2022年VRAR行业发展机遇分析 AR近眼显示方案与VR存在差异

1、VRAR：元宇宙硬件载体，迎来发展新机遇

VR/AR 设备是元宇宙的硬件载体。互联网至今已经历了PC互联网、移动互联网两大阶段，而 Metaverse 元宇宙被认为是互联网的下一代形态，旨在构建一个持久的虚拟共享空间，同时保持对现实世界的感知。全真互联网时代，即元宇宙时代将以 3D 内容为主要信息形式、以VR/AR设备为核心硬件终端。在 VR/AR、5G 通讯技术、云计算、AI、区块链等支撑性技术加持下，元宇宙产业将持续发展壮大，VR/AR 作为元宇宙的核心硬件终端，将为相关电子产业链环节创造增量空间。

VR、AR 存在技术原理上的区别，MR 强调虚拟与真实世界的实时交互。技术原理使 VR（Virtual Reality，虚拟现实）与AR（AugmentedReality，增强现实）相区别，VR 通过计算机绘制虚拟图像，显示方面强调画面逼真、高清晰度，AR 则要求计算机基于对现实世界的理解绘制虚拟图像，显示方面强调与现实交互。共性方面，VR 和AR 均服务于用户的虚拟体验，在图像渲染、网络传输、内容制作、感知交互等底层技术方面存在共性。

MR（Mixed Reality，混合现实）将真实实体与虚拟信息进行实时混合、互动，是 AR 技术的升级形式，XR（Extended Reality，扩展现实）指所有由计算机技术和可穿戴设备产生的真实与虚拟结合的环境和人机交互，包括 VR、AR、MR 等所有实现形式，最终效果为令用户混淆虚实。

VR 加速 2C 端游戏领域渗透，当前 AR 主要面向2B应用。VR/AR市场增长方面，目前 VR 头显的功能定位集中于作为电视、游戏机等传统文娱平台的产品演进形态，伴随高性价比 Oculus Quest 2 产品价格下探至299美元的消费级水平，VR 头显开启 2C 端渗透。而受限于主流AR头显产品在成本价格、沉浸度、佩戴舒适度等方面尚未达到消费级水平，AR头显暂未有爆款消费级应用出现，目前落地场景集中在汽车、医疗、军工、教育等2B 端市场，应用方案大多作为一种工具以解决客户痛点并提高效率。

根据 VR 陀螺研究院统计数据，2021 年VR、AR头显出货量分别达到1110 万台、57 万台，分别同比增长 66%、43%。未来，VR/AR应用将走向社交、元宇宙，成为下一代通用技术设备。根据IDC数据，2020年全球VR/AR 市场规模约为 188 亿美元，同比增长78.5%。根据ABI、TrendForce、Super Data 预测，2025 年 VR 市场规模将达到1410亿美元。

2、Oculus Quest 2、Hololens 2 分别主导VR、AR头显市场

VR 头显： Oculus Quest 2 主导市场，21 年新品实现视觉效果优化。

Oculus Quest 2 累计销量超过 1500 万台，Steam平台份额增至47.9%。（1）根据 VR 陀螺统计数据，2021 年Oculus Quest 2 销量达880万台，截至 2022 年 5 月其累计销量已超过1500 万台。（2）2022年5月份SteamVR 分 布 情 况 ： Oculus （ 66.39%）、Valve （15.79%）、HTC（ 10.62% ）、 Windows MR 系 列 （ 4.58%）、Pico （0.67%）、Pimax（0.3%）。

Oculus 2020 年停售 PC VR，Quest 产品迭代重视显示效果升级。

（1）Rift 系列 PC VR：由 Rift 迭代至Rift S，显示方面，屏幕由OLED更换为 LCD，单眼像素提升至之前的 1.4 倍，同时为避免提升对硬件的依赖，刷新率降低至 80Hz。感知交互方面，Rift S 开始支持5摄Inside-out追踪、头手双 6DOF。但 2020 年 Meta 宣布停售Rift 产品，标志其开始聚焦一体机产品（通过 Oculus Link 和 Air Link，Quest 系列同样可与PC相连）。

（2）Quest 系列一体机：2020 年 9 月上市的高性价比OculusQuest2以299 美元的价格达到 VR 头显消费级水平，同时实现分辨率、刷新率、芯片算力等关键性能指标的提升。整体而言，Oculus Quest 新品迭代聚焦显示效果的升级：Quest 2 单眼分辨率为1832*1920，材质为LCD（次像素采用标准 RGB 排列），相较 Quest 单眼1440*1600，材质为OLED（次像素采用 PenTile 排列，近距离观看时不如标准RGB排列的细腻），屏幕PPI 和实际显示效果均有所提升，LCD 屏幕的应用使Quest 2清晰度更高、功耗更低，但同时带来屏幕拖影等劣势。同时，Quest 2搭载高通骁龙XR2 芯片，实现最高支持分辨率、屏幕刷新率的升级。

一体机是 VR 设备主流形态，PC VR 主打高端游戏玩家市场。（1）VR一体机：以 2019 年 Oculus 发布第一代 6DOF VR 一体机Quest 为起点，独立算力、独立显示、独立内容平台的 VR 一体机开始成为VR设备主流形态，2021 年有 Pico Neo 3、爱奇艺奇遇3、Nolo Sonic、HTCViveFocus3 等一体机新品发布。结合上文的 Steam 平台VR头显设备份额数据，Oculus Quest 2 串流用户已占据 Steam VR 用户近半数份额，预计未来一体机仍将主导 VR 头显市场，并有望挤占PC VR 份额。（2）PCVR：PCVR 以高算力优势坐拥高质量运行的游戏内容，主打高端和重度游戏玩家市场，2021 年原有产品系列继续更新迭代，惠普Reverb G2推出眼动追踪版本、HTC 更新 Vive Pro 2，2022 年索尼也将发布基于PS5的第二代PSVR 2 产品。

硅基 OLED、Pancake 等优化视觉效果的新一代技术开始上机。（1）以Pico Neo 3 为例，定价 2000-3000 元的VR 头显已普遍实现4K分辨率、90Hz 刷新率、头手 6DOF 规格。（2）Vive Pro 2、ViveFocus3搭载FAST-LCD 屏幕实现双眼 5K 分辨率，引入了HTC的定制双堆叠镜头设计，支持 120°视场角，不会出现边缘失真或模糊，并支持IPD调节，高配置也使 HTC 新品定价较高。其中 Vive Focus 3 主要面向2B端市场，内置的Vive Business 应用商店内均为商用软件。（3）以arpara5KVR一体机为例，其搭载 Micro OLED 屏幕实现 5K 像素，使用Pancake光学方案实现头显轻薄化，能够实现视觉效果优化的新一代显示、光学技术开始上机。

AR 头显：微软 Hololens 2 主导市场，苹果持续布局MR生态

由于 AR 头显聚焦的商用市场更注重硬软件整合效益，故主导商业系统、软件及平台的厂商更优势。微软 Hololens 2 已成为AR头显主流产品：（1）技术规格方面，HoloLens 2 采用骁龙 850 计算平台，能够提供2-3小时的电池续航，提供手部追踪、眼部追踪、语音命令、空间映射、混合现实捕捉、6DoF 追踪等功能，从而实现通过渲染高清全息影像，在真实世界之上叠加数字影像。（2）应用方面，HoloLens 2 适用于制造业、创新零售业、医疗健康、军事等多领域。微软于 2021 年H1 获得高达219亿美元的HoloLens 2 订单，将向美军提供至少 12 万套军规级HoloLens2。美国陆军表示，已与微软签订了订单合同，授权军规级HoloLens 2从快速原型开发阶段转向量产和快速实战测试阶段。

消费电子“重新定义者”苹果持续布局MR 生态。苹果于近年频频公布MR 产品相关专利，涉及光波导、眼动追踪、头戴设备设计、下游应用等多领域，技术积累丰富。同时持续布局软、硬件版图，硬件方面，2015年收购 AR 初创公司 Metaio，2017 年、2018 年先后收购AR初创公司Vrvana、AR 眼镜镜片公司 Akonia；于2010 年开始陆续收购面部识别、动作捕捉、全息光波导等 VR&AR 相关核心技术公司。软件方面，2015年收购 Metaio 旗下 AR SDK 等软件技术，后推出ARKit 开发平台并不断更新，2017 年就在苹果 APP Store 上线超4000 款AR应用。作为智能手机、TWS 耳机领域的“重新定义者”，苹果入局有望领导VR/AR设备明晰市场定位、带动产业完成快速渗透。

3、光学显示、感知交互等环节技术革新，为国内电子厂商带来增量

3.1、光学显示：Pancake、光波导方案上机，MicroLED待量产

五大 VR 视觉性能指标均存在一定优化空间，需依赖光学透镜、显示屏技术的精进来解决。影响 VR 头显视觉上沉浸体验感的指标主要包括视场角、焦距、分辨率、帧间时延、帧内时延五大指标，其中，视场角决定视野范围，自动变焦技术能减少成像不清晰与眼疲劳体验，分辨率不足会导致纱窗效应，帧间时延决定画面连续度，帧内时延决定画面是否拖影。

VR 显示屏方面，Fast-LCD 是主流，硅基OLED或MicroLED是趋势。目前 Fast-LCD 凭借性价比优势已成为主流显示屏技术，具体而言，相较上一代 AMOLED 技术，Fast-LCD 在分辨率、刷新率等主要性能指标上均具有优势，且单机成本显著低于 AMOLED，目前实现双眼4K像素较成熟的方案大多采用 Fast-LCD 显示屏。

硅基 OLED（OLEDoS）或 MicroLED 将成为下一代VR头显显示屏技术，二者在主要性能指标上均较 Fast-LCD 有显著改善，但受限制造工艺尚不成熟，目前成本较高。2021 年的 arpara 5K VR 一体机新品，通过搭配两块 1.03 英寸的单眼 2560*2560 分辨率的硅基OLED屏幕，实现双眼5K分辨率。

AR 近眼显示方案与 VR 存在差异，由图像源器件和显示光学器件两部分组成。图像源器件负责产生图像并将图像投射到显示光学器件中，显示光学器件负责将图像反射到用户眼镜中。显示光学器件的不同是区分AR光学环节的关键部分，显示光学器件包括棱镜、自由曲面、Birdbath、光波导等，目前呈现由自由曲面、Birdbath 向光波导演进的趋势。由于光波导镜片光学效率很低，因而需要搭配 LCOS、DLP、MicroLED这些高亮度的图像源器件，自由曲面、Birdbath 光学方案可搭配OLED屏幕。根据Yole预测，DLP、LCOS 将在未来 5 年占据60-80%的AR显示器件份额，待MicroLED 技术成熟后再逐渐被替代。

AR 显示光学器件方面，Birdbath 适配2C 端AR市场。Birdbath光学设计使显示源光线分别经过分光镜、凹面合成器反射，从而将光线导向眼睛。Birdbath 因设计难度低、成本低成为消费级AR 的首选，2021年有RokidAir、Nreal Air、TCL NXTWEAR G 采用Birdbath 光学方案. 自由曲面光学设计使光线直接射至凹面合成器从而反射回眼内,自由曲面显示效果、光效性能优异，但量产难以保证较高精度而导致真实世界扭曲和水波纹样畸变。

光波导技术因其轻薄、对外界光线的高穿透特性，将成为下一代主流光学方案。光波导的传输原理是在不同折射率的介质分界面上,电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播，波导使AR眼镜的光学环节可以移到额头顶部或侧面，降低对外界光线的阻挡。

光波导总体上可以分为几何光波导（Geometric Waveguide）和衍射光波导（Diffractive Waveguide）两种，二者工作原理不同。几何光波导运用传统几何光学设计理念，通过阵列反射镜堆叠实现图像的输出和动眼框的扩大，衍射光波导又包括利用光刻技术制造的表面浮雕光栅波导(SurfaceRelief Grating)和基于全息干涉技术制造的全息体光栅波导(VolumetricHolographic Grating)。

几何光波导技术制造工艺繁冗，可量产性和良率均较差，衍射光波导在设计和成产上更具灵活性，其中又以表面浮雕光栅波导最具成熟量产条件，已上市的流 AR 眼镜产品 HoloLens 2、Magic Leap One均采用该技术。同时，2021 年小米、OPPO、Snap、Rokid、影目等多家厂商的AR眼镜新品采用光波导方案。

3.2、感知交互：Inside-out、头手 6DOF 成标配，眼球追踪是技术热点

VR 头显的感知交互技术主要包括空间定位、交互两大类，空间定位用以确定设备位置和运动轨迹，交互用以识别用户动作并形成输入。

空间定位方面，Inside-out 凭借无需外设的便携性成为主流。Outside-in工作原理为通过外置设备发出扫描光线 360°覆盖用户活动范围，头显捕捉光线并将感知光线的时间间隔转化为角度/坐标，从而计算用户位置。Inside-out 工作原理为利用头显摄像头检测外部环境，并配合惯性传感器、使用视觉算法（SLAM）计算用户的空间位置数据。

Inside-out 相较 Outside-in 存在精度和追踪范围上的劣势，但因Inside-out无需外置设备的便捷性更加适配娱乐应用，已成为约90%VR头显选择的主流空间定位方案。

交互方面，语音、手势交互是主流技术，眼球追踪技术是大厂布局热点。VR 设备的交互方式可以分为手柄、语音、手势、眼动和脑机五大类，其中手柄交互是目前 VR 头显设备均在使用的技术，另外分别有约75%、25%的 VR 设备支持语音、手势交互，眼球追踪是大厂正在大力布局的热点技术，而脑机交互仍处于实验室阶段。

（1）手势交互：手柄 6DOF 交互功能有视觉、超声波、电磁波等方案，Oculus Quest 2 采用的基于计算机视觉的手柄6DOF 追踪方案是利用VR头显上的摄像头实现的，随后 Pico Neo 3、爱奇艺奇遇3、HTCVIVEFocus 3 等均相继采用该方案。

（2）眼球追踪技术：眼球追踪技术可以主要分为侵入式和摄像头式两类，侵入式需要 VR 用户佩戴类似于隐形眼镜的设备以判断眼球移动，该方法准确度较高，但缺点在于会影响用户的用眼体验；摄像头式的工作原理是通过红外线和摄像头不断采样来分析眼球移动，准确度低于侵入式。目前眼球交互仍然存在精确度低与体验感不佳的问题，但大厂布局眼球追踪技术旨在实现其衍生作用，一方面，注视点渲染可降低GPU压力和渲染延迟，提升帧率，降低眩晕感；另一方面，帮助实现动态调节瞳距或焦距，提升清晰度同时缓解眼疲劳。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）