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VR全产业链研究报告：VR/AR爆发前夜（4）
刘召东 / 2016-01-18 01:53 发布
三、元器件篇：从Oculus Rift、hololens看VR/AR需要的元器件配置？VR领域旗舰型产品Oculus Rift的硬件配置如何？在VR/AR领域，Oculus Rift被誉为VR产品的代表，此前风行一时的Google Glass在AR领域被寄予厚望，但2015年年初Google取消了这一项目。由于VR和AR硬件系统有众多相同之处，我们就从Oculus Rift的硬件配置来窥看VR/AR的端倪。图37：Oculus Rift的推荐硬件配置
资料来源：Oculus，中国银河证券研究部2015年6月，Oculus在旧金山正式发布了消费者版Oculus Rift虚拟现实眼镜。2015年1月22日，微软发布hololens全息眼镜，并将于2016年初对外发售开发者版本。图34：微软hololens增强现实（AR）眼镜图35：hololens系统构成
图36：微软hololens增强现实（AR）眼镜使用体验
VR和AR究竟需要什么硬件？VR讲究的是沉浸感、交互性和构想性。构想性的关键在内容设计，而沉浸感和交互性的关键在硬件实现。要想实现完美的沉浸式体验，就必须在虚拟世界里去感知真实世界的景象，而感知世界的最直接的就是视觉。虽然显示技术前进的步伐从未停止（从2D到3D，从1080P到4K），但是目前无论是LTPS，还是OLED，任何一个显示技术都不能原原本本地还原真实世界的色彩，视频图像的处理及显示技术成为了VR硬件的重中之重。以Oculus Rift为例，Oculus Rift“GTX 970/R9 290显卡+8GB内存+OLED 1080P显示屏”的高配置目的就是最大程度解决视频图像的处理及显示技术，还原真实的世界。AR讲究的是现实世界的叠加虚拟世界，实现“虚实结合”，技术实现难度远大于VR。AR除了要求解决显示技术（全息投影、透明显示等）外，还要注重感知技术。因为，AR的感知不仅仅是对人输入信息的感知，还包括对周围环境的感知。AR只有感知周围现实世界，才能将知道虚拟世界的图像应当叠加到现实世界的哪个具体位置。以微软Hololens为例，Hololens通过激光雷达、光学摄像头、深度摄像头、惯性传感器等各种传感器获取应用场所的视觉信息、深度信息、自身的加速度和角速度等现实数据，然后通过算法确定用户位置和路面位置，从而地图的构建，并将处理的虚拟数据与探测的现实数据实时结合，形成动态“虚实结合”的画面。这里面的硬件的关键在于显示和感知，软件的关键在于算法。图38：VR和AR究竟需要什么硬件？
资料来源：中国银河证券研究部我们认为，虽然中国大陆在电子产品硬件制造领域极具优势，但并不是VR/AR产品的所有硬件制造都有投资价值，只有上述论述的VR/AR关键硬件环节才值得投资。本章将重点分析VR/AR的关键元器件：视频处理芯片、显示屏、传感器件、微投器件。（一）VR/AR之芯片：出色的视频处理才能带来极致视觉体验1、视频处理芯片在VR/AR扮演关键角色图39：视频处理芯片解决VR/AR海量数据的处理与传输
资料来源：中国银河证券研究部比如说，你将眼睛每秒钟接收的信息数据化，可以想象这是多么大的数据量，这些海量数据又需要实时传输到显示设备，让用户沉浸于VR世界，这需要多大的数据处理能力。而AR需要将虚拟世界的数据与现实世界的数据结合显现，它所需的算法、数据库、应用等等要求比VR要高出一个段位。VR设备工作时，需要将两幅相同的高分辨率图像（一幅图片对应一只眼睛）渲染成90FPS，同时保证电脑和虚拟现实系统之间的延时不超过20毫秒。一般显卡渲染两个1080p场景会非常吃力，再加上FPS和延时要求，一般显卡已经完全不能工作，甚至可以说，目前任何一款显卡都不能完完全全地胜任VR完美体验。因此，视频处理芯片是VR/AR流畅运行的核心保障。2、芯片厂商争锋，抢占VR/AR先机虚拟现实被认为下一个计算平台，从PC时代的英特尔，到智能手机时代的高通，VR/AR领域或许也将诞生一些重量级的芯片平台。目前各家厂商已经开始抢占VR/AR市场先机，其中以视频处理芯片厂商占据了明显优势。NVIDIA&AMD：VR旗舰配置，GPU显卡双王推出VR解决方案在VR旗舰产品Oculus Rift显卡配置中，Oculus团队推荐配置Nvidia GTX 970/AMD 290级别或者更高的显卡，该两款显卡都是NVIDIA和AMD各自厂商的高端产品。2015年11月份，NVIDIA发布了Gameworks VR（面向游戏开发人员）及DesignWorks VR（面向设计人员）两种VR开发工具。用以降低延时率，加快立体渲染性能，从而提升VR沉浸体验。2015年9月，AMD分拆的图形芯片部门Radeon Technologies Group，重点瞄准了游戏和虚拟现实领域的机会。AMD推出了VR解决方案——LiquidVR，LiquidVR技术包含数据锁定、异步着色引擎、多GPU异步渲染等全新功能，能够以更低的延迟来实现更优质的画面，提高VR的沉浸体验。图40：NVIDIA Gameworks VR主要技术图41：AMD LiquidVR技术包含四大全新功能
资料来源：NVIDIA，中国银河证券研究部整理资料来源：AMD，中国银河证券研究部整理高通：CPU+新一代GPU，面向VR发力2015年12月，高通发布了Snapdragon 820。该芯片是高通首款定制设计的64位四核CPU，内部集成了新一代GPU（型号为Adreno 530），能够呈现从立体摄像机实时拍摄的高清晰视频，能够识别图片和场景中超过1000种不同的类别，保证虚拟显示头盔内身临其境的体验再一次进化。图42：高通Snapdragon 820拥有出色的视频处理能力图43：820内部集成的GPU图像处理能力提升40%
资料来源：Qualcomm，中国银河证券研究部整理资料来源：Qualcomm，中国银河证券研究部整理全志科技&瑞芯微：利用视频处理优势图谋VR市场2015年，瑞芯微联合ARM发布了旗下最新款芯片解决方案RK3288芯片，VR开发者可以基于RK3288，搭载ARM Mali T764 GPU，针对安卓系统中所有2D游戏，无需对游戏图形渲染架构进行的修改，用户在体验时只要调用“3D游戏引擎”，RK3288就可以同时计算和渲染左右双眼的图像并显示出来，达到极好的VR体验。腾讯已经与瑞芯微展开了合作，腾讯miniStation游戏机搭载了RK3288芯片方案，也基于瑞芯微RK3288方案开发腾讯VR一体机。图44：瑞芯微全系列芯片，RK3288已用于VR解决方案图45：全志科技主要系列芯片，H8/A80已用于VR解决方案
资料来源：瑞芯微电子，中国银河证券研究部整理资料来源：全志科技，中国银河证券研究部整理视频处理芯片在VR/AR中起到关键作用，关乎终端产品的运行流畅性、系统延时性。国内全志科技、瑞芯微在视频处理芯片技术领先，中颖电子正在布局AMOLED驱动芯片，华为正在研发虚拟现实芯片。（二）VR之显示：AMOLED破解VR晕眩难题1、让你晕眩的VR背后是什么？VR导致眩晕的因素之一是延时随着VR渐渐兴起，国内外众多厂商纷纷加入VR阵营。体验过VR头显的朋友最深刻的感受就是晕眩甚至恶心、呕吐，它被认为是VR走向主流的最大障碍。为什么我们会经历这种感觉呢？简而言之，当用户使用VR头显的时候，全部视野都被VR头显所覆盖，VR也极力欺骗你进入虚拟世界，此时眼前一块屏幕展示的画面将给你强于普通画面10倍的视觉感受。这种情况下，造成晕眩的因素主要有两大点：一是身体的运动和视野中所观测到的运动不匹配；二是头部运动和视觉观测到的头部运动的不匹配。而延时恰恰是导致不匹配的主要成因。图46：VR设备延时主要取决于四大因素图47：显示屏是延时的最主要因素，延时占比达69%
资料来源：中国银河证券研究部资料来源：东家智库，中国银河证券研究部整理屏幕显示延时是延时主因，而AMOLED显示屏成最佳解决方案延时包括屏幕显示延时、计算延时、传输延时以及传感器延时。其中屏幕显示延时是VR设备延时的最主要因素，也即产生眩晕感的最重要因素之一，以Oculus Rift为例，Oculus Rift总延时为19.3ms，其中屏幕显示延时13.3ms，延时占比达到69%。图48：AMOLED显示屏是解决显示延时的重要途径
资料来源：中国银河证券研究部降低屏幕显示延时的最简单方法就是提高刷新率，减少帧间延时，AMOLED的响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象，恰恰是解决屏幕显示延时的最好解决方案之一。此外，VR设备还可以通过降低余晖的方法来减少帧内延时。LCD显示屏的显示原理是通过液晶翻转来选择性透过光线，而液晶翻转的响应时间最快也有2-4ms，而AMOLED每个像素都是主动发光的，可以做到低余晖，进一步降低延时，减少眩晕。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显示屏。2、AMOLED厂商已为VR做好了准备AMOLED是有源矩阵有机发光二极体面板，它是自发光，不像LCD显示屏采用了背光源。AMOLED具有更薄更轻、主动发光、无视角问题、高清晰、高亮度、响应快速、能耗低、使用温度范围广、抗震能力强、成本低和可实现柔性显示等优势。AMOLED屏幕主要用于部分高端智能手机上。相比于智能手机、PC、可穿戴电子设备，VR硬件产品出货量尚少，远未进入大众应用市场。以Oculus Rift消费者版、SONY PlayStationVR等为代表的旗舰型产品需要等到明年才推出，预计将带动VR产业进入新的发展阶段。根据ABI Research预估，2015年VR产品出货量预计在150万台左右，到2020年总配货量达4300万台，5年复合增速将超过100%。从AMOLED显示屏的角度来看，目前不仅VR产品出货量少，而且只有高端旗舰型产品才采用AMOLED作为显示屏，大多VR产品仍采用LCD显示屏。但是，随着Oculus、SONY等VR旗舰产品纷纷采用AMOLED，预计未来越来越多的VR产品也将采用AMOLED显示屏。
此前，韩国拥有AMOLED生产的绝对垄断权，2012年韩国厂商在AMOLED产能的全球占有率为97.7%。而今，京东方、和辉光电、天马的AMOLED生产线成功量产，华星光电、国显光电、信利国际、友达光电等厂商积极布局AMOLED生产线，全球垄断格局才得以打破，但国内的产能、技术仍落后于韩国。根据DIGITIMES预测，中国厂商AMOLED的全球产能占比从2013年的0增长至2015年的7.4%，国内厂商AMOLED产能拓展迅猛。VR硬件尚未爆发，中国AMOLED厂商已做好准备尽管当前VR产品出货规模较小，但是面对未来可观的市场前景，中国AMOLED厂商最好了进军VR产品的准备。三星和SONY就不用多说了，它们在VR显示屏的已经快人一步国内一些AMOLED厂商也加紧推出VR显示屏。2015年7月，和辉光电点亮了世界第一片6寸4K AMOLED显示面板，像素密度达到了734PPI，瞄准了VR应用领域。深天马AMOLED产线也已经点亮，公司在拓展手机厂商客户同时也积极接洽VR产品厂商。图49：全球AMOLED产能比重变化（含预测）
资料来源：中国银河证券研究部AMOLED是VR极佳的显示屏，处于应用爆发的前夜。但同时，AMOLED属于重资产投资，顺周期+产能领先非常重要，一旦格局形成后将不易被打破。目前，三星在中小尺寸AMOLED遥遥领先，LGD、SONY紧随其后。国内的深天马5.5代AMOLED生产线已经点亮，即将批量供货；和辉光电拥有1条4.5代和1条6代AMOLED产线，产能和技术在国内领先。（文：王莉 杨明峰，来源：银河证券电子团队）
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