glass”）。从技术方向上来看，Micro OLED显示+几何光学是目前最接近大规模商用的技术方案。被产业界基于厚望的光波导技术，在2022年之前都很难商用爆款游戏叠加新冠限制室外活动，VR内容变现能力提升。半衰期：Alyx是首款3A级VR游戏，变现能力比Beat Saber有明显提升，

2、激励优质内容不断涌现。在新冠疫情期间，VR作为主要的室内娱乐方式之一，用户数量明显提升。硬件成熟叠加内容丰富，2020/21年VR出货量有望重新进入高增长阶段。预测2020/21年VR出货量分别为637/1,147万部，同比增长11%/80%。VR相关公司：歌尔股份（整机）、利亚德（Micro LED/线下体验）、京东方（Micro OLED），以及初创公司：视涯（Micro OLED）、小鸟看看（VR品牌）。分体式AR有望成为重要的5G手机配件。分体式AR通过USB/UWB等传输方式与智能手机连接，能够将AR重量降低到100g以下，并且解决散热、续航，长时间佩戴等问题，高通在今年5月推出的支

3、持分体式AR的5G XR Viewer平台，能够帮助品牌商，快速开发相关产品。未来随着应用的丰富，分体式AR有望成为5G手机的重要配件之一。关注XR Viewer品牌：Nreal、小鸟看看、影创等。自由曲面/Birdbath配合Micro OLED仍为短期AR方向，光波导高成本限制C端普及。短期来看，自由曲面和Birdbath方案凭借成本优势仍为主流光学方案，配合分体式结构降低头显重量。现阶段光波导仍难以量产，生产良率较低、设计方案未成熟，导致生产成本较高，难以在C端渗透。长期来看，光波导一体机有望成为AR最终方案，可实现AR外形与普通眼镜基本无异。AR相关公司：舜宇光学、歌尔股份、水晶光电、

4、苏大维格，初创公司：Nreal、影创、亮风台、灵犀、Lumus、鲲游、Magic Leap等。光场显示能够解决辐辏调节冲突(VAC)，AR公司均有布局。辐辏调节冲突是导致VRAR使用眩晕的关键因素之一，主因人眼视觉为3D景深显示，但现阶段VRAR成像仅为平面3D，不含景深信息。光场显示包含光线方向及位置信息，成像能够实现前后景深效果，从而缓解VAC现象，提升VRAR使用感受。主要AR公司均布局光场显示技术，但由于算法难度较高目前仍为实现。光场显示公司：苏大维格，以及初创公司：Magic Leap、灵犀微光、影创等。一、VRAR发展路径明晰1、VR/AR硬件发展路径：VR方案确定，AR趋势明朗仍

5、待技术成熟VR硬件方案已成熟，技术创新提升用户体验。VR光源目前仍以Fast-LCD和OLED为主，但仍存在网格和响应时延较长等问题。因此，Micro OLED是VR光源优选方案，预计将在2023年前后完成市场渗透。此外，VR一体机能够提供无线使用，便于用户操作且减少使用空间，是VR结构的成熟形态，目前仍在逐步渗透。注:括号内为同期共存方案，但市场份额相对较低AR发展趋势明朗，光波导仍为长期最优光学方案。由于现阶段AR仍处于研发期，我们将AR发展分为短/中/长期，并认为搭载微光场+衍射光栅光波导的一体机AR将是最终形态。2020-22年:短期来看，自由曲面或Birdbath生产成本约为光波导的

6、1/20，价格优势明显且FOV较大，成像质量高，搭配Micro OLED光源有望成为短期AR主流光学方案。此外，由于算力及续航限制，短期AR仍将以分体形式为主，连接手机或独立计算单元。2022-25年:未来2-5年，阵列光波导基于Lumus等公司的长期研发积累，有望突破量产瓶颈。此外，光源方面由于光波导的光效较低，需要搭配高亮度的LCoS组成光学方案。AR结构仍以分体式为主，但一体机也将逐步在市场渗透。2025-30年:长期来看，衍射光栅光波导制作方式与半导体工艺相似，可通过纳米压印及刻蚀生产。技术成熟后良率有望提升并完成渗透。光源方面Micro LED高亮度低能耗等特点能够满足光波导显示需求

7、，且预计Micro OLED也有望通过技术升级突破亮度瓶颈，实现与光波导方案组合。2030年以后：衍射光波导将持续渗透，并扩大市场占有率。微光场芯片能够显示方向及深度等光线信息，实现虚拟3D景深成像，进一步优化近眼显示体验。因此，搭载微光场+衍射光栅光波导的一体机AR有望成为最终形态。2、出货量：VR有望短期发力，AR将提供长期增量随着VR硬件技术成熟，用户体验优化，叠加新冠疫情导致短期室内娱乐时间增长，预计VR用户数量有望继续提升。预测2020/21年VR出货量分别为637/1,147万部，同比增长11%/80%。预测2025年，VR头显出货量将达到4,451万部，2020-25年CAGR达

8、到48%。AR自由曲面与Birdbath的光学方案已较为成熟，Nreal、影创等品牌切入B端，培养AR内容生态逐步形成。预测2020/21年AR头显出货量分别为69/386万部，同比增长15%/480%。我们预计2025年AR头显出货量将达到5,968万部，2020-25年CAGR达到146%。3、近一年VR复苏趋势明显，AR领域巨头继续进入VR硬件及内容均有成熟产品，复苏继续推进。2019年9月华为发布VRGlass。相比传统VR头显，华为VRGlass的重量和厚度均有明显下降，且价格也下探至3,000元。软件方面首个高评分爆款VR游戏半衰期:Alyx发布，推动VR娱乐领域渗透。近期，苹果1

9、亿美元收购VR广播公司NextVR，持续加码VR/AR领域。Facebook卡位AR显示方案，资本市场继续看好AR行业。2020年3月，Facebook和Micro LED公司Plessey达成独家合作协议，Facebook将成为Plessy AR微显示光源产品的唯一客户。此外，Magic Leap在近日完成了新一轮3.5亿美元融资。二、VR硬件成熟，内容质量提升变现能力增强1、VR头显硬件技术基本成熟，配件频出丰富VR应用场景过去一年，VR新品发布不断，硬件技术较为成熟。Facebook发布Oculus Rift S和一体机Oculus Quest，HTC发布了新款Vive Cosmos。新

10、玩家如Valve和华为也分别在2H19发布了首款VR设备。从近一年发布的设备趋势来看，我们认为主机式仍是主流方案，但Oculus Quest的畅销也打开了一体机市场，未来一体机VR型号有望逐步增多。除整机外，我们也看到VR配件频出，赋能VR设备提升用户体验。Oculus在2019年11月发布连接线Oculus Link，能够让Quest用户可以体验电脑端的游戏库、VR视频等内容。在Link发布之前，由于Quest是一体机VR，其无法和PC端连接使用，但随着Link的发布Quest的用户也可以与PC端连接，体验更多的游戏并解锁PC端的VR内容，增强用户的满意度。此外，罗技科技还推出了VRInk，

11、VR设计专用笔。VRInk可以与多款主流VR头显设备连接，帮助用户在部分VR应用中直观的进行2D/3D设计，带来更好的用户体验。2、半衰期增强内容制作商盈利能力，疫情室内娱乐时间增长推动VR渗透2020年3月，Value发布半衰期:艾利克斯首次达到3A级VR内容开发，游戏整体画面精致，内容较为充实，并在操作交互上为VR体感游戏奠定基础。根据游戏陀螺数据，半衰期媒体评分达到全A，且参与评分的媒体数量也远超VR爆款游戏Beat Saber，突显半衰期的曝光度较高。此外，爆款游戏还能推动VR内容开发良性闭环。根据Steamspy数据，半衰期在发布后56天已经有超过100万用户，日均流水约为125万美

12、元，相比Beat Saber的10万美元有明显提升。尽管半衰期日均流水与同期端游Mount & Blade II流水仍有差距，但差距已明显缩短。爆款游戏的出现将吸引更多消费者进行硬件设备购买，游戏销量提升也将增强开发商盈利能力，形成VR设备软硬件良性闭环。受疫情影响，消费者居家时显增长，且娱乐活动均转为室内进行。VR设备作为新型娱乐硬件产品，叠加爆款游戏半衰期发布，用户数量明显增长。根据Steamspy和Steam官网数据显示，3/4月Steam平台VR用户人数分别为25.58/45.29万人，用户人数环比增长49%/77%。其中，4月Steam VR用户人数创历史新高。我们认为，疫情短期仍将

13、限制消费者外出活动时长及频率，室内活动仍是主要的娱乐方式，带动VR头显持续渗透。注:数据截至2020年5月18日三、高通携手运营商推广XR，5G时代应用场景丰富1、高通发布XR Viewer平台，分体式设备定位商业及消费市场（1）高通XR Viewer平台制定设备标准，品牌商负责研发与生产高通于2020年5月在增强现实世界博览会上宣布将与全球运营商、智能手机厂商和XR制造商合作，成立XR Viewer平台，并宣布有望在2021年发布XR Viewer产品。XR Viewer是主要是由VR和AR分体式设备为主，通过Type-C连接至5G智能手机（使用骁龙855/865芯片）。此外，高通还提供了X

14、R眼镜适配计划分别将检测XR Viewer和智能手机，确保用户能够享受优质体验，检测项目包括:1）6DoF头部追踪性能；2）显示校准验证；3）显示处理延迟验证；4）功耗与散热测试；5）设备间互操作性。现阶段，爱奇艺、Nreal、松下、小鸟看看和影创等多家XR Viewer制造商正在进行相关检测和认证。通过认证后，XR上将标注“高通XR Optimized”标识，消费者可以快速、直接地了解智能手机和XR Viewer的兼容适配情况。（2）分体式组合降低眼镜重量，优化使用体验分体式组装能够降低AR头显重量，接近消费级使用要求。Nreal等品牌展示的最新款AR眼镜均为分体式，与手机用线缆连接。AR眼

15、镜作为头部的可穿戴设备，其轻薄程度和佩戴舒适度是提升体验的重要因素，而目前AR一体机在重量方面大部分超过500g，且续航、体积和性能等方面难以兼顾，预计未来3-5年分体式AR仍将是AR眼镜的主流产品结构。2、凭借芯片平台及销售渠道优势，高通有望成为5G时代XR“尝鲜者”高算力芯片支撑分体式设备运行，联手运营商布局关键出货渠道。根据安兔兔跑分统计，骁龙800系列芯片已有5代算力增长均超过20%，能够支撑高清晰度视频播放以及视频通信等需求。此外，根据IDC数据统计，在欧美地区运营商为智能手机重要出货渠道，占比均超过50%。高通绑定运营商进行XR销售，有望借助渠道优势，加速XR渗透率提升。5G的高传

16、输低时延等特点能够丰富XR应用场景。5G网络的大带宽特性能够满足XR发展需求。5G叠加边缘计算能够带来低时延，将本地渲染所需算力转移到云端处理。配合手机高算力芯片能够完全满足XR数据处理需求，使XR头显向轻量化发展。四、AR光学路径明朗，光波导方案仍存在量产瓶颈1、几何光学配合Miro OLED仍将成为短期主流方案从自由曲面/Birdbath(BB)到光波导路径明确，生产成本决定AR光学方案。2020年3月Nreal在无锡建设研发及生产中心，进行BB模组研发及量产。由于BB技术较为成熟，生产成本较低，产品能够受到C端用户接受。此外，Micro OLED光源具备低功耗特点，能够保证AR设备的散热

17、和续航要求。自由曲面方案AR设备价格较低，适合短期内C端普及。我们统计了现阶段已发布的AR设备，Microsoft发布HoloLens1、2均采用光波导方案，价格超过3,000美金（人民币20,000元），主要应用场景为B端。Nreal和影创均发布了C端AR设备Nreal Light和影创JIMO，价格均低于5,000元，且呈现质量已接近光波导方案。因此，短期自由曲面/Birdbath仍然是短期最适合C端的光学方案。2、光波导短期内仍存在量产瓶颈，长期为消费级AR最终方案光波导是利用光线在波导介质中折射、反射完成图像的近眼显示。其特点在于轻薄和外界光线的高穿透特性等特点，被认为是消费级AR眼镜

18、的必选光学方案。根据光线的耦合方式不同，可分为阵列光波导和衍射光波导，现阶段两者均存在量产瓶颈。阵列光波导瓶颈:阵列波导生产时需要在每个镜面上镀不同折射率的多层光学薄膜，从而实现光线的均匀耦出。生产过程中需要非常繁冗的多步工艺，导致良率难以提升。衍射光波导瓶颈:该方案瓶颈主要体现在设计方面，衍射光栅为纳米级结构，需要用到半导体生产加工工艺和设备。相关的电子束曝光和纳米压印仪器价格较高，且设备参数调节也会影响产品效果，导致目前仅有少数公司能够实现生产。五、“脑机接口+光场显示”有望成为虚拟现实发展趋势1、脑机接口：有望成为下一代人机交互方式脑机接口（Brain computer interfac

19、e，BCI）是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接交流和控制通道。通过这种通道，用户可以直接通过大脑思想来表达想法或操纵设备，而不需要语言或动作。脑机接口实现可以分为四步:脑电采集-信号获取及处理-信号输出（执行）反馈。（1）脑机接口分为侵入式和非侵入式BCI根据脑电信号获取的方式，可分为非侵入式和侵入式。非侵入式接口是To C端发展方向，优点在于只需要通过相关设备对大脑皮层的表面信号进行分析，能够直接进行采集和处理信号不需要外科手术的介入。侵入式主要应用在医疗及康复领域，优点在于可以精准监测脑电波信号，多用于义肢器械操作。科幻电影中多次出现脑机接口，引起观众遐想。在1999年上映的黑客

20、帝国电影中，“矩阵”通过侵入式脑机接口和大脑神经连接，人类感受到视觉、听觉、嗅觉、味觉等讯号，以此囚禁人类的心灵。在X-men中，X教授通过“脑波强化机”能够将脑电波放大，与任何人实现连接。在阿凡达电影中，主角通过EEG和EMG结合，能够控制纳威人的身体，在潘多拉星球上行动。2、光场显示：解决虚拟现实使用晕眩，优化VRAR用户体验（1）什么是光场根据Marc Levoy和Pat Hanrahan论文定义，光场（Light field）是指包含光线景深信息的四维向量，共有7个参数。但由于受到计算能力限制，现阶段光场是以四维函数体现。光场显示为光场技术的重要应用方向之一，具体来讲，VR/AR中使用

21、的光场显示技术是将光线信息完整复现。（2）从人眼视觉原理解释VR/AR使用眩晕根据Mars说光场2介绍，人眼实现立体感知主要通过四种生理感知实现的，分别是:双目视差与汇聚:是指观察同一物体左右眼成像间存在视差。观察者距离物体越近，视差越大。因此，人眼会动态调节视线的汇聚方向，为避免左右眼视差所产生的重影。移动视差:是指距离观察者不同的物体在空间中移动时，在观察者眼中产生的位移会不同。当两个物体发生同样的空间移动时，远处的物体在人眼中产生的位移更小，近处的物体在人眼中产生的位移更大。聚焦模糊:人眼睫状肌具备调焦功能，使在聚焦平面上的物体能够清晰成像，非聚焦平面的物体成像模糊。根据睫状肌的屈张程度

22、和对应的聚焦模糊反馈，视觉系统可以判断出物体的相对远近。现阶段VR头显已经能够实现双目时差、汇聚和移动视差三种感知模拟。聚焦模糊作为人体生理感知的重要方式之一，是阻碍目前VR进一步发展的主要障碍。VAC（辐辏调节冲突）是造成现阶段虚拟现实使用时眩晕感的主要原因。用户在使用时焦距一直固定在虚拟屏幕上，不能根据图像显示距离的远近调节焦距。由于双目视差和聚焦模糊所呈现的距离不同，会引起人脑对位置或距离感发生冲突，引起视觉疲劳。（2）光场具备光线景深信息，有望消除虚拟现实使用眩晕显示技术持续升级，光场显示满足所有人眼视觉感受，有望成为最终方案。根据技术成熟时间可以将显示技术分为:1）2D平面图像；2）

23、3D电影/电视；3）传统VR；4）光场显示。2、VR：双屏幕显示可实现光场技术，或为晕眩感解决方案之一VR硬件成熟度较高，Oculus Quest/Rift等产品渗透较好。但长时间使用后，用户VAC（辐辏调节冲突）明显，导致眩晕感明显，影响产品使用效果。受益于VR头显较为封闭，部分厂商将头显内部放置两个LCD屏幕，通过屏幕位置差实现光场显示。该技术有望消除VAC，提升用户体验。但由于LCD/OLED屏幕成本较高，且头显重量有明显增加，光场在VR显示领域仅为可选解决方案之一。3、AR：光场显示为主流成像技术，景深信息重现3D场景光场+波导方案有望成为为AR主流选择。AR在实现近眼3D成像时共有两

24、种方案，分别是立体成像（Stereoscopic）和光场（Light field）。虚拟图像形成后，会通过光源设备（LCOS或DLP）耦合进入光学元件（光波导等），最终经过折射和反射后，耦出至使用者眼前，与真实场景结合，完成AR显示。光场能够有效解决VAC眩晕，优化AR使用体验，结合光波导轻薄、FOV大等特点，有望成为未来AR的主流显示方案。目前，已有灵犀微光、Magic Leap和影创等AR公司研发光场显示。苹果收购光场采集与VR内容制作公司NextVR，或将用于AR内容开发、生态打造。苹果在2020年5月，以1亿美元收购了VR内容制作公司NextVR。公司将虚拟现实与体育、音乐和娱乐融合的

25、内容体验，已经与NBA、福克斯体育(Fox Sports)、WWE等建立了合作关系。这是苹果公司首次收购VR相关公司，苹果或将NextVR的光场采集以及VR内容制作技术用于Apple TV或未来AR眼镜的内容开发，进一步丰富苹果内容制作生态链。六、相关厂商简析1、歌尔股份：声学与近眼光学实力强劲，VR/AR主要受益企业目前歌尔在VRAR领域已经建立独特优势。1）全球顶级客户资源:歌尔客户已涵盖索尼、Facebook、华为、联想、Parrot、Pico等主要VRAR厂商，并与Google、微软等科技巨头配合研发。2）强大的一体化能力:公司已具备声学器件、光学透镜、传感器、无线通讯多种零部件自制能

26、力，占整体VR产品成本30%以上，以及VRAR光显方案设计、3D音效技术、精密部件制造能力等。3）上下游合作建立生态体系:歌尔与全球知名的芯片厂商合作，推出一系列VR参考设计平台，尤其是面向VR一体机领域，抢占行业先机。未来，5G应用重要风口，歌尔韬光养晦优先受益。我们认为伴随5G商用、内容的逐渐丰富、云ARVR的发展，ARVR时延、运算、续航、重量等诸多瓶颈有望突破，看好歌尔明后两年进入向上期，近期众多品牌也围绕5G发表ARVR设备或战略。歌尔是ARVR先行者，配合索尼、Oculus等一线品牌多年，在设计、测试、生产、客户关系等方面构筑护城河。公司下半年将切入Oculus Quest和PS

27、VR2的组装，歌尔将优先受益VR行业发展。2、舜宇光学科技：凭借领先的光学模组生产能力，卡位近眼显示关键技术舜宇的AR/VR业务主要包括（1）舜宇智能光学负责的AR/VR子系统研发；（2）光学子公司研发的菲涅尔镜片，以及（3）舜宇V基金投资的灵犀微光、鲲游光电等初创公司。AR技术及产品：舜宇掌握小型化封装等领先技术可用于AR模组封装。AR设备的近眼显示部分，舜宇成立专门BU进行AR光波导纳米压印技术的研发。此外，在2019年光博会上，舜宇也展示了自研的搭载衍射光波导和Birdbath模组AR设备。VR产品：舜宇生产的菲涅尔透镜已经与多家VR设备厂商（如HTC、Oculus）建立合作关系，并大批

28、量交货。3、水晶光电：与德国玻璃巨头肖特成立合资子公司，有望实现AR光波导量产从滤光片到光学方案公司。水晶光电创办于2002年8月，目前是我国知名的光学光电子研发与制造企业，拥有光学、显示、LED、反光材料、自动化及装备五大业务板块，在光学材料、精密光学冷加工、薄膜技术、半导体光学加工、光机模组等方面具备多年技术积累，主导产品光学低通滤波器、红外截止滤光片等销量位居全球前列。制造型向技术型转变。公司未来致力于发挥核心材料、芯片、镜头、传感器、模组协同优势，围绕核心能力，冷加工、镀膜、AR、3D成像技术，打造涵盖光学成像、生物识别、AR产业、对外合作（合资等）、汽车电子五大产业集群。从劳动、技术

29、、资本三密集的制造型公司转型至技术与资本密集的光学解决方案提供商。未来重点围绕成像与AR/VR等智能显示。水晶光电2008年开始研发微投技术，在AR领域积累深厚，相关产品包括核心材料、成像元器件、成像模组等。2016年公司投资以色列领先的AR光波导方案厂商Lumus，目前持有Lumus 6%股权，开启从AR眼镜零组件供应商到解决方案供应商的转变。2019年水晶AR相关业务收入为2,766.8万元，下游目前主要为工业应用眼镜厂商，未来积极关注C端AR眼镜机会。此外，水晶还在2019年与德国肖特成立合资公司，进行光波导镜片量产，子公司已经在进行产能搭建。目前，公司在AR近眼显示领域积累了多方面能力

30、。1）在AR成像晶圆产品上，水晶可提供折返式、光波导式等多种方案产品，显示芯片上拥有DLP、LCOS等显示方案能力；2）致力于AR量产化，水晶和肖特成立合资公司，由肖特提供专利及技术，水晶负责镜片量产。3）投资Lumus使得双方合作更加紧密、带来先进设计能力、海外客户资源等方面协同效应。4、京东方：面板龙头具备成熟VR显示模组供应方案AR/VR近眼显示方面，京东方是国内最早进行Micro-OLED产线布局的厂商之一。2017年，京东方、奥雷德光电、Kopin达成协议，共投资11.5亿元在昆明建设年产100万片硅基OLED，以应对AR/VR微型显示器需求。2019年5月，京东方在2019国际显示

31、周展出MicroOLEDAR显示屏，尺寸0.39英寸，PPI达到5,644，显示京东方在超高清领域及微小显示上的技术优势。未来京东方计划于2020年普及快闪LCD屏、2023年前推广Micro OLED。目前，京东方可提供VR显示模组及整机解决方案。1）显示模组:涵盖2英寸至5.7英寸单屏、双屏显示模组，在画质、刷新率、响应速度、像素密度等方面持续优化。2）整机解决方案:包括PC VR与VR一体机，下游应用包括影音、游戏、房产、旅游等领域。5、苏大维格：国内光场显示研发领先公司，已具备光栅光波导量产技术已实现纳米波导光场波导生产，技术研发处于领先位置。董事长陈林森曾担任中国全息光学研究室主任近

32、10年，具备丰富的3D显示技术积累。公司在2018年12月发布公告，称公司已突破“纳米波导光场镜片”量产关键技术。依托原创的纳米光栅直写设备Nanocrystal200以及纳米光栅曝光等工艺，公司实现纳米全息波导镜片精确制备，纳米结构周期调控精度达0.1nm。短期内公司将继续进行波导及光场显示相关技术储备。6、Nreal：AR产品可跨平台使用，星云系统有望形成完整软件生态系统公司发展历史:公司成立于2017年，创始人是曾就职于Magic Leap的徐驰博士，主要研究方向为MR（混合现实）的软、硬件。公司已经完成了4轮融资，累计募集超过3,000万美元。2020年公司投资20亿人民币在建设无锡工厂，主要负责光学模组生产和整机组装。Nreal Light介绍: Nreal Light能够实现52度FOV，搭载空间音效、语音交互等功能，以及3DoF触觉反馈控制器，可提供沉浸