圖片來源 @視覺中國
钛媒體注:本文來源于微信公衆号億歐網(ID: i-yiou ),作者 | 黃開心,編輯 | 常亮,钛媒體經授權發布。
2022 年可以說是 " 消費電子的寒冬 ":智能手機性能觸達天花闆,再難做出突破性創新;全球經濟衰退,消費者購買需求大幅下降,手機和 PC 行業普遍經曆了幾乎一整年的銷量下滑。
市場調研機構 Canalys 發布最近數據,2022 年全球智能手機大盤出貨同比下滑 11%,其中 Q4 跌幅較 Q2、Q3 進一步加深,至 17%。全球個人電腦出貨量下降 16%。
手機和 PC 的慘淡,構成了過去一年消費電子行業最艱難的生存圖景。與此同時,曾被寄予厚望成為下一代智能終端的 VR/AR,在疫情的宏觀環境和漲價雙重因素疊加下也進入沉寂。IDC 預計,2022 年全球 AR 和 VR 頭顯全球出貨量為 970 萬台,較 2021 年同比下降 12.8%。
作為全球 VR 市場的領頭羊,Meta Quest 由于漲價直接帶崩了 2022 全球 VR 市場及供應鍊,紮克伯格的裁員公開信則是給 VR 市場的未來蒙上了一層陰影。
寒冬的盡頭,VR 複興還有多遠?2023 年會是 VR 爆發的前夜嗎?
行業回春有望,技術仍有突破空間,量産暫存掣肘
VR/AR 行業在過去幾年,既有高光時刻,也有沉寂之時。經曆了 2022 年的寒冬之後,眼下全球 VR/AR 設備可謂 " 百花齊放 "、" 百家争鳴 "。
2023 年 1 月,全球科技巨頭彙聚在美國舉辦的國際消費電子展(CES),VR 頭戴設備成為焦點,各家産品接踵曝光。
此外,蘋果傳聞已久的頭顯設備新細節也浮出水面,在光學方案、操作系統、顯示屏、交互功能等環節使用較高配置,屏幕規格、攝像頭數量和芯片能力均優于 Quest Pro,有望成為颠覆性産品。
随着一衆廠商陸續入局 VR 設備制造,2023 年 VR 行業将迎來新一輪産業變革,硬件叠代速度大大加快,市場有望再次活躍,推動全行業技術升級和出貨量持續提升。
VR 頭顯所包含的關鍵元器件主要有光學、顯示、芯片及交互等模塊。從近期發布或待出的熱門 VR 頭顯性能參數來看,此輪硬件技術叠代主要集中在光學方案和屏幕方案上,硬件形态和技術路徑趨于統一。
在硬件的技術方案上,Pancake(超短焦)光學方案正逐步替代菲涅爾透鏡,成為新一代 VR 頭顯首選,Micro LED 顯示屏的技術叠代方向清晰,高通 XR2 成為主力芯片。從産品形态來看,除了智能終端廠商如索尼、華為對原有分體式 VR 産品系列叠代,具備獨立算力、顯示和交互的一體式 VR 頭顯成為 VR 主流形态。
技術叠代路徑的趨同,一方面在供給側有助于上遊核心零部件統一規格,加速産業鍊成熟供應,并降低零部件及整機生産成本。另一方面,在需求側,硬件升級帶動産品體驗升級,成本降低助力新頭顯價格下降,有望進一步提升消費級市場的滲透率。
盡管硬件端實現了性能躍升,但 VR 頭顯的沉浸感、交互性和舒适性仍待提升。在電商平台一些知名産品的評論區中,仍能看到消費者在體驗設備時存在的 " 眩暈 "、" 視覺疲勞 "、" 沉重 " 等負面感受。佩戴不适由多種因素造成,低真實度、流暢度差以及動作和視覺的割裂均會導緻眩暈和視覺疲勞。
光學系統是實現近距離成像的重要模組,是 VR 與手機等 2D 屏幕的主要區别,也是影響沉浸感和舒适性的重要因素。
光學系統
Pancake(超短焦)光學方案,簡單來說就是通過偏振膜将光路壓縮折疊,使光線在更窄的空間穿越同樣的距離,減少光學模組厚度,實現一體機的輕薄化,大幅提升佩戴舒适性。目前,玉晶光電、舜宇光學、歌爾股份等廠商在超短焦透鏡領域研發水平趨于成熟,以較高良率大規模量産,以優秀制造水平赢得包括 Meta Quest、蘋果 Reality、Pico 等主要 VR 廠商訂單。
雖然超短焦的性能大幅優于菲涅爾透鏡,但在技術和量産制造上仍存在缺陷:首先超短焦多次反射折射會造成 50% 左右的光路損耗,需要搭配高亮度顯示屏如 Micro OLED/LED,以彌補低光效的特點。其次需要偏振膜來解決造成的重影問題,但偏振膜在材料、精密加工等方面的門檻較高,加上多片鏡片貼合難度大,導緻超短焦量産良品率較低,生産成本居高不下。
目前,國内 VR 産業鍊的整體建設較為完善,但在先進設計方案所需要的個别元件上的生産布局仍有欠缺,達标的高質量光學膜生産廠商較少且成本較高,因此市場至今仍由少數國外廠商主導,例如 3M 掌握核心材料偏振膜,已經實現偏振片壟斷。
與 VR 相比,AR 的技術成熟度較低,這是 AR 頭顯作為 C 端設備滲透的主要阻礙。AR 在面臨與 VR 相同技術難點的同時,還需滿足兩個特性:一方面,AR 形狀趨于更輕量和小型化的日常眼鏡,對光學模組的厚度和重量要求更高;另一方面,AR 要确保虛拟信息與真實圖像的精準疊加,對顯示屏的成像質量以及模組透光性指标提出更高的要求。
在衆多光學方案中,光波導技術因顯示性能優越、不受視場角和體積的平衡限制,成為未來 AR 的必然選擇。近年來已經有多款搭載光波導的先進 AR 眼鏡落地,例如 2021 年 Rokid、亮風台、小米等推出的 8 款 AR 眼鏡。一旦光波導技術能夠突破瓶頸,達到量産能力,将有望實現快速滲透。
超短焦的光學系統需要搭配高亮度顯示屏如 Micro OLED/LED,以彌補低光效的特點,進而發揮 1+1>2 的作用。
顯示系統
顯示屏的清晰度和視覺暫留是影響沉浸感的重要指标。一般來說,圖像的分辨率和像素密度越高,圖像越清晰;視覺暫存指标又稱 " 餘晖效應 ",即在光停止後,視網膜産生的視覺仍保留一段時間的現象,這是用戶眩暈問題出現的重要原因之一。提高刷新率和降低響應時間能夠減少畫面重影,提升畫面流暢度,避免用戶注意力被分散。
目前,Fast LCD 和 Micro OLED 已進入量産階段,而 Micro LED 成為業界期待的下一代顯示技術。Micro LED 在具備高分辨率、高 PPI、高刷新率和高對比度等優點的同時,進一步提升了功耗、色域、響應時間等性能。
當前用于 XR 的 Micro LED 制造工藝面臨技術瓶頸,尚處于研發階段,短期難以規模量産。但已有諸多行業巨頭紛紛投資或收購該領域初創公司,如蘋果 、Meta、谷歌、英特爾等。
如果說光學系統和顯示屏是在視覺維度使用戶産生 " 身臨其境 " 之感,那麼傳感交互技術則通過提供多維感官體驗,實現更高層級的交互性和更深層次的沉浸感。
傳感交互
每一代計算機終端都有屬于自己的交互方式,就像 PC 上的 " 鼠标 + 鍵盤 "、智能手機 " 觸控 + 語音 " 的标準輸入模式,VR 也需要确立成熟的人機交互方式。不同于智能手機的二維屏幕,VR 的感知交互能提供聽覺、觸覺、觸覺等多維感官體驗,使人産生 " 身臨其境 " 之感。追蹤定位是 VR 沉浸體驗的關鍵技術,也是最基礎的交互技術,目前已成為主流 VR 頭顯的标配。
單一的交互方式無法滿足深度沉浸的需求,近年推出的主流頭顯紛紛加入了手勢追蹤、眼動追蹤功能。目前 VR 主要的手部交互方案是手柄,但現有手柄方案存在動作受限制和額外配件成本問題。此外,手勢交互技術無法實現壓力、震動、握力等觸覺反饋,為彌補這一重大缺陷,廠商進一步優化手柄,或推出觸覺手套、肌電手環等 VR 手部配件方案,例如索尼 PS5 專用 VR 手柄搭載自适應扳機,模拟拉弓和射擊等的按壓張力,并可提供不同紋理觸感,模拟環境變化。
觸覺手套是目前最能模拟細微觸覺的設備之一,但現有手套材料厚重且價格昂貴,如何在保證精準定位和觸覺反饋的同時,具備普通手套便攜、輕薄、柔軟的特性,是觸覺手套向消費級場景落地改進的關鍵。
眼動追蹤技術兼具優化視覺效果和提升交互的作用。其主要技術難點在于,人與人之間的生物學差異非常大,個體和環境差異挑戰模型通用性。适用于 100% 的用戶的眼動追蹤技術,對中心點渲染的要求極高。此外,眼動追蹤需配置額外光源、算法模塊和攝像頭,這也意味着更高的 VR 頭顯成本。
雖然技術突破面臨困難,近一年發布的 Meta Quest Pro、索尼 PSVR 2 以及待出的蘋果 MR 一體機均搭載眼動追蹤功能,為眼動追蹤的消費級落地揭開序幕。
大廠布局延伸産業鍊,驅動技術叠代
各廠商憑借自身基因,VR 布局從優勢領域出發逐漸向上下遊産業鍊延伸。
現階段 Meta 稱霸 VR 整市場,向産業鍊上遊核心零部件和技術模塊延伸,對光學、顯示、芯片和交互技術全面覆蓋,引領設備性能升級以維持領先地位。字節跳動或跟随 Meta 路線開展布局。
蘋果自帶硬件基因,在光學、顯示屏、芯片和交互技術等核心領域的專利數量普遍高于其他廠商,底層零部件的積累水平遠高于其他巨頭。一方面 VR/AR 可複用現有産品的供應鍊和渠道布局,另一方面,VR/AR 産品能夠更加順滑地融入現有的蘋果硬件生态中,與其他終端産品協同工作。
以軟件服務起家的巨頭中,微軟和谷歌對硬件有所涉足但目前較為局限;騰訊憑借社交和遊戲生态,提供 VR 内容應用和解決方案。
随着科技巨頭和 VR 頭顯廠商布局,硬件技術在研發能力和制造成本上将持續改善。高出貨量促進相關設備大規模量産,制造成本降低,形成産品力上升、成本下降的良性循環。根據 IDC 數據預測,2023 年 VR 全球出貨量将達到 1548 萬台,并持續保持較大增幅。随着光學、顯示技術和感知交互功能走向成熟,硬件性能叠代完成,2025 年 VR 頭顯出貨量将突破 4000 萬台。
回顧智能手機時代發展曆程,底層技術革新首先在硬件引起量變,硬件升級和設備性能提升,為應用和内容創新帶來更多可能,從而催生産業級質變。
當前 VRAR 行業仍處于硬件決定内容的階段,伴随着硬件的升級叠代,實現二維屏幕到三維空間的躍進,才能在此基礎拓展多元應用和建立生态。作為元宇宙時代信息的入口和載體,VR/AR 有機會成為下一代互聯網的智能終端,複刻智能手機的黃金時代。