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文档简介
%%%%MR蓄势待发,关注面板、检测、组装环节设备机遇长江证券研究所机械研究小组2024-01-14%%1%%%%%%01
当前时点怎么看MR需求?目
录02
关注XR技术发展方向及设备领域投资机会%%3%%%%%01当前时点怎么看MR需求?%%4%%%%%%XR是电脑、智能手机之后的互联网终端迭代方向之一01
2023年6月6日,苹果公司(Apple
Inc.)在
Apple
开发者大会WWDC2023
中介绍了Apple的首个头戴式显示设备Apple
Vision
Pro。
互联网终端迭代方向之一的VR/AR是与电脑、手机截然不同的终端,不同主要体现在两点:➢➢视觉:由二维变成三维,用户置身于360度虚拟空间,不再局限于固定大小的屏幕,屏幕可以任意大小呈现在360度任意空间;交互:用户的交互范围扩展到整个空间,无需借助第三方工具,身体直接参与交互。
头戴式显示设备常被分为MR/VR/AR三类,统称为XR(扩展现实)。通常利用计算机设备模拟产生一个三维的虚拟世界,提供用户关于视觉、听觉等感官的模拟的技术被称为VR(Virtual
Reality,虚拟现实),VR虚拟出来的世界可以完全架空于现实世界之上;在现实世界的基础上增加虚拟元素,例如在手机或者平板电脑屏幕上叠加虚拟的三维物体、文字、图像等元素的技术被称为AR(Augmented
Reality,增强现实),AR
依赖于现实世界的环境和物品;将VR和AR相结合即MR,MR注重让用户在真实和虚拟之间进行切换和交互。
Apple
Vision
Pro被认为是典型的MR(Mixed
Reality,混合现实)设备。图:AR、MR、VR
和XR的概念区别表:通用计算平台交互发展史通用计算平台诞生个人电脑1981年智能手机1993年消费级VR/AR/MR2009年视觉二维视觉二维视觉三维视觉数字信息呈现
固定大小屏幕(大)固定大小屏幕(小)360度空间交互工具交互范围交互优点键盘、鼠标键盘、鼠标按键→手指固定屏幕手柄→全部身体(手部为主)360度空间操作精准、丰富
便携→便携、高效率自然交互
交互空间大→自然交互、交互空间大资料:Wellsenn
XR,interaction-design,长江证券研究所%%5%%%%%%01
过去VR/AR设备为什么难以起量?图:全球及中国VR季度出货量(万台)
Meta
Platforms
(
META.US
)
是AR/VR行业最早进入者,2014年推出Gear
VR产品。2017
年,苹果发布ARkit,进军头显设备市场。2020年,苹果收购了NextVR(VR转播领域的领军者)。450400350300250200150450%400%350%300%250%200%150%100%50%
根据Wellsenn
XR,2023年三季度全球VR销量为123万台,同比下降12%,环比下降15%。下滑核心原因在于Quest
2销量持续下降,三季度销量仅为80万台,此外pico.PS
VR2等C端VR三季度也出现了销量环比下滑趋势。2023年三季度全球AR头显销量为11万台,同比增长13%,
100500%-50%-100%环比增长2%。三季度销量增长主要来自于中国AR品牌贡献,三季度影目Go、Xreol
Air
2等新0品上市发售,以及雷鸟、Rokid、Viture等消费级观影AR眼镜是主要增量。
总体上,当前VR/AR市场尚未起量,国内来看,字节跳动、腾讯等厂商先后放低生产预期,AR/VR头显市场整体有待突破。全球VR季度出货量(万台)中国VR季度出货量(万台)全球增速(右轴)中国增速(右轴)图:全球主要XR厂商产品布局情况AR季度出货量(万台)图:全球及中国18161412108180%160%140%120%100%80%660%40%4PS
VRPS
VR2220%0%0全球AR季度出货量(万台)中国AR季度出货量(万台)全球增速(右轴)中国增速(右轴)资料:moomoo,IDC,Wellsenn
XR,长江证券研究所%%6%%%%%01
过去VR/AR设备为什么难以起量?
VR/AR设备同质化现象明显,高端设备亟需在硬件设计和用户体验方面取得突破。市场上主流的VR一体机产品在光学设计、屏幕选择、硬件支持等方面各有优劣,但4000元以上的高端设备机型趋同趋势较为明显,如屏幕分辨率向4K优化、视场角宽度扩充等。此外,高端设备重量普遍偏大,约为550g-700g,长期使用易引发不适感,影响用户体验。当前设备较少支持视频透视(VST),沉浸感和现实感难以两全,未来须在硬件性能、设计、舒适度、续航等方面着手提升。
显示技术是关键限制因素之一。受到技术和成本的限制,这类产品的显示分辨率通常被限制在4K以下。然而,苹果采用了Micro
OLED屏幕以突破这一限制,将显示分辨率提升至4K级别,Micro
OLED屏幕的大规模应用也激发了供应链的活力。而且,在苹果的推动下,三星、LG和京东方等公司的显示部门也在积极研发MicroOLED技术。图:XR产品参数及价格对比SonyPSVR
2MetaQuest
ProAppleVisionPro(预估)比较项Quest
2Quest
3图片芯片MediaTek
VrchipQualcommSnapdragon
XR2QualcommSnapdragon
XR2+QualcommSnapdragon
XR2+Gen2Apple
M2&A1分辨率2000*204090/120Hz110°1832*192072-120Hz1800*192072/90Hz2064*22083648*314490/96Hz屏幕视觉刷新率视场角120Hz112°100°96°120°眼动跟踪√×√×√交互
面部跟踪手势识别重量××√√√×√√√×560g550美元2023年2月500g399-499美元2020年10月722g1000-1500美元2022年10月515g500-650美元2023年9月约453-680g3499美元24年2月2日在美发售价格发布时间资料:各公司官网,长江证券研究所%%7%%%%%%01
过去VR/AR设备为什么难以起量?➢
VR/AR设备产品内容间互相分散独立,场景有待进一步挖掘。多家厂商间内容生态各自独立,硬件与内容出现绑定现象,且未能突破头显设备与传统穿戴设备的内容壁垒,设备连接时对于PC端的性能参数和手机品牌型号等存在要求和限制。此外,当前常见设备多用于娱乐游戏领域,各家厂商持续发力,以游戏内容生态引领产品硬件的市场拓展。2023年,SideQuest新增1522款游戏,Steam新增608款游戏,PICO新增302款游戏,市场总游戏量突破1.7万款。而C端用户个性化需求及B端教育、医疗、工业制造等领域有待进一步挖掘。表:各VR平台游戏数量变化2023年12月28日
2022年12月30日变化——PSVR2NOLO156158——140+18Quest572432+140+302+117+1522+608PICO595293ViveportSideQusetSteam312756267765301041047157资料:VR陀螺,长江证券研究所%%8%%%%%%01
苹果MR设备硬件+生态优势明显,有望引领行业发展硬件优势助力产品使用体验大幅升级生态优势促进人机交互多元化发展
支持手势识别和全方位空间拍摄,交互方式和交互体验持续丰富。VisionPro抛弃传统手柄,支持眼动控制、手势控制和声音控制。允许通过VisionPRO或者iPhone
15拍摄3D空间照片和空间视频,允许通过FaceTime和SharePlay实现动作呈现和程序共享,将进一步推动真人互动和现实协同。
苹果多硬件生态优势将助力全方位交互体验。MR设备与AirPods、Mac、iPhone、妙控键盘和妙控板等实现深度交互,可支持桌面可视化、三维查看、表格处理和软件起草等功能。
开发框架一如既往,内容积累轻松同步。Safari、日历、联系人、文件、信息、笔记、照片、音乐及相关软件可于Vision
OS上使用,且能在视野中随意安置和缩放。同时Vision
PRO可促进办公协作、健身、冥想等场景落地,并支持开发者借助Xcode、SwiftUI、RealityKit和ARKit等熟悉的工具和框架以及Unity、Reality
Composer
Pro进行新应用和
M2+R1自研双芯片系统提供强大算力支持。M2芯片原用于Mac电脑中,相当于将PC端的核心运算、3D渲染、AI神经网络、视频解码、显示支持等处理能力带到了移动端。全新的R1芯片专门用于处理来自摄像头、传感器和麦克风的输入,在12毫秒内将图像传输到显示器,从而实现几乎无延迟的实时世界视图。新场景的开发。图:VisionOSUI设计图图:VisionPro红外泛光照明器支持手部追踪图:M2+R1双芯片系统底部红外泛光照明器资料:苹果官网,长江证券研究所%%9%%%%%01
苹果MR设备创新点:芯片、显示、交互
从物料成本来看,预计其显示屏的成本占比极大,约占总物料成本的一半。在显示屏的成本中,主要是内屏,此前据电子发烧友报道,苹果Vision
Pro内屏采用的是索尼的1.3寸硅基OLED。去年9月,据闻索尼硅基OLED已经通过苹果测试认证,并在加大设备采购,以扩大产能,保证苹果硅基
OLED
订单需求。但根据TrendForce的一份新报告,苹果对其Vision
Pro供应链进行了一些改变,Micro-OLED的供应商或由索尼变更为视涯和京东方。图:苹果MR设备外观及硬件结构XR屏幕整机成本占比图:外壳定制micro-OLED显示系统(三片式镜头)苹果Vision
Pro摄像头和传感器50%45%40%35%30%25%20%15%10%5%精密传感器阵列音频背带显示M2、R1双芯片0%20182019202020212022202320242025Quest2VRPicoNeo3Pico4雷鸟X2苹果Vision
ProVision
Glass
QuestPro影目Go
Quest3AR/VR调节旋钮资料:苹果官网,
Wellsenn
XR,电子发烧友,长江证券研究所%%10%%%%%%01
苹果MR设备发售在即,有望拉动国产设备供应商业绩
据界面新闻,预计苹果公司在23年12月正式量产第一代MR产品Vision
Pro,首批备货40万台左右,2024年的销量目标是100万台,第三年达到1000万台。根据36氪报道,苹果
Vision
Pro预计将在24年1月27日在美国上市。
苹果Vision
Pro的中国内地供应链比例已经大幅度提高至60%左右(此前iPhone
15系列产品的内地零部件占比较低),且目前苹果已经开始跟供应链沟通Vision
pro第二代和第三代产品。图:苹果MR设备销量目标(万台)图:苹果MR设备供应链结构1200100080060040020001000内地供应链占比其他10020242026苹果MR销量目标(万台)资料:界面新闻,36氪,长江证券研究所%%11%%%%%%02关注XR技术发展方向及设备领域投资机会%%12%%%%%02
苹果MR设备或将推动XR交互演变进程
VR交互的演化与完善,与用户的内容需求相互促进。VR交流方式的演化主要经历这三个过程:➢➢➢第一步,二维视觉向三维视觉转变;第二步,在VR空间中移动,与虚拟世界进行交互;第三步,摆脱第三方工具,在VR空间进行自然交互,如裸手交互、眼动追踪、面部追踪。与此同时,视觉上实现虚实融合,获得更广阔的三维视觉与交互空间。
从当前可实现、应用的技术来看,自然交互部分尚处于探索期,属于辅助交互方式。苹果Vision
Pro的面市或将改变这一现状。图:VR交互演化过程第一步第二步第三步更广阔的三维视觉与交互空间(MR)三维视觉VR空间中移动、交互自然交互双眼视差立体视觉3DoF6DoF视频透视(VST)虚实融合(MR)手部追踪……仅旋转自由移动裸手交互资料:Wellsenn
XR,长江证券研究所%%13%%%%%%02
从VR视角看XR演化:传统交互方式
移动互联网时代的触屏仅仅是局部身体参与交互,VR交互对象是360度虚拟空间,参与交互的目标是全部身体。这个宏伟的目标,需要从局部身体入手:
手部+头部,VR交互技术的主要迭代正是围绕着手部与头部的追踪。
VR主流交互演化总结:VR主流交互,从依靠主机游戏手柄,慢慢迭代为适用VR的6DoF手柄,从依靠惯性传感器的单一凝视操作,迭代为可在VR空间自由移动、交互,让VR内容在玩法上获得进一步的自由让玩家能自由交互的6DoF带来了VR游戏的繁荣起点。目前大受用户喜爱的VR游戏均基于头部、手柄6DoF完成。头部、手柄6DOF之后的VR交互迭代方向市场仍在探索。表:VR传统交互方式演化时期早于20122014年左右2014年~2016年2016年~20182016年至今2020年至今代表VR设备头部6DoF+6DoF手柄(Outside-头部6DoF+6DoF手柄(Inside-VR交互方式游戏手柄头部3DoF头部3DoF+头显触控板头部3DoF+3DoF手柄手机+手柄惯性传感器in)out)追踪技术(无追踪)手机内置惯性传感器手机内置惯性传感器惯性传感器+外置基站/摄像头定位
惯性传感器+头显深度摄像头定位操作手柄操作任天堂、OculusVirtualBoy主机游戏定时瞄点
(凝视操作)谷歌凝视操作+触控板点击三星手柄360度旋转手柄360度旋转+自由移动Valve、HTC
Vive、NOLOHTC
Vive、Valve
Index视频、6DoF游戏/应用手柄360度旋转+自由移动Meta、蚁视、Pico代表厂商代表VR设备VR内容Meta、三星、小米、PICODaydream、Oculus
Go视频、3DoF游戏/应用CardBoard全景/VR视频GearVR前四代全景/VR视频Quest系列、PICO
Neo
3视频、6DoF游戏/应用资料:Wellsenn
XR,长江证券研究所%%14%%%%%%02
苹果引领发展方向,关注自然交互相关机会
VR自然交互方式分析:VR手柄是VR最主要的交互工具,其延自游戏手柄,与VR追求的沉浸感、自然交互并不十分契合,因此VR手柄仅为VR交互发展过程中的迭代产品,除去手柄,VR逐步增加了多项辅助交互,这部分交互技术更接近自然交互,有机会成为新的主流交互方式。这部分自然交互方式,目前主要包含语音、手势识别、面部追踪、眼动追踪、视频透视
(VST)
,震动反馈。
综合来看,手势识别、眼动追踪、VST技术难度最高,应用潜力大。当前VR交互多以头显、手柄6DoF交互技术为核心,自然交互为辅助,Quest系列硬件为当中标杆。即将面市的苹果Vision
Pro直接打破现有交互选择的主次关系,舍弃6DOF手柄,选择语音、裸手交互、眼动追踪三大自然交互协同,将加速市场对自然交互的应用。表:VR自然交互方式演化时期2020年至今2020年至今2021年至今2021年至今视频透视(VST)震动反馈VR自然交互VR交互方式手势识剧语音面部追踪眼动追踪虚实结合震动反馈深度摄像头(平柄压力传感器)(彩色)摄像头+红外传感实现工具麦克风摄像头+红外传感器摄像头+红外传感器触摸感应器+震动马达器提作手部动作触发语音触发自动触发自动触发自动触发自动触发代表厂商MetaMetaHTC
ViveTobbi、七鑫易维Meta、PICO索尼、NOLOViveCosmos,PSVR2.
ViveCosmos、PSVR2、代表VR设备VR内容Quest系列Quest系列QuestPro.
VisionProPSVR2.NOLOSonicPICO
4ProQuestPro、PICO
4Pro手势交互避戏/应用声音互动虚拟形象虚拟形象,注视点渲染安全保护、虚实融合手柄交互均运用资料:Wellsenn
XR,长江证券研究所%%15%%%%%02
苹果引领发展方向,关注自然交互相关机会
当前VR主流交互方式以头显、手柄6DOF交互为主,语音、裸手交互、眼动追踪等自然交互为辅,处于向自然交互与自然视觉过渡的时期,Meta及其Quest系列产品为风向标。苹果首款MR头显Vision
Pro的亮相未遵循此趋势,一步到位,直接采用自然交互。
苹果MR头显Vision
Pro主打四大场景:
视频、办公、游戏、居家。根据发布会官方演示这四项,包括游戏在内,主要利用MR
三维空间特性,让现有计算机平台的内容与应用获得360度显示空间,重点在于视觉体验的升级。基于此,Vision
Pro的交互选择以满足基础操作为主,真正的VR内容暂不是重点。苹果MR做的第一步,是充分发挥MR的三维空间特性,作为已有计算机平台的扩展屏,共享已有的内容、应用。在此之上,相较于无直接基础的VR,AR方向苹果拥有6年迭代积累的移动端AR开发工具集合ARKit,且与移动端生态相连通,AR方向更有可能是MR设备的开发重点。头部+手部6DoF(Outside-in)自然视觉自然交互彩色视频透视头部3DoF头部+手部3DoF裸手6DoF头部+手部6DoF(Inside-out)眼动追踪脸部追踪语音……%%资料:Wellsenn
XR,长江证券研究所16%%%%%%02
对比苹果、Meta,MR行向何方?
苹果首款MR头显Vision
Pro在交互选择上,跳过当前主流交互方式:
手柄6DoF,选择裸手交互、语音、眼动追踪三者协同直接进入自然交互模式,支持彩色视频透视,属于先例。作为VR硬件标杆,Meta完整经历了VR主流交互、辅助交互的发展过程,朝自然交互方向迭代的方式是循序渐进,与苹果呈现出不同的交互风格。
苹果和Meta作为两大巨头,做出有差异的交互选择,将影响业内厂商后续的选择与定位,VR交互将进入以彩色视频透视为标配的多模态交互时期,多种组合下的交互会共存。
抛弃手柄的交互选择让Vision
Pro失去很多复杂操作的可能以及知觉反馈,尤其在6DoF重度VR游戏上,这也代表着苹果的内容重心不在VR游戏,而是更希望先与已有硬件系统打通,共享移动互联网时代的内容,基于彩色视频透视的AR或会成为苹果更重要的需求方向。表:苹果、Meta的交互选择Meta苹果交互选择VR/AR/MR交互工具6DoF手柄为主,自然交互为辅MR(支持彩色视频透视)自然交互,未配备手柄MR(支持彩色视频透视)语音、裸手交互、眼动追踪基础操作、少部分游戏音效+视觉光线变化6DOF手柄裸手交互
(语音、眼动追踪)基础操作,少部分游戏音效游戏、基础操作交互反馈优点震动反馈+音效交互精准,能完成复杂交互操作,手部可有真实反馈交互简化,纯自然交互手柄缺乏便携性、通用性,学习成本高,操作相对复杂,裸手交互准确性与
精准度待确定,适用于简单操作,操作手势有限,无震动反馈,游戏缺点延时有提升空间需另配手柄当前主打场景生态游戏为主,办公、观影为辅全新VR生态四大场景:视频、办公、游戏、居家已有苹果生态生态优势已完成Quest硬件+Quest内容平台VR生态搭建与成熟的苹果生态打通MR产品资料:Wellsenn
XR,长江证券研究所%%17%%%%%%02
显示方案:Micro
OLED显示技术
目前VR主流的显示模组分为Micro
OLED
(硅基OLED)和Fast-LCD两种显示技术。Micro
OLED微显示器件具有OLED自发光、薄、轻、视角大、响应时间短、发光效率高等优异特性,而且更容易实现高
PPI、体积小、易于携带、功耗低等应用效果,特别适合应用于近眼显示设备。除苹果外,Meta也可能将MicroOLED技术用于第二代Quest
Pro,MicroOLED在虚拟现实中渗透率有望快速提升。图:LCD技术已经相当成熟,且成本低廉Mrico-OLED是一种新型高级微显示技术,具备出色的色彩表现和对比度图:图:三种显示技术对比图:2017-2023年VR显示技术演变趋势LCD背光低-中等慢(毫秒)低-中等长OLED发射光高Micro
OLED发射光高显示类型对比度响应时间功率快(微秒)中等快(微秒)高生命周期工作温度是否需要封装亮度中等中等(-40)~100℃
(-30)~85℃
(-50)~80℃否中等低是是高高低高中等高灵敏度技术成熟度成本高中等中等低资料:Medium,长江证券研究所%%18%%%%%02
光学方案:pancake
VR光学经历了非球面透镜、菲涅尔透镜和Pancake方案三个阶段,目前菲涅尔透镜是主流方案,但随着VR在消费级市场逐步渗透和起量,C端消费者对VR的轻薄、以及成像质量、佩戴体验提出了更高的要求,折叠光路原理的Pancake的方案以轻薄、优秀的成像质量以及逐步成熟的量产工艺,逐渐成为消费级VR光学的发展和进化方向。
苹果MR头显将搭载3P
Pancake光学方案与眼球+手部追踪交互方式等核心技术,可以实现突破性系统级交互、隔空打字以及基于FaceTime的先进视频会议等功能,并允许用户用眼神和裸手操控取代操控杆。
Pancake光学的关键工艺是贴膜,反射偏振膜和1/4相位延时片的质量、以及贴膜的工艺是成像质量的关键因素,同时离不开检测设备进行反馈和校准,需要进行功能检测和外观检测。图:Pancake光学方案具体工作原理Pancake模组加工流程图:光学设计透镜加工镀/贴膜组装封装检测调整点亮检验图:Pancake光学方案分类单片式两片式如Quest
pro多片式如苹果MR资料:
Wellsenn
XR,长江证券研究所%%19%%%%%%02
苹果MR设备硬件成本拆分及供应商梳理表:苹果MR设备硬件成本拆分及供应链梳理(预估)分类器件名称主处理器协处理器ROM规格型号基于M2系列视觉图像处理专用芯片UFS4.0512GLPDDR512GWiFi
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