元宇宙深度研究報告:元宇宙是互聯網的終極形態?

1 元宇宙:劍指互聯網的“終極形態”

1.1 元宇宙指向互聯網的終極形態

元宇宙(Metaverse)概念起源於科幻小說,或指向互聯網的“終極形態”。 Metaverse 一詞來源於作家Neal Stephenson 的科幻小說《雪崩》,描述了一個人們以虛擬形像在三維空間中與各種軟件進行交互的世界。

概念上,Metaverse 一詞由Meta 和Verse 組成,Meta 表示超越,verse 代表宇宙(universe), 合起來通常表示“超越宇宙”的概念:一個平行於現實世界運行的人造空間。回顧互聯網發展歷程,從PC 局域網到移動互聯網,互聯網使用的沉浸感逐步提升,虛擬與現實的距離也逐漸縮小。在此趨勢下,沉浸感、參與度都達到峰值的Metaverse 或是互聯網的“終極形態”。

技術上,在傳統互聯網的基礎上,元宇宙在沉浸感、參與度、永續性等多方面提出了更高的要求,因此將會由許多獨立工具、平台、基礎設施、協議等來支持其運行。隨著AR、VR、5G、雲計算等技術成熟度提升,元宇宙有望逐步從概念走向現實。

1.2 從四大核心屬性拆解元宇宙

元宇宙:虛擬與現實高度互通,閉環經濟體附著開源平台。儘管行業內對於元宇宙的最終形態沒有細緻的描述,但通過細化其特徵我們依然能夠確定元宇宙的四大核心屬性:

1)同步和擬真。虛擬空間與現實社會保持高度同步和互通,交互效果接近真實。同步和擬真的虛擬世界是原宇宙構成的基礎條件,這意味著現實社會中發生的一切事件將同步於虛擬世界,同時用戶在虛擬的元宇宙中進行交互時能得到接近真實的反饋信息。

2)開源和創造。開源同時意味著技術開源和平台開源,元宇宙通過制定“標準” 和“協議”將代碼進行不同程度的封裝和模塊化,不同需求的用戶都可以在元宇宙進行創造,形成原生虛擬世界,不斷擴展元宇宙邊際。

3)永續。元宇宙平台不會“暫停”或“結束”,而是以開源的方式運行並無限期地持續。

4)閉環經濟系統。用戶的生產和工作活動將以平台統一的貨幣被認可,玩家可以使用貨幣在平台內消費內容,也可以通過一定比例置換現實貨幣。經濟系統是驅動元宇宙不斷前進和發展的引擎。

1.3 元宇宙概念風潮正起,廣受資本市場關注

元宇宙在資本市場風潮正起,多項目斬獲大額投資。自3 月10 日Roblox 在紐交所直接上市以來,元宇宙概念廣受市場關注。海外方面,遊戲平台Rec Room 於3 月底完成新一輪融資,總額達1 億美元。該公司以VR 社交遊戲起家,用戶已突破1500 萬;4 月中旬,Epic Games 融資10 億美元用於元宇宙相關業務開發,創下元宇宙賽道最高融資紀錄。國內方面,3 月11 日,移動沙盒平台開發商MetaApp 宣布完成1 億美元C 輪融資,成為迄今國內元宇宙賽道最大規模的單筆融資;4 月20 日,遊戲引擎研發商代碼乾坤獲字節跳動近1 億人民幣戰略投資;5 月28 日,雲遊戲技術服務商海馬雲完成2.8 億元人民幣新一輪融資。

2 遊戲是元宇宙雛形,四大技術路徑走向未來

2.1 遊戲是元宇宙的初級形態

從產品形態上看,遊戲是元宇宙的雛形。遊戲作為人們基於現實的模擬、延伸、 天馬行空的想像而構建的虛擬世界,其產品形態與元宇宙相似:1)同步和擬真方面, 遊戲給予每個玩家一個虛擬身份,例如用戶名與遊戲形象,並可憑藉該虛擬身份形成社交關係,在遊戲社區中結識新的伙伴;同時,遊戲通過豐富的故事線、與玩家的頻繁交互、擬真的畫面、協調的音效等構成一個對認知要求高的環境,使玩家必須運用大量腦力資源來專注於遊戲中發生的事,從而產生所謂“沉浸感”。 2)開源和創造方面,玩家在遊戲設定的框架與規則內擁有充分的自由度,既可單純享受遊戲畫面與音效,也能夠追求極致的裝備與操作等。 3)經濟系統方面,每個遊戲都有自己的遊戲貨幣,玩家可以在其中購物、售賣、轉賬,甚至提現。綜上,元宇宙的幾大基本需求融入在遊戲中,使遊戲成為最有可能構建元宇宙雛形的賽道。然而,受限於於技術發展,遊戲與元宇宙的成熟形態仍有較大差距。

2.2 從遊戲到元宇宙,四項技術提升是必經之路

遊戲與元宇宙成熟形態存在較大差距,相應底層技術仍需提升。駛向元宇宙的征途依舊道阻且長。遊戲作為元宇宙的“初級形態”,與其成熟形態仍存在較大差距, 具體體現在沉浸感、可進入性、可觸達性、可延展性四個方面。相應地,AR/VR、雲計算、區塊鍊等底層技術的進化是從遊戲到元宇宙的必經之路。

具體來看,遊戲需通過以下四種技術路徑,縮小與元宇宙成熟形態之間的差距:

1)通過AR、VR 等交互技術提升遊戲的沉浸感。回顧遊戲發展歷程,沉浸感的提升一直是其技術突破的主要方向。從《憤怒的小鳥》到《CSGO》,遊戲建模方式從2D 到3D 的提升使遊戲中的物體呈現立體感,玩家在遊戲中可以自由切換視角, 進而提升沈浸感。然而,3D 遊戲仍然只能通過垂直屏幕展示遊戲畫面,玩家的交互操作也受制於鍵盤、鼠標、手柄等硬件工具,與元宇宙“同步與擬真”的要求相距甚遠。未來,基於VR、AR 為代表的人機交互技術的發展,由更加擬真、高頻的人機交互方式承載的虛擬開放世界遊戲,其沉浸感也有望得到大幅提升,從而縮小與元宇宙成熟形態之間的差距。

2)通過5G、雲計算技術支撐大規模用戶同時在線,提升遊戲的可進入性。元宇宙是大規模的參與式媒介,交互用戶數量將達到億級。目前大型在線遊戲均使用客戶端軟件,以遊戲運營商服務器和用戶計算機為處理終端運行。該模式下,對計算機終端的性能要求造成了用戶使用門檻,進而限制了用戶觸達;同時,終端服務器承載能力受限,難以支撐大規模用戶同時在線。而5G 和雲計算等底層技術的進步和普及,是未來突破遊戲可進入性限制的關鍵。

3)通過算法、算力提升驅動渲染模式升級,提升遊戲的可觸達性。目前,3A 遊戲採用傳統的終端渲染模式,受限於個人計算機GPU 渲染能力,遊戲的畫面像素精細度距擬真效果仍有很大差距。為改進現有的渲染模式,提升遊戲的可觸達性,需要重點關注算法、算力的突破以及半導體等基礎設施產業的持續進步。

4)通過區塊鏈、AI 技術降低內容創作門檻,提升遊戲的可延展性。 PGC 內容方面,第一方遊戲內容是建立元宇宙的基礎場所,而目前3A 遊戲在場景和人物建模上都需要耗費大量的人力、物力和時間資源。為實現元宇宙與現實社會高度同步, 算法算力以及AI 建模技術的進步有望提升PGC 內容的生產效率。 UGC 內容方面, 第三方自由創作的內容,以及閉環經濟體的持續激勵,是元宇宙延續並擴張的核心驅動力。目前遊戲UGC 創作領域編程門檻過高,創作的高定制化和易得性不可兼得,同時鮮有遊戲具備閉環經濟體。因此,為達到元宇宙所需的可延展性,需要重點關注區塊鏈經濟、AI、綜合內容平台等產業的技術突破。

3 元宇宙距離規模商用道阻且長

3.1 網絡、社交平台、AR/VR 的成熟是前提

互聯網的高速發展構建了元宇宙堅固的基石。元宇宙本質上是一個虛擬的網絡世界,當滿足硬件基礎後,則需要覆蓋盡可能多的用戶,來構成元宇宙中的行為主體,並由這些主體來創造元宇宙的內容。

全球互聯網用戶過去十年維持高增長。根據互聯網世界統計(IWS)數據,截至2020 年5 月底,全球互聯網用戶數量達到46.48 億人,佔世界人口的59.6%,過去十年年均複合增速8.3%。

垂直行業社交的用戶打通最終將把流量引入巨頭的“元宇宙”。社交需求作為現代網民的剛需,已經滲透多個垂直行業,例如購物、遊戲、育兒、興趣、短視頻、求職、婚戀等。社交屬性的加入能夠充分發揮互聯網的“口碑效應”和用戶裂變屬性,從而成為互聯網企業獲客的低成本方式,社交還以線上朋友圈維繫了客戶留存,因而幾乎所有的垂直行業應用都開發了社交功能,簡單的如通訊錄、實時聊天,興趣小組、 論壇,具有行業鮮明特色的如拼團社區、直播公會以及遊戲中常見的聯盟、社區等。我們認為隨著互聯網用戶紅利的增長見頂,未來通過社交屬性打通垂直行業應用將成為互聯網巨頭們增加用戶價值的主要方式。例如,元宇宙對騰訊這樣的平台型經濟具有很強的吸引力,“鏈接一切”是騰訊宇宙的終極目標,近年來,騰訊陸續收購的各種影視、文學、音樂、IP 以及各項技術都具有註入騰訊宇宙的潛在動機。

AR/VR 是通往元宇宙的關鍵路徑。互聯網和社交平台既不能將虛擬世界準確地投射到物理世界,也不能賦予人類在虛擬世界中的深度體驗感。 AR 和VR 從技術上解決了這些問題,AR 可以將數字信息疊加到物理環境,VR 則是能完全創造出一個生動的虛擬世界。

當前AR/VR 技術日趨成熟,進入穩定生產階段。 Gartner 認為,新技術從萌芽到最終實現,大多會經歷一個起伏的階段。這一曲折前進的過程可以用技術成熟度曲線(The Hype Cycle)來刻畫。而VR/AR 的發展已經走過概念期、過熱期、幻滅期,並正在走出“開悟期”,走向量產成熟期。 。去年發布的Oculus Quest2 具有很多令人印象深刻的改進,例如搭載了最新的高通XR2 和6GB 內存,並具有單眼1832*1920 的分辨率,刷新率達到90Hz,而重量只有503 克。這意味著Quest2 可以提供迄今為止最好的遊戲體驗,比如更清晰的畫面、更舒服的空間感、出色的無線性能、由內而外的追踪功能以及對手勢操控的追踪。並且,Quest2 發售價格較初代降低了100 英鎊,這將成為許多VR 玩家的入門選擇。

疫情加速了VR 宅經濟滲透,消費文化具有可持續性。去年歐美疫情的反复帶來了規模可觀的“宅經濟”。根據superdata 統計,2020Q4 Quest2 的銷量超過100 萬套,而來自VR 社交平台RecRoom 的數據則顯示,Quest2 去年Q4 的銷量至少在200 萬-300 萬之間,而今年的樂觀出貨量則可達到900 萬套。根據Facebook 扎克伯格透露,VR 平台以1000 萬用戶作為重要里程碑,一旦跨過這個門檻將迎來可持續發展。從Quest2 的強勁銷量來看,Facebook VR 生態已經打開,未來用戶將持續貢獻內容收入。此外,火爆北美的Roblox 是一個多平台在線遊戲平台,Roblox VR 目前支持HTC VIVE 和Oculus Rift,以其目前日活4000 多萬的用戶基數來看對於VR 終端的滲透需求也相當可觀。

3.2 元宇宙困局:互聯網滲透率分佈不均,核心技術尚需進化,商業模式有待明晰

網絡、社交平台、AR/VR 技術只是人類進入元宇宙的基本前提,若要更好地實現元宇宙低延遲、隨時便捷的特性,還需要5G、雲計算、芯片等各種技術的加持, 當前元宇宙的發展仍要面臨諸多難題。

第一,全球各地區互聯網滲透率分佈不均,亞非拉數字鴻溝仍存。根據IWS 數據,2020 年5 月北美、歐洲地區互聯網滲透率分別高達94.6%和87.2%,而亞非地區的互聯網滲透率排名末位,低於世界平均水平。這一現狀不利於元宇宙在全球範圍內實現互聯互通、全面覆蓋每一個體的終極目標。

“真VR”需要大帶寬、低時延網絡,目前5G/F5G 滲透率仍低。影響VR 頭顯用戶體驗的主要是視頻分辨率、幀率、頭部MTP 時延、操作響應時延、肢體MTP 時延等,其中後三者的體驗提升可以通過芯片算力提升、傳感器優化、數字接口優化、操作系統優化等實現,而分辨率和幀率等主要影響用戶臨場感、逼真度和眩暈感,這些參數與圖像渲染和視頻質量有關。

只有當VR 達到16K 之後,人眼才察覺不到紗窗效應,也就是接近與肉眼的“完全沉浸感”。 16K 像素點約1.3 億,如果以24 真彩色為標準,默認140Hz FPS 下, 每秒的原生視頻流量達到驚人的138Gbps。因此隨著VR 硬件的提升,如果要擺脫有線的束縛,必須探索大帶寬低時延的無線網絡以及高效的視頻壓縮算法。

第二,AR 和VR 設備仍然存在缺陷,無法完美貼合用戶的需求。 2018 年美國一項針對專家的調研顯示,在影響AR 和VR 普及的因素中,用戶體驗被認為是最主要的因素,選擇該項的受訪者佔比分別達到39%和41%。如果設備性能不過關, 用戶體驗感就會大打折扣。作為未來進入元宇宙的第一入口,AR 和VR 目前仍需在軟硬件上不斷做出優化。

1)從體驗感上說,目前VR 設備的清晰度和刷新率仍有提升空間。以VR 設備為例,目前主流產品類型包括VR 手機盒子、VR 頭顯和VR 一體機。市面上VR 設備的分辨率最高支持到4K,如上所述,若要達到人眼最自然的清晰度,則需要高達16K 的水平。高刷新率可以提高畫面的流暢度,減少延遲和重影,一定程度上減輕人們使用VR 設備時產生的眩暈感。最理想的刷新率是180HZ,目前現有的大部分VR 頭顯刷新率在70-120HZ 之間。

2)從性能上說,現有VR 設備的算力負荷大,功耗過高,直接影響續航。高性能必然要求設備具有強大的計算能力,也造成了功耗過高,進而產生設備發熱問題, 可能存在安全隱患。但高性能與低功耗之間並非取捨問題,破局之道在於將5G 和雲計算應用到VR 領域,則可以完美釋放終端壓力,還能從體積、重量上給終端設備瘦身,提高使用舒適感。

還有一種降低算力負載的方式是串流,通常的串流是有線方式,即將頭顯通過USB-Type C 與手機或通過DP、HDMI 接口與PC 相連,從而將渲染的主要算力放在手機和PC,通過線纜直接傳輸視頻、操控交互信息。

3)從輕便性來說,無線串流技術還不成熟。為了實現VR 頭顯的輕便,並解決空間移動問題,無線串流是VR 產品設計著力解決的方向。目前主流的無線串流技術主要是WIFI 和私有協議,前者將PC GPU 渲染並壓縮過的數據通過WIFI 路由器傳送至頭顯,通常需要千兆路由器才能有比較流暢的體驗,但由於技術的不成熟, 目前有額外延遲、畫質損耗、高性能消耗以及其他不穩定因素。後者是通過設備廠家自己研發的壓縮算法和通訊協議傳輸,比如VIVE 無線套件,使用WiGig 配件, 可以實現電腦和VR 頭顯延遲小於7ms,但需要架構額外的WiGig 加速卡,增加了用戶的成本。

4)從價格來說,設備昂貴,造成消費者經濟壓力。市面上比較暢銷的VR 設備價格參差不齊,但綜合產品參數來看,配置較好的設備價格大多在4000 左右或以上的價格。另外,如果用戶購置的是VR 頭顯而非一體機的話,還需再搭配一台性能達標的主機設備,這又增加了額外的成本。

第三,現有內容和體驗單一,靠爆款遊戲只能吸引少量專業玩家。首先,高質量遊戲和影視少,目前主流VR 內容平台上的遊戲和影視雖然數量眾多,但是缺乏類似《半條命:Alex》這樣的爆款作品,無法沉澱大量的活躍用戶;其次,平台兼容性不高,雖然Steam 平台可以支持幾款主流頭顯,但是多數VR 平台之間沒有打通, 給開發者造成選擇陣營的困擾以及平台遷移的煩惱,華為鴻蒙即要著力解決跨平台分發問題。

第四,元宇宙的商業模式距離成熟還有很長的路。元宇宙的實現需要5G、VR/AR、 雲計算等多種技術的相輔相成,而核心技術AR/VR 還未形成明晰的商業模式。目前AR/VR 在ToC 市場的盈利方式主要就是兩種:1)終端設備的出售以及線上內容付費;2)線下VR 體驗館的單次付費模式。

這種商業模式不僅結構單一,同時持續性和穩定性也較弱。硬件和終端設備銷售是當前的早期AR/VR 市場最重要的收入來源,但內容作為元宇宙的核心要素,將是未來的主要盈利點。目前大多數VR 體驗館所提供的體驗內容不具有足夠的吸引力,顧客基本上都是一次性消費,無法給行業帶來穩定、持續的收入。在內容體驗充實豐富的基礎上,未來的商業模式可以進一步向廣告、訂閱服務等方面拓展。簡言之,若想要實現元宇宙,未來亟待形成多元、穩定、可持續的商業模式。

4 軟硬件、服務、內容共同搭建元宇宙脈絡

元宇宙的第一入口是AR/VR 終端,同時需要5G、雲計算等技術的支撐。從5G+ 雲計算+AR/VR 產業的融合入手,可將元宇宙的產業鏈分為硬件層、軟件層、服務層和應用/內容層。根據IDC 統計,2020 年全球AR/VR 市場相關支出120.7 億美元, 未來複合增速54%,而中國市場規模約66 億美元,未來幾年復合增速47%。

其中, 硬件、內容、軟件、服務四大環節當前市場規模佔比分別為37%、36%、19%和8%。其中,硬件主要是消費級和行業級的VR 終端,內容主要包括遊戲、視頻、直播等,軟件包括系統軟件開發商、應用軟件開發商、軟件分發渠道等,VR 服務包含線下體驗店、遊戲連鎖店以及各類行業應用服務商等。

4.1 頭顯VR 設備持續迭代,低基數下未來出貨量複合增長高

VR 設備硬件整體主要由三部分組成:頭顯、控制器(手柄)、定位基站(或有)。其中,頭顯是最重要的主機,完成VR 音視頻的交互、系統管理和升級、圖像編解碼等,控制器是遊戲者和虛擬世界的交互方式(類似PC 的鼠標),定位裝置用於實時識別遊戲者的空間方位以實現遊戲世界的無縫銜接。

從美好概念到規模商用。 1968 年,美國科學家Ivan 發明了最接近現代VR 設備概念的VR 眼鏡原型,當時通過超聲+機械軸,實現了初步的姿態檢測功能。 90 年代全球迎來了第一次VR 熱潮,各廠家的產品由於技術的不成熟都迅速銷聲匿跡。 2012 年Oculus Rift 的問世令公眾對VR 的興趣重新燃起,2015 年HTC VIVE 發布,次年索尼發布PSVR,2016 年VR“元年”正式開啟。

VR 頭顯輸出設備主要有三種類型,一體機、頭盔式和眼鏡類。我們可以將VR 的主要功能分為四大實現模塊,分別是實現計算和渲染的處理器、實現音視頻輸出的顯示器、實現位置傳感交互的陀螺儀以及實現沉浸式視覺體驗的透鏡。手機盒子(VR 眼鏡)屬於體驗級產品,利用手機作為顯示器,VR 眼鏡相當一個凸透鏡,手機屏幕的清晰度和處理器的速度、傳感器的精度基本決定了用戶的體驗,最大優勢是便宜。頭戴式設備屬於VR 的高端產品,為了達到優秀的顯示效果,通常需要連接PC、手機、遊戲機或專用盒子,它使用外部設備的CPU 和GPU 進行運算。和手機盒子相比,頭戴式VR 具有更好的交互空間和更高的定位精度,通常自帶6DOF 頭部檢測和6DOF 手柄(DOF 是指在一個方向運動的自由度,3DOF 只能檢測物體向不同方向自由轉動,不能檢測位移,6DOF 基本可以檢測物體任何可能性運動)。

2021 全球 VR 头显出货量爆发式增长,硬件规模或近 200 亿美元。VR 头显在 2020 年之前相对作为专业级和行业级玩家的“小众体验”,累计出货量未超过千万 台。2020 年,随着“宅经济”的盛行和爆款头显的热卖,全球头显出货量显著增长。根据 Trendforce 统计,2021 年全球头戴式 AR/VR 出货量有望达到 1120 万台,未 来 5 年 CAGR 39%,行业处于快速成长期。

分體機和一體機各有市場。由於無線帶來的便攜體驗和高通XR2 等新款高性價比芯片平台的推出,VR 一體機成為目前新款銷量的主流。然而VR 分體機在畫面質量、畫面延遲、定位精度方面卻也擁有不可替代的優勢,傳統主流VR 遊戲大作仍然是為串流設計。相信隨著無線串流技術(WIFI6、H.265 編解碼等)的優化和成熟, 一體機會鞏固在消費級產品的主流地位。

競爭格局:2019 年前HTC、索尼、Oculus 三分天下,2020 年後Oculus 獨大同時行業多元化。 2019 年前,VR 作為昂貴的專業級玩家設備,龍頭被索尼的PSVR 系列佔據,索尼、Oculus、HTC VIVE 三家佔據了全球市場份額的近80%。 2020 年後,隨著Oculus Quest2 的熱賣以及高通XR2 平台的推出,將VR 頭顯發展推向一個新的高潮。根據IDC 統計,2020Q2 開始Oculus 逐漸取得行業出貨領先位置,Q4 遙遙領先。國內方面,目前主流的VR 廠商有Pico、愛奇藝、NOLO、酷睿視、千幻魔鏡、大朋等,目前PICO、大朋(DPVR)的份額相對領先,行業仍然呈現多元化的發展格局。

4.2 交互設備由手柄向全身傳感進化,臨場感更強

交互設備是VR 系統與現實交互的“眼睛”。交互設備實現對用戶行為(身體位置、手勢操作、眼球跟踪)的實時捕捉和反饋,主要形態是手柄+定位基站。主要原理有外置激光或圖像定位(OutsideIn)、內置圖像處理定位(InsideOut)兩大類型。外置定位通過外置的基站與手柄&頭盔之間的通信互動來確定玩家的運動軌跡和位移,特點是速度快、位置準,但高端方案成本極高。典型的Outside-In 方案(原理) 有Kinect 體感(攝像頭捕捉)、PS Move(光學定位與圖像識別)、Light House(紅外傳感)、UWB(基站UWB 計算定位),另外專業級但昂貴的方案有激光雷達、Virtuix Omni 等。

內置圖像處理定位(InsideOut)方案的出現使用頭盔的攝像頭拍攝畫面的變化結合一定算法(如SLAM 建模)來估計運動的軌跡,這種方案的優勢是不需要額外架設設備,便攜性良好,與無線串流技術結合更可以隨時隨地使用,因此成為近期各廠家新品的主流,如Oculus Quest2、Pico Neo2、愛奇藝奇遇2、華為VR Glass 都是使用InsideOut 定位方案。 InsideOut 目前有單攝像頭、多攝像頭、紅外攝像頭以及激光雷達等多傳感器方案,通常需要在頭盔內匹配協處理器,未來主要方向是提高定位精度的同時降低成本和功耗。

從音視覺交互到觸覺、溫度等全方位感官體驗或是元宇宙發展的里程碑事件。目前的VR 設備給人帶來的沉浸式感官體驗是基於視覺和聽覺的,然而終極形態的元宇宙要實現人類完整感官的模擬,目前業內發力的方向主要是觸覺、溫度等感受的傳感。例如,國外公司Tesla Studio 開發了一套TeslaSuit 動作捕捉服裝,採用電極電刺激的方式,可將觸覺反饋傳輸到身體的任何區域,從輕柔的觸摸到體力的消耗感以及溫度改變,並能輸出運動捕捉和生物識別信息。該公司還開發了一款TeslaSuit 手套,同樣具有運動捕捉、生物統計學、力反饋等功能。從音視覺到體表感知的進化能夠進一步提升VR 入口的沉浸感,全身傳感方案的成熟或成為元宇宙邁向成熟形態的里程碑,並且大大拓展了在軍事訓練、運動訓練等行業級領域的使用價值。而元宇宙終極的接入方案或是腦機接口,通過大腦皮層的電信號交互直接實現人類意識與數字世界的連接,目前來看,技術距離商用仍然遙遠。

4.3 VR 設備高矽量值得重視,小型化、集成化、無線化、低功耗持續迭代

VR 頭盔通常包括以下組成部分:顯示屏、鏡片、處理器、存儲、傳感器、無線網絡、攝像機、電池、結構件等。整個設備結構緊湊、精密,因而需要定制化的模具和結構件。其中屏幕與鏡頭以模組方式組裝為整體,大部分芯片、傳感器焊接在一塊或兩塊主板上。

BOM 角度分析上游產業鏈價值:屏幕、芯片、傳感器佔比較高,國內傳統優勢代工產業鏈規模也很可觀。對於一套典型的分體式VR 設備,主機占到成本的近七成,交互設備(包括手柄、遙控器、定位基站等)佔成本2 到3 成,其餘為包裝和組裝測試成本。在主機裡面,屏幕成本佔比近5 成,是價值量最大的部分,其次是結構件、PCB&連接器&揚聲器,佔比在3 成左右。主機芯片方面,由於採用分體式方案,主控SoC 負擔並不太重,因而成本佔比在2%,價值量比較大的部分有用戶接口芯片、傳感器、電源管理芯片。而在交互設備裡面,佔比最大的是網絡射頻芯片、攝像頭芯片、傳感器等。

從BOM 分析中可以看出,結構件、電聲器件、PCB、連接器等國內電子製造業優勢產業成本佔比在2-3 成,市場規模相當可觀。當前VR 產業處於快速發展期, 各大品牌競相推出新品搶占份額,因而ODM、JDM 模式的國內配套產業鏈具有無可比擬的成本優勢,投資價值尚未完全被市場認知。

Fast-LCD 是目前屏幕首選,關注面板和光學產業鏈價值較高環節。大多數VR 設備配套一塊或兩塊屏幕,早期的分體式VR 屏幕多采用OLED 技術,可以實現高刷新率低延遲,但像素密度和成本有待改善。目前Fast-LCD 方案也已客服低時延、 高分辨率、高刷新率痛點,如京東方Fast-LCD 已研發出響應時間小於5ms 的VR 用面板,成功應用在華為VR 上。 Fast-LCD 屏幕量產穩定,性價比高,因而成為多品牌消費級VR 的首選。目前大部分VR 頭顯都達到了單眼2K,雙眼4K,刷新率70-90Hz,能夠有效降低玩家眩暈感。作為VR 產業鏈成本佔比相對最高的環節,VR 面板和光學產業鏈值得關注,如液晶材料、背光模組、導光板、鏡頭、濾光片、模組代工和驅動芯片等。

對於分體式VR 頭顯而言,芯片方面無線、接口、傳感器芯片價值佔比最大。由於分體式頭顯要與PC 之間高速串流,因而使用了大量的接口芯片,實現信號的整理、中繼、交換功能。而6DOF 的傳感能力需要多顆6 軸MEMS 陀螺儀和加速計,部分帶有攝像頭或紅外傳感的設備還需要光源、CIS、ISP 等配套芯片。交互設備方面,由於要與主機頻繁交互操控和位置信息,部分方案使用通信芯片進行精准定位,網絡射頻方案相對重要,目前主流的方案有2.4G 私有RF 協議(如HTC VIVE 方案)、UWB、低功耗藍牙以及WIFI 等。

一體機路線的VR 終端SoC、存儲等芯片價值量佔比或更高。一體機路線的VR 多采用安卓系統,相當於VR 板的手機系統,因而與手機產業鏈重合度較高,SoC、 存儲價值佔比也會更高。目前主控片主要被高通壟斷,市面上的VR 一體機基本都搭載驍龍處理器。隨著國產品牌份額的不斷提升,受益於國產替代需求和成本優勢的國產芯片廠商也迎來巨大增量市場,比如全志科技、北京君正、兆易創新、瑞芯微、納芯微、思瑞浦等近年在主控SoC、Nor Flash、信號鍊等賽道也取得了一定的突破。

未來趨勢:小型化、集成化、無線化,雲VR 的形態可能成為主流。 VR 要想像手機一樣成為高滲透率的消費電子產品,需要具備低成本(或高中低端梯次)、實用性(比如無線化帶來的便利)、剛需性(比如VR 影視&遊戲的推廣)特徵。我們認為未來隨著高速低時延網絡的普及,雲VR/AR 方案滿足以上特徵,因而具有廣闊前景,相應帶來網絡芯片、各類型傳感器以及低成本面板和驅動芯片的主要需求。

4.4 全球科技巨頭壟斷開發平台,國內軟件實力暫時性落後

軟件層面主要包括支撐軟件和軟件工具開發包。支撐軟件主要是UI、OS(安卓、 Windows 等)和中間件(Conduit、VRWorks 等);軟件開發工具包主要是SDK 和3D 引擎,SDK 為軟件開發者提供平面設計、建模、動畫、音視頻以及交互工具,3D 引擎則負責對數據進行算法驅動,實現在虛擬世界中呈現物理世界的各種關係。其中,開發平台領域主要被全球知名科技公司壟斷,比如蘋果、谷歌、索尼等;國內公司主要是華為已有佈局,目前搭建了AR/VR Engine 3.0 版本助力開發者共建AR/VR 生態,但整體上國內實力落後於國外。

內容製作和分發層面,全球三大品牌均採用各自的系統軟件。內容製作和分發是虛擬現實技術中場景的數字表達,包括虛擬現實內容表示、內容編碼、實時交互、 存儲和分發等。 VIVE 的系統軟件由Steam 公司開發並向其它品牌VR 終端廠商授權使用,Oculus 和PSVR 的系統軟件分別由Facebook 和索尼自主開發。

4.5 2B2C 應用市場前景廣闊,份額逐年赶超整機設備

2B 主要是智慧教育和醫療,2C 主要是遊戲和電影。應用和內容層面,根據面向對象的不同可分為2B、2C 兩類:1)2B 領域的應用場景主要涉及到智慧教育、 智慧醫療、房地產施工等多個領域。主要內容提供商有lnContext、NearPod、IrisVR;2)2C 領域的內容主要是遊戲和電影,社交、直播、遊戲等。主要公司有Facebook、 NextVR、CCP Games。

內容市場將超過終端設備,會成為未來前景最廣闊的市場。華為預計2022 年大眾應用+行業應用在全球VR 市場佔比將達到48%,超過整機設備。根據艾瑞諮詢數據,預計2021 年,中國VR 內容市場規模將達到278.9 億元,消費級內容和企業級內容市場份額合計為46.4%,是VR 市場中最大的細分市場。

(報告出品方/作者:華安證券,尹沿技、張天、姚天航)

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