虚拟现实产品销量十年内或超手机 AR与VR销量比望91反转
最近，虚拟现实概念受到市场强烈追捧，并且一度被认为是可能取代手机的下一代移动交互硬件。抛开炒作的情绪，先看看客观的分析，证通社获悉的一组数据值得深入探讨。据悉，2021年VR头戴式显示器的全球出货量达1095万台。进入2022年一季度增长势头更盛，全球出货量同比增长了241.6%。另外，2022年上半年，中国VR市场零售额突破8亿元，同比增长81%。更值得关注的是，国产品牌Rokid推出的Rokid Air成为全球首款销量突破3000台的消费类AR产品。
Rokid 致力于AR眼镜等软硬件产品的研发的企业，此前已获得包括淡马锡、IDG资本、瑞士信贷、海通证券、元璟资本在内的多家机构投资。各方巨头不断入局，VR/AR产品不断推出，技术不断创新，有专家甚至认为10年内，XR类产品销量就可以赶超智能手机。新一波浪潮就在眼前，但是具体什么样的产品和技术路线才是最终赢家，谁会成为下一个苹果和特斯拉？核心的瓶颈和机会在哪里？
VR、AR、MR，谁才是未来？
XR（Extended Reality），中文名为扩展现实，是指将现实与虚拟结合起来进行人机互动的可穿戴设备，目前主流的XR包括了VR 虚拟现实、AR增强现实、MR混合现实等。 VR虚拟现实技术遮挡了所有视线，创造了完全的虚拟环境，通过VR头显可以体验3D虚拟沉浸感。AR增强现实技术通过在现实世界中叠加图像、全息影像将虚拟物体与现实世界结合起来。MR混合现实介于增强现实和虚拟现实之间，模糊了虚拟和现实的界限，在现实世界中融入了数字虚拟对象进行交互，在虚拟世界中现实物体又以虚拟现实出现。
VR是最早出现的，也是目前应用相对最为广泛的一类。2015年曾被很多人誉为VR的元年，Facebook前一年20亿美元虚拟现实公司Oculus，随后曾有实力比肩苹果手机的HTC，日本大厂索尼、任天堂纷纷押注VR。但受制于应用场景单一，设备舒适度差，软件生态不完善等问题，预期中的VR狂潮并没有到来。不过，新的拐点正在出现。2020年9月，Facebook发布了划时代的Oculus Quest2，舒适性提升，价格更亲民，内容更丰富，销量也迅速攀升。数据显示，Quest 2去年累计销量已突破1000万台。SONY的PSVR，销量也突破了500万台大关。国内方面，2021年，字节以90亿元收购VR品牌Pico，与DPVR、iQIYI、创维组成国产VR品牌第一梯队。
进入2022年，XR设备仍然以VR为主，且呈现出Oculus一家独大局面，预计2022年Quest 2的出货量将达到1200万。苹果预计将在2023年初推出其首款头戴式设备，据说下一代机型正在研发中。谷歌正在研发一款名为Iris的护目镜。关于未来哪种技术占主流，主流观点仍偏向与AR/MR。罗永浩评价称，做为下一代计算平台的AR更有未来，而VR的量级天花板就是游戏机的出货量，即是每年五千万台，加上VR的社交属性，每年一两亿的出货量就到头了。部分市场调研机构预测，目前VR与AR销量9:1的情况将来会倒转，即VR与AR销量将为1:9，AR/MR虚拟与现实融合产品比VR的封闭产品应用更广。IDC的专家认为，十年内头戴式设备的销量可能会与成熟市场上的智能手机销量相匹敌。东吴证券的研报指出，XR比PC/手机拥有更多维度的展示能力，信息呈现方式也更加便捷，主流形态也会从VR、AR发展到MR，最终将会取代智能手机的地位。
VR、AR/MR的技术难点在哪里？
根据安信的研究报告，虚拟现实涉及到一系列的关键技术，其中一部分涉及硬件，例如近眼显示、感知互动，另外一些涉及软件，例如渲染、通讯、内容。硬件经过了多年的发展，有多种解决方案，其主要的目标和方向是一致的，就是尽可能舒适（轻量化）的前提下提升功能性（沉浸/感知交互）。
1、光学方案
以VR来看，目前Oculus头戴一体机占据了8成以上的份额，可谓主流路线。从其对其产品拆解分析来看，据华经产业研究院 2021 年数据，显示屏、芯片、光学器件占据了 VR 一体机的主要成本，分别占比约 33.9%、43.7%、5.5%。这里有一个特别值得注意的点，是技术趋势可能带来的变异点，也是AR与VR的差异点，光学方案。因为光学方案是产品最终体验最重要的一环，未来技术路线变化可能导致在总成本中占比大幅提升。
VR是不透光的，要实现小体积、轻重量，要求镜片的焦距要尽可能短，镜片的厚度要尽可能薄。对传统透镜来说，小焦距和 薄镜片是不能兼容的，因此需要新的技术来解决这个矛盾。普通的透镜成像受焦距限制无法减重。 现在主流设备采用菲涅尔透镜成像（Pico neo3和Oculus Quest 2等），成像质量还有待提高，且轻薄化受限。而未来要发布的新款或高端设备，则主要采取Pancake折叠光路图像成像方案，光线在镜片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返，进一步压缩了模组厚度，提升了用户的舒适度和沉浸感，当然，技术难度大，成本显著提高。
对于AR，由于AR需要看到现实世界，又要看到虚拟世界，对显示模块、光学模块以及定位模块的要求都很高。此前的技术很难兼顾重量、显示效果和价格，主要应用场景在ToB端，消费级产品的发展较VR要缓慢很多。 目前看来，多种方案被采用，即曲面镜、离轴光学、共轴空导（即Birdbath方案）、光波导等。
光波导方案是通过光的全反射原理，实现光在光路中的传输，损耗较小，所需空间小（最典型的光波导应用即光纤），能够大大减薄镜片的厚度（重量），是AR迈向轻薄化的技术路径。但是由于其生产复杂、成本较高，不同颜色光折射率不同，产生彩虹效应，光学设计难度高，是代表未来的方向。
共轴空导(BB方案)则是把来自显示源的光线投射至45度角的分光镜，分光镜允许光线部分反射到凹面镜合成视觉图像，其特点是视场角大（51度）、重量轻（单模组10g以内，分体式眼镜低至60g左右）、全树脂材质（抗摔性能好），性价比高（明显低于两种波导方案），虽然光学系统的实景透过率低于波导方案、但基于更高的虚景效率可以不用前方加墨色挡片使得整机的实景透过率与已量产的波导整机相当，是当较可行的方案。
实际应用上，还有一个涉及光学的重要元素容易被忽略，那就是光学产品的视光属性。
目前的AR产品以眼镜形态为主，首先是一款眼镜，再是一款电子设备，它有着天然的视光矫正属性，需要专业的服务支撑。前述全球销量首破3万台的Rokid Air ，跟A股眼镜龙头博士眼镜达成生态合作伙伴，就是在视光环节补强。博士眼镜这类专业服务商的验配功能，承载着完成AR眼镜或者智能眼镜销售的“最后一公里”的职能。博士眼镜除了线下近500 家直营门店可以作为向消费者的展示 AR、VR 产品的入口外，全国布局有多个视光中心，在AR领域更是野心勃勃。2019年博士眼镜与华为建立合作关系，成为其智能眼镜产品在线下眼镜零售渠道的独家合作商。2022 年 5 月，公司和雷鸟创新成立联合实验室，依托双方既有的研发团队，围绕人体佩戴工学、光波导 AR 眼镜的近视解决方案进行研发攻关，探索近视镜与光波导 AR 眼镜的最佳融合方案。
当然在光学方案上，水晶光电布局反射光波导、衍射光波导和Birdbath三条技术路径，在每条技术路径上，公司称都能提供核心的元器件、成像模组和全套解决方案。联创电子具备AR几何光波导技术，VR、AR光电组件相关研发设计、制作及测试经验，客户包括Magic Leap、Leap motion、Jabil等。福晶科技是国内非线性光学晶体材料龙头，公司称部分光学元件产品可用于AR/VR设备。
2、显示方案
XR与电视和手机相比，需要更快的刷新率与像素密度（PPI），由于光学镜片的光损失，显示屏还需要更高的亮度和对比度。早期的分体式 VR 屏幕多采用 OLED 技术，其在刷新率上具有优势，但缺点是纱窗效应明显，且成本较高。LCD屏幕的次像素间距比OLED 要小，纱窗效应减轻很多，同时改良后的Fast-LCD 技术使用全新液晶材料（铁电液晶材料）与超速驱动技术可以有效提升刷新率至75-90Hz，成为现阶段VR产品的主要解决方案，但仍存在PPI不足、对比度较低等不利因素。总体看，微显示技术是未来XR显示的发展趋势之一，微显示主流技术路线包括LCOS、Micro-OLED和Micro-LED微显示技术等。
早期设备主要采用LCOS（Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶技术）。LCOS较容易实现高分辨率的显示结构，反射式成像也不会因光线穿透面板而大幅降低光利用率，但缺点是功耗高。 Micro-OLED技术可实现超高分辨率及刷新率、低延时、体积小、功耗低等优异特性，但有两个明显的缺点，一是亮度不够，这一点尤其不适合AR在室外场景的需求，二是成本太高。 Micro-LED技术是将LED的发光单元进行薄膜化、微小化和阵列化，显示寿命更长，亮度满足AR要求，但在巨量转移和色彩密度上还有不足。
还有一种技术路线，即2022年5月JDI 开发的全球首款无掩模沉积 + 光刻 OLED技术（eLEAP技术）它克服了当前 OLED 和 LCD 显示技术的弱点，将发射效率提高 2 倍，峰值亮度提高 2 倍，寿命提高 3 倍。不过上述所有的技术路线都是硅基的，除了成本高之外，最重要的缺憾是无法做成透明设计。未来，以透明发光材料+玻璃基本的组合，构建透明直显，或许助力AR完成终极突破。
国内企业方面，除京东方、TCL、深天马等龙头外，易天股份稳步推进miniLED相关设备的研发、生产与销售，部分设备已形成订单。公司偏光片贴附系列设备等产品可用于VR相关显示屏的模组组装。维信诺参股公司成都辰显已建成大陆首条从驱动背板、巨量转移到模组全覆盖的Micro-LED中试线，实现1.84英寸穿戴、12.7 英寸TV拼接屏样品的点亮。瑞丰光电Mini LED、红外传感等技术已应用到VR领域。鸿利智汇称公司约8成Mini LED产能为背光产品，正向国外VR客户进行批量供货。深科达3.6亿元募资获通过，将扩大Mini/Micro LED等设备产能。弘信电子则表示VR/AR对于Mini LED用FPC有明确大量需求，公司该类产品处于供不应求的状态，未来随着VR/AR产品的普及将进一步加大。
3、交互方案
传感器是XR产品感知用户动作并实现功能反馈的核心部件。目前，VR类设备中的传感器主要包括大类IMU传感器、动作捕捉传感器、以及接近传感器、触控板用的电容感应传感器等。另外AR设备眼球追踪用到的红外摄像头，及实现手势识别、AR交互功能的传感器等可能会被应用在未来的VR设备中。
最值得说一说的是 IMU传感器，即惯性传感器。IMU包括加速度传感器、陀螺仪和地磁传感器，这些传感器主要用于捕捉头部运动，特别是转动。在使用VR设备时，使用者在虚拟世界的物理信息，主要是头部的朝向姿态及所处的物理位置。IMU可根据DOF的不同来加以区分，DOF即自由度。3DOF的AR眼镜或VR设备可以检测到头部向不同方向的自由转动，但是不能检测到头部的前后左右的空间位移。6DOF的VR/AR设备，则除了检测头部的转动带来的视野角度变化外，还能够检测到由于身体移动带来的上下前后左右位移的变化。3DOF可以用来看VR电影，要达到玩游戏时与场景中的交互，则需要能够支持6DOF的VR设备。 此前曝光的苹果VR手套就是基于IMU，由智能织物构成并可检测手指运动。
目前IMU等传感器主要由博世、意法半导体等提供。赛微电子称公司的北京FAB3自主掌握与通信射频、惯性IMU、硅麦等器件相关的MEMS工艺技术专利。另外，奥飞娱乐的参股公司诺亦腾是具有国际竞争力的智能感知与沉浸式交互技术创新者。