VR头显设备技术的未来趋势

2022-08-29

于二零一四年,Meta集团对虚拟实境领域的重要企业Oculus进行了收购,这一动作随即催化了虚拟现实产业的高速成长。自二零一五年至次年,该领域的热度持续攀高,然而,在经历了鼎盛时期之后,由于成本高昂且应用场景相对狭窄的原因,虚拟现实产业的发展热情逐渐冷却下来。

2021年,元宇宙概念蔚然成风,此一革新领域融合了科技力量与创意构想,构筑了一个与真实世界相映照、并能进行深度交互的数字疆域。元宇宙旨在提供一个兼具独特社会架构及沉浸式体验的虚拟空间,而VR技术作为连接现实与数位世界的桥梁,扮演着元宇宙不可或缺的角色。这股概念浪潮亦不约而至地推动了VR产业的再度繁荣与发展。

VR头显装置的发货数量呈现出稳定的上升趋势。

近年来,越来越多的行业巨头将目光聚焦于虚拟现实领域,此一趋势尤为显著。以二零二一年为例,字节跳动斥巨资并购了国内领先VR硬件制造商Pico,这一动作引发了业界广泛关注。紧随其后,诸如谷歌、苹果、腾讯和网易等科技大鳄亦纷纷加码布局VR赛道,表明该领域正成为推动技术创新与商业竞争的新高地。

近期,科技圈盛传多款革新性产品即将面世的消息。上周,联想集团率先推出了其首款虚拟现实头显设备——VR700,为市场注入了一股新鲜活力。紧接着,索尼的PlayStation中国官方宣布,备受期待的PlayStation VR2将在下年初与广大玩家见面。行业内的专业人士更是预言,苹果公司紧随其后,有望于明年的1月,推出其划时代的AR/VR头戴设备。这些动态预示着科技领域的创新浪潮正蓄势待发,将为消费者带来前所未有的沉浸式体验。

当前情景显示,尽管有众多企业涉足这一领域,整体上,虚拟现实头部设备市场的整合度依然显著偏高。全球范围内主要的VR头部设备市场竞争格局相对集中,主导地位由Oculus、DPVR、Sony以及Pico等几大巨头所占据。根据IDC先前发布的数据,Oculus在市场中的份额高达80%,而国内品牌DPVR与Pico分别占据了4%的市场份额。

全球虚拟现实头戴式显示器的整体市场呈现出强劲的增长态势,IDC在三月发布的《全球VR/AR头显设备季度追踪报告》揭示了2021年这一领域取得的显著成就——全球VR/AR头显设备年度出货量高达1,123万台,较前一年度增长92.1%,其中VR头显设备的出货总数更是达到惊人的1,095万台。基于此趋势,预计2022年全球VR头显设备的总出货量将跃升至1,573万台,增长率预估为43.6%。

在探索虚拟现实技术的应用领域时,我们发现其目前的主要聚焦点在于娱乐体验的提升,特别是通过观影和游戏方式为用户带来沉浸式享受。这一领域的拓展不仅限于娱乐范畴,而是逐步向教育、医疗、工业培训等多个行业渗透。

从硬件产业链的角度审视,核心组件如光学元件、芯片、显示屏以及传感器等,均扮演着至关重要的角色。其中,提供高性能光学解决方案的领军企业包括歌尔股份与舜宇光学等公司,它们在VR设备的核心部件开发上展现出卓越的技术实力。此外,在偏光片这一关键材料领域,三利谱作为国产领先品牌,为VR技术的应用提供了稳定且高质量的支持。

综上所述,VR技术不仅在娱乐行业中崭露头角,其未来潜力还在于驱动硬件产业链的创新与升级,通过整合高性能光学、芯片等先进技术,进一步增强用户体验和行业应用的可能性。

自2012年歌尔股份前瞻性的踏入光学器件领域以来,其于2017年创立了歌尔长光研究院,专注于推动虚拟现实高端光学技术的发展。通过在2020年的战略投资11.1亿人民币,歌尔成功启动了VR光学模组项目,不仅实现了对非球面透镜、菲涅尔透镜及Pancake光学方案的提供能力,还具备了大规模量产的技术实力。

这一系列举措不仅巩固了公司在虚拟现实领域的技术领先地位,而且与业界巨头如索尼、Meta、Pico以及华为等全球主要VR厂商建立了紧密的合作关系。歌尔股份在光学领域内的深入布局和持续投入,彰显了其对技术创新的不懈追求及对市场未来的敏锐洞察力。

此策略的成功实施不仅强化了公司的整体竞争力,还为其在全球虚拟现实行业的发展中铺平了道路,开辟了更广阔的技术与商业合作空间。

自2017年起,舜宇光学在技术领域不断迈进,于彼时成功实现了VR菲涅尔镜片的规模化生产。继此成就后,公司于2021年不仅推进了双菲涅尔镜片的技术研发,且顺利进入商业化阶段,实现量产。在此基础上,2022年间,舜宇光学进一步拓展视野,攻克了Pancake一体化方案的研发难关,并已成功投入市场,实现了全面的生产运营。

三利谱在VR产品的认证研发项目已进入收尾阶段,预期于本年度下半年启动小规模商业供应。该公司具备两项创新解决方案:其一是将偏光片技术应用于Pancake模组的显示环节;其二是对近眼端实施线性偏振片与双折射波片的贴合处理。此外,国内同行业中还有杉杉股份、深纺织A等企业专注于偏光片的研发与生产。

VR头显设备的未来发展蓝图揭示了一片充满创新与可能性的广阔天地。随着科技的步伐加速前行,这一领域正朝着更高清晰度、更轻便设计和更强互动性的方向迈进。

一、更高清晰度:未来的VR头显将集成更为先进的显示技术,例如MicroLED或OLED面板,以提供前所未有的画面质量和细节展示能力。这将使得沉浸感更加逼真,用户仿佛置身于虚拟世界的核心。

二、更轻便设计:通过采用新型材料和创新制造工艺,未来VR设备的重量和体积将进一步减少,确保穿戴时的舒适度显著提升。同时,可调节的带状系统和智能冷却机制也将被整合,以优化用户体验。

三、更强互动性:随着自然语言处理、手势识别和生物传感技术的进步,未来的VR头显将实现更自然的人机交互。用户可以通过简单的眼神交流、身体动作或语音指令来操控设备与环境,实现无缝的沉浸式体验。

四、跨平台兼容性:为了增强用户体验的一致性和便利性,未来VR头显将支持更广泛的硬件和软件生态系统。这意味着用户可以从智能手机到游戏主机,甚至扩展至专业工作站,都能轻松接入虚拟现实世界。

五、内容生态建设:随着高质量内容的不断丰富,如3D影视、教育培训、虚拟旅游等领域的发展,将极大地促进VR技术在日常生活中的普及与应用。多样化的应用场景将进一步激发创意和市场需求。

六、健康与安全考量:未来VR头显设备将更加注重用户的身心健康,引入眼疲劳防护、视觉适应调整以及压力释放功能。同时,考虑到长时间使用可能带来的不适,设备设计中将融入更多的生物力学考虑,确保长期使用的舒适性和安全性。

综上所述,未来的VR头显技术正朝着提供极致沉浸体验、增强现实应用、提升用户体验便捷性与健康安全性的方向发展。这不仅意味着虚拟现实领域的技术飞跃,更预示着一场面向全行业和全场景的革新革命即将来临。

当前主流的VR头显设备采用了多种先进技术,其中包括光学、声学与人机交互等核心组件。其中,Pancake折叠光路方案因其轻薄、视场大以及低畸变等特点,已成为高端VR设备追求的目标;而混合现实技术则通过引入物理世界元素,实现虚拟场景与真实环境的无缝融合,为用户提供更加沉浸和自然的体验。

未来的趋势显示,随着技术的持续演进,预计VR头显将朝着以下几个方向发展:

1. 光学革新:Pancake折叠光路等新型光学方案将进一步优化,提升镜片的透光性、减少畸变以及提高视觉舒适度,为用户提供更加真实和无瑕疵的视觉体验。

2. 计算能力强化:高性能处理器和AI技术将集成至VR设备中,以处理更多实时数据和复杂算法,确保更快速、高效的运行性能,并能提供更为智能的人机交互体验。

3. 舒适性与轻便化:通过优化材料科学和技术,未来头显的重量和尺寸将进一步减小,增强佩戴时的舒适性和便捷性。同时,人体工程学设计将更加精细,以适应不同人群的需求。

4. 多模态感知:融合视觉、听觉、触觉、嗅觉等多感官输入方式的设备将成为趋势,提供更丰富的信息获取渠道和深度沉浸感。

5. 内容生态扩展:随着VR技术的发展,各类娱乐、教育、医疗等领域的内容将得到丰富和优化。高质量、高互动性的VR应用和服务将成为市场关注的重点。

6. 网络与连接性:高速无线连接技术和低延迟通信协议的引入,将进一步增强远程协作与共享体验,使虚拟现实成为更加社交化、互联化的平台。

方正证券的研究报告提供了对当前技术趋势和未来展望的重要洞察,预示了VR领域在光学、计算能力、用户体验、内容生态和网络连接等方面的可能发展路径。

在核心组件层面,Oculus Quest 2和Pico Neo3皆搭载了前沿高端VR处理器——高通于二零一九年十二月推出的标志性芯片骁龙XR2。这款芯片是当前主流VR一体式设备的核心动力。从其处理视频表现的角度考量,骁龙XR2展现出卓越效能,能够实现最高达8K@60fps与4K@120fps的视频解码能力。

展望未来,后续的设备设计将趋向于采用内置电池技术,从而实现更加轻便与一体化的用户体验。在外观设计上,Oculus Quest 2及Pico Neo3这两款头戴式设备均以主机组件和两支交互手柄为核心配置,并采用了摄像头追踪手柄上的定位环作为空间位置检测手段,这一策略确保了设备的操作流畅性与精确度。通过内在电池的集成,未来的头戴式解决方案有望在保持卓越性能的同时,进一步提升用户的舒适度及便携性。

装备如头戴式主机与手柄均精心设计,其核心组件囊括了高级摄像头、敏感麦克风以作输入,同时配备了高清屏幕、优质镜片及额外麦克风作为输出呈现;内部搭载高效能运算单元,辅以先进的蓄电锂电池保障续航。而手持设备则更加注重交互体验,内置追踪光环以实现精准定位,布局有方向性的遥杆与功能按键,确认键和抓取侧键等操作元素一应俱全;其内部配置了干电池仓,确保使用者在不同场景下的便捷使用。

两款设备在设计上存在着显著差异,Pico Neo3通过将电池移至主机之外,采用了电池后置方案,即通过连接线将电池置于头部后部,这种创新布局预示着未来VR头显可能更多采用类似的设计。这一改变的益处在于大幅提升了佩戴时的舒适性:相较于Quest2所运用的传统前置电池配置,Pico Neo3能够有效减轻主设备对于头部的下拉感和压迫感,从而显著改善了视觉体验的清晰度,并减轻了眼部与额头区域的负担。这样的设计调整,旨在为用户带来更为沉浸、愉悦且无压力的虚拟现实探索体验。

Pancake方案正日益崭露其卓越地位,在近期的发展中,多家知名公司如华为、创维和松下已宣布推出创新性的Pancake系列产品;同时,行业领头羊Meta与科技巨头苹果亦在规划中,预计其下一代旗舰产品将集成此先进方案。

当前VR一体机采用的光学成像技术主要包括三种方案:非球面透镜、菲涅尔透镜以及反射折射透镜。其中,非球面透镜以其低散光特性而著称,然而这往往要求配备更大的显示屏幕和更为厚重的光学组件,进而造成设备整体重量偏大且体积笨拙。至于菲涅尔透镜,在此过程中会遭遇散光问题,由此产生的低对比度及分辨率下降现象对视觉体验构成一定影响,其成像效果的局限性主要体现在较为狭窄的40mm左右范围内。

采用Pancake方案进行光学设计与实现,在压缩成像距离方面能够显著提升40%至60%,同时镜片结构更为轻盈纤薄。此创新技术在VR一体机中的应用,将直接激发对于Micro OLED和Mini-LED组件的市场需求增长,尤其是偏光片。当前多数VR眼镜采用LCD显示屏,而Pancake方案下光线路径需要经历多轮折射,导致对光源亮度的要求较高,这就促使了Micro OLED、Mini-LED等高亮度屏幕材料的应用需求日益增强。

近来,元宇宙行业的几声风波,特别是某知名元宇宙企业被揭露存在欠薪现象,与之同步的是Meta集团亦传出大规模裁员的消息,这不禁让业界内外哗然,引发了“元宇宙发展前景是否堪忧”的广泛讨论。然而,在这波暗流涌动之中,有积极的一面:即VR头显设备市场需求呈现出一派红火景象,出货量持续保持高增长态势。

在技术层面,VR设备的制造商们并未停下创新的脚步,反而通过引入一系列先进方案来提升用户体验,诸如采用电池后置设计和Pancake光学解决方案等,这些举措旨在优化空间布局、减轻重量与负担感,从而使得穿戴者获得更为舒适的沉浸式体验。这些技术创新不仅突显了元宇宙领域在挑战中的韧性和适应力,同时也为行业注入了一针强心剂,显示出VR技术作为前沿科技的潜力与生命力。

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