5G時(shí)代下的VR/AR是通信產(chǎn)業(yè)的升級(jí)方向，產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)已日益完備

　　伴隨2G到4G的升級(jí)，人類基于移動(dòng)終端的信息交互媒介經(jīng)歷了文字、語(yǔ)音、圖片、視頻的演進(jìn)，而在5G時(shí)代，通信的發(fā)展有望繼續(xù)拓展所傳遞信息的縱深。因此我們認(rèn)為，基于VR/AR的實(shí)景交互代表著通信產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展方向。當(dāng)前時(shí)點(diǎn)，5G的成熟為克服3D內(nèi)容實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題，以及因延遲造成的眩暈問(wèn)題構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而相應(yīng)光學(xué)元件、顯示方案、專用芯片的推出則為終端的興起搭建了硬件基礎(chǔ)。此外，下半年及明年華為、蘋果等大品牌終端的發(fā)布有望提振VR市場(chǎng)熱度，推薦歌爾股份、水晶光電、利亞德、京東方A，建議關(guān)注韋爾股份、聯(lián)創(chuàng)電子、蘇大維格、匯頂科技。

　　5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度有效解決終端互聯(lián)和眩暈問(wèn)題

　　現(xiàn)階段主流VR頭顯刷新率在75-90Hz，在90Hz刷新率以及H.264壓縮協(xié)議下，我們計(jì)算得到1K分辨率的VR內(nèi)容需要21Mbps碼率，相較于僅能提供10Mbps碼率的4G網(wǎng)，5G可實(shí)現(xiàn)100-1024Mbps碼率，已經(jīng)可以滿足未來(lái)單眼8K的碼率要求。此外，VR頭顯的顯示時(shí)延極限為20ms，若超過(guò)20ms部分用戶會(huì)有明顯的眩暈感，目前VR頭顯的內(nèi)部圖像渲染以及刷新等時(shí)間約15-16ms，若增加4G網(wǎng)絡(luò)下額外10ms時(shí)延，用戶感知時(shí)延將遠(yuǎn)超過(guò)20ms，而僅有1ms的超低時(shí)延的5G可有效解決該問(wèn)題。

　　VR芯片、光學(xué)元件、顯示屏等硬件基礎(chǔ)已具備，VR頭顯重歸高增長(zhǎng)

　　VR硬件構(gòu)成主要包括芯片、光學(xué)元件、顯示屏等，在芯片環(huán)節(jié)，高通18年推出驍龍XR1布局中低端VR頭顯，19年推出支持5G的855 plus VR移動(dòng)平臺(tái)定位高端VR頭顯。在光學(xué)元件環(huán)節(jié)，菲涅爾透鏡是解決視角場(chǎng)FOV和鏡片重量問(wèn)題的主流方案，已廣泛應(yīng)用于Oculus、HTC等品牌終端。在顯示屏環(huán)節(jié)，除了日益成熟的柔性O(shè)LED之外，京東方所推出的Fast LCD提供了可選的高性價(jià)比顯示方案，已應(yīng)用于華為VR2、Oculus Go等。我們認(rèn)為在硬件基礎(chǔ)的支撐下，繼18年VR手機(jī)盒子產(chǎn)品的衰落之后，行業(yè)大規(guī)模興起在即，信通院預(yù)計(jì)18-22年全球VR產(chǎn)業(yè)CAGR將超過(guò)70%。

　　光波導(dǎo)鏡片大規(guī)模量產(chǎn)和Micro LED產(chǎn)業(yè)成熟助推AR向2C端普及

　　據(jù)vittimes數(shù)據(jù)，光學(xué)顯示模組是AR的主要成本構(gòu)成，約占終端成本50%，根據(jù)光學(xué)原理差異，光學(xué)顯示模組的圖像源器件和顯示鏡面有多種組合。我們認(rèn)為，一方面伴隨著光波導(dǎo)市場(chǎng)玩家不斷增多，并已有多家國(guó)內(nèi)公司布局鏡片量產(chǎn)，生產(chǎn)成本有望持續(xù)下降;另一方面，Micro LED技術(shù)的逐步成熟有助解決屏幕亮度過(guò)低問(wèn)題，提高用戶體驗(yàn)?；谛詢r(jià)比提升推動(dòng)AR產(chǎn)品向2C端普及的預(yù)期，IDC預(yù)計(jì)19-23年AR行業(yè)CAGR高達(dá)169%。

　　核心推薦邏輯

　　VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))終端產(chǎn)品自2015年廣泛走入人們的認(rèn)知以來(lái)，如今依然是投資界、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界的重要關(guān)注領(lǐng)域。除了資本和產(chǎn)業(yè)力量所推動(dòng)的市場(chǎng)教育之外，關(guān)于VR/AR的想象早已通過(guò)《黑客帝國(guó)》、《阿凡達(dá)》等科幻電影作品深入人心，消費(fèi)者對(duì)于VR、AR的應(yīng)用想象蓄力多時(shí)，但是VR/AR終端的大規(guī)模商業(yè)化卻長(zhǎng)期面臨著諸多通信、芯片、光學(xué)等領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。

　　盡管在5G漸行漸近之際，VR/AR終端作為重要的5G下游應(yīng)用近期備受二級(jí)市場(chǎng)關(guān)注，但是5G解決了VR/AR技術(shù)的哪些痛點(diǎn)，相關(guān)的芯片、光學(xué)等技術(shù)在這三四年間又經(jīng)歷了怎樣的升級(jí)、變遷依然是值得重點(diǎn)研究的方向，也是我們?cè)谶@篇報(bào)告中著力闡述的主要問(wèn)題。

　　我們認(rèn)為，此前限制VR/AR產(chǎn)品大規(guī)模普及的一個(gè)主要原因是由于通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，由于信息傳輸速度的限制，VR/AR產(chǎn)品多停留在單機(jī)的內(nèi)容體驗(yàn)，而沒(méi)有辦法真正成為移動(dòng)互聯(lián)終端。站在當(dāng)前時(shí)點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)的成熟為克服3D內(nèi)容實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題，以及因延遲造成的佩戴眩暈問(wèn)題構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有望充分釋放VR/AR終端的社交屬性，激發(fā)快速推廣潛力。與此同時(shí)，專用的光學(xué)元件、顯示方案、專用芯片的推出則為終端產(chǎn)品的興起搭建了硬件基礎(chǔ)。此外，下半年及明年華為、蘋果等大品牌終端的發(fā)布有望再度提振VR行業(yè)市場(chǎng)熱度，因此建議關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)標(biāo)的的投資機(jī)遇。

　　5G時(shí)代開(kāi)啟，VR行業(yè)進(jìn)入發(fā)展新階段

　　5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度有效解決終端互聯(lián)和眩暈問(wèn)題

　　自20世紀(jì)80年代以來(lái)，移動(dòng)通信每十年出現(xiàn)新一代革命性技術(shù)，推動(dòng)著信息通信技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的革新。根據(jù)《5G經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響白皮書》，從1G到2G移動(dòng)通信技術(shù)完成了從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變;從2G到3G，數(shù)據(jù)傳輸能力得到顯著提升，峰值速率可達(dá)2Mbps至數(shù)十Mbps;從3G到4G，峰值速率進(jìn)一步提升到100Mps至1Gbps，預(yù)計(jì)5G將提供峰值10Gbps以上帶寬、毫秒級(jí)時(shí)延和超高密度連接，有效支持虛擬顯示、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用要求。

　　5G帶寬大幅高于4G，能夠滿足VR顯示碼率要求?，F(xiàn)階段主流VR頭顯刷新率在75-90Hz區(qū)間。我們通過(guò)控制變量法分析不同分辨率所需的碼率，即在90Hz刷新率以及H.264壓縮協(xié)議情況下，最低的1K分辨率的VR頭顯需要21Mbps，而4G僅能提供10Mbps的碼率，難以滿足最低VR顯示要求，而5G技術(shù)路徑可以實(shí)現(xiàn)100-1024Mbps碼率，能夠滿足現(xiàn)階段最高的4K分辨率所需碼率，甚至還可以滿足未來(lái)單眼8K的碼率要求。

　　5G超低時(shí)延解決VR頭顯在4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下產(chǎn)生的眩暈感。VR頭顯的整體顯示時(shí)延極限為20ms，若超過(guò)20ms用戶會(huì)有明顯的眩暈感甚至嘔吐情況。目前VR頭顯的內(nèi)部圖像渲染以及分辨率刷新等時(shí)間以達(dá)到15-16ms，若增加4G網(wǎng)絡(luò)下額外10ms的時(shí)延，用戶感知時(shí)延將遠(yuǎn)超過(guò)20ms從而造成眩暈。而5G僅有1ms的超低時(shí)延，可以滿足VR頭顯的時(shí)延要求。

　　5G時(shí)代VR大規(guī)模興起的硬件基礎(chǔ)已經(jīng)具備

　　頭顯是區(qū)別VR產(chǎn)品的核心領(lǐng)域，頭顯性能與光學(xué)元件密不可分

　　中國(guó)信通院在《虛擬(增強(qiáng))現(xiàn)實(shí)白皮書2018》中將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展劃分為如下五個(gè)階段，不同發(fā)展階段對(duì)應(yīng)不同的體驗(yàn)層次。目前我國(guó)VR行業(yè)仍處于部分沉浸期，主要表現(xiàn)為 1.5K-2K 單眼分辨率、100-120 度視場(chǎng)角、百兆碼率、20 毫秒 MTP 時(shí)延、4K/90 幀率渲染處理能力、由內(nèi)向外的追蹤定位與沉浸聲等技術(shù)指標(biāo)。

　　VR產(chǎn)業(yè)鏈由硬件/軟件、設(shè)備、軟件內(nèi)容以及應(yīng)用場(chǎng)景組成。其中，硬件可分為芯片、傳感器、光學(xué)元件、顯示屏等;軟件可分為圖像、儲(chǔ)存、通信、識(shí)別等。設(shè)備可分為ToB和ToC;ToB有大型VR設(shè)備、工業(yè)級(jí)VR，ToC有一體機(jī)VR、外接式VR和移動(dòng)式VR。內(nèi)容和使用場(chǎng)景也可分為軍事、醫(yī)療、工程、游戲、直播、電影等。

　　VR行業(yè)發(fā)展主要集中在硬件研發(fā)更新、頭顯零部件生產(chǎn)。VR的硬件主要集中在頭顯當(dāng)中，全球已有多家廠商布局VR頭顯市場(chǎng)，例如索尼、Oculus(Facebook)、HTC等。VR產(chǎn)品在顯示方面的主要性能參數(shù)有FOV(Field Of View，即視角場(chǎng))，顯示分辨率，刷新率等。由于顯示屏距離瞳孔過(guò)近，所以需要特制的透鏡修正光源角度，以便用戶可以正常觀看顯示屏，此時(shí)如果顯示屏的分辨率較低，可能會(huì)有“紗窗效應(yīng)”出現(xiàn)，即人眼會(huì)直接在顯示屏看到像素點(diǎn)，類似在紗窗后看東西。

　　視角場(chǎng)越寬用戶在體驗(yàn)中接觸到的內(nèi)容就越多，對(duì)于健康的人眼而言，單眼水平FOV范圍在170°-175°之間，大多數(shù)人的雙眼FOV是兩個(gè)單眼FOV的組合，提供了200°-220°的可視區(qū)域。在兩個(gè)單眼FOV重疊的地方，存在大約114°的立體雙目視場(chǎng)，這個(gè)范圍內(nèi)人眼能夠在3D維度中感知事物。

　　對(duì)于VR頭顯產(chǎn)品而言，限制FOV的主要因素是鏡片。為了獲得更好的視野，一種方案是在VR頭顯中使用較薄的鏡片，但這會(huì)增加鏡片至VR顯示屏所需的距離，從而增加頭顯尺寸。另一種方案是使用較厚的鏡片，此類鏡片的焦距較短可以獲得更強(qiáng)的放大倍率，并將顯示屏移近，但這些較厚的鏡頭會(huì)增加頭顯重量，與此同時(shí)，由于晶片的放大倍數(shù)更高，因而需要更高分辨率的顯示器以避免或減少紗窗效應(yīng)。

　　菲涅爾透鏡(Fresnel lens)是解決FOV以及鏡片重量問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)方案。在菲涅爾透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過(guò)這些齒紋，可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光進(jìn)行反射或者折射的作用。Oculus、HTC以及大部分VR制造商都使用了菲涅爾透鏡，而Sony的PSVR還是使用傳統(tǒng)的普通透鏡。因此，PSVR的FOV略小于大部分的VR頭顯，并且PSVR的重量達(dá)到了610克，比Oculus Rift和HTC Vive重60-150克。

　　Oculus Rift采用的是混合菲涅爾透鏡，具有非常精細(xì)的紋理和規(guī)則的凸透鏡。Rift的混合鏡片有更大的sweet spot(指鏡片中間的區(qū)域，用戶的瞳孔需要在這個(gè)區(qū)域才能獲得清晰的圖像)和更一致的焦點(diǎn)，這意味著頭顯的佩戴位置更隨意，對(duì)焦更容易。Vive使用的是傳統(tǒng)菲涅耳透鏡，其劣勢(shì)在于由于紋理較為粗糙，如果用戶的瞳孔沒(méi)有正確對(duì)應(yīng)鏡片的sweet spot，將無(wú)法正常觀看VR顯示屏。此外，Vive也不能像Rift那樣解決紗窗效應(yīng)。而PSVR所用的普通鏡片，盡管搭配索尼自產(chǎn)的顯示屏能夠減少紗窗效應(yīng)，但PSVR在重量上明顯要重于同類產(chǎn)品。

　　Fast LCD為VR顯示優(yōu)質(zhì)“備胎”

　　LCD的響應(yīng)速度是指各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反應(yīng)速度，即像素由亮轉(zhuǎn)暗或由暗轉(zhuǎn)亮所需的時(shí)間。由于VR的屏幕刷新率在70-90Hz，即每秒可以捕捉70-90張畫面，而傳統(tǒng)LCD顯示屏的響應(yīng)時(shí)間為16-25ms，其對(duì)應(yīng)幀數(shù)為40-62.5，因此傳統(tǒng)LCD用于VR頭顯會(huì)有明顯的頓卡現(xiàn)象。

　　根據(jù)elecfans數(shù)據(jù)，京東方現(xiàn)已推出響應(yīng)時(shí)間小于5ms的高分辨率Fast LCD面板，并成為華為VR2、Oculus Go、小米VR一體機(jī)、愛(ài)奇藝4K一體機(jī)的面板供應(yīng)商，根據(jù)京東方官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018年其VR顯示模組出貨量已達(dá)100萬(wàn)片，涉及VR整機(jī)超過(guò) 20款。

　　Fast LCD相比AMOLED成本較低，帶動(dòng)VR頭顯整體成本下降，有助于擴(kuò)大VR消費(fèi)群體。Fast LCD刷新率可滿足現(xiàn)階段VR顯示需求，且分辨率更高，價(jià)格更為優(yōu)惠。根據(jù)阿里巴巴網(wǎng)站7月10日數(shù)據(jù)，一款普通的VR AMOLED屏幕市場(chǎng)售價(jià)為468元，由于使用AMOLED的VR都是雙屏顯示，因此整體AMOLED顯示屏價(jià)格為936元，而普通的LCD屏幕售價(jià)僅為580元，價(jià)格差距大約在一倍左右。使用Fast LCD替代AMOLED可以降低整體VR頭顯成本，從而讓更多的消費(fèi)者可以購(gòu)買VR，進(jìn)一步擴(kuò)大VR市場(chǎng)。

　　可變焦技術(shù)是下一代VR顯示技術(shù)的發(fā)展方向。Oculus團(tuán)隊(duì)在2018年5月的F8大會(huì)上發(fā)布了新的一款名為Half-Dome的VR原型機(jī)，該機(jī)型搭載了新型可變焦技術(shù)。其原理 為依靠眼球跟蹤技術(shù)追捕捉用戶瞳孔特征，并實(shí)時(shí)計(jì)算注視點(diǎn)位置。再通過(guò)機(jī)械裝置完成屏幕的前后移動(dòng)，從而模擬觀察遠(yuǎn)近不同物體時(shí)人眼的屈光調(diào)節(jié)過(guò)程。此外，應(yīng)用了眼球跟蹤技術(shù)后，Oculus Half-Dome將FOV提高至140度，大大超過(guò)旗下另外兩款VR頭Rift和Quest的FOV。同時(shí)，Half-Dome與其他Oculus產(chǎn)品重量相當(dāng)。

　　VR專用芯片日益成熟，19年7月高通發(fā)布支持5G的驍龍855 plus

　　終端設(shè)備使用方式?jīng)Q定VR芯片。VR根據(jù)使用方式，可以分為三種：一體機(jī)、外接式和移動(dòng)式。一體機(jī)指的是可獨(dú)立使用的VR，由于需要進(jìn)行圖像處理，一體機(jī)VR頭顯使用與手機(jī)同類型的移動(dòng)處理器，處理器由CPU與GPU組成。外接式VR是指需要連接電腦或游戲機(jī)使用;移動(dòng)式是指需要用手機(jī)作為顯示屏進(jìn)行投放的VR，這兩種VR均采MCU(Microcontrol Unit)，因?yàn)檫@兩類VR不需要在頭顯中完成圖像處理任務(wù)。

　　憑借成熟的處理器技術(shù)，高通壟斷一體機(jī)VR芯片主流市場(chǎng)。目前VR頭顯市場(chǎng)中，主流的三種一體機(jī)頭顯，均采用高通驍龍的處理器。其中，Oculus Go采用的是高通驍龍821，Oculus Quest和聯(lián)想Mirage Solo則搭載的是高通驍龍835。驍龍821是820(2105年11月發(fā)布)的升級(jí)版，CPU和GPU性能均有加強(qiáng)，主要為滿足VR頭顯對(duì)于畫面的要求。通過(guò)第三方跑分軟件安兔兔的數(shù)據(jù)顯示，驍龍821的GPU性能相比820提高12%。

　　根據(jù)對(duì)比高通驍龍芯片發(fā)布時(shí)間與對(duì)應(yīng)手機(jī)發(fā)布時(shí)間可見(jiàn)，VR頭顯所使用的芯片通常是約兩年前發(fā)布的手機(jī)處理器芯片。以2018年5月發(fā)布的Oculus Go為例，該款VR頭顯采用的處理器芯片是2016年5月發(fā)布的高通驍龍821，而這款處理器芯片在發(fā)布初期主要應(yīng)用于16、17年發(fā)布的OPPO、小米的智能手機(jī)旗艦款。VR頭顯芯片暫用手機(jī)處理器芯片，而少有廠商推出VR專用芯片，主要因?yàn)楫?dāng)前VR頭顯出貨量規(guī)模較小。根據(jù)ID數(shù)據(jù)，2018年全球VR/AR頭顯出貨量?jī)H為590萬(wàn)臺(tái)(VR占比超過(guò)95%)，僅占全球智能手機(jī)出貨量(14.04億臺(tái))的0.4%。

　　三星移動(dòng)處理器研發(fā)能力強(qiáng)，未來(lái)或進(jìn)軍一體機(jī)市場(chǎng)。三星自主研發(fā)的Exynos9820處理器，與高通驍龍855同期發(fā)布且性能接近，這表明三星在移動(dòng)處理器研發(fā)能力較強(qiáng)，能夠與高通競(jìng)爭(zhēng)。但由于三星目前推出的兩款VR設(shè)備Gear VR以及Odyssey為移動(dòng)式和外接式VR，均無(wú)需搭載GPU的處理器，因而并未在其VR產(chǎn)品上使用Exynos處理器。目前，三星已經(jīng)在積極進(jìn)行一體機(jī)VR的研發(fā)，新品將搭載Exynos處理器。

　　外移式VR與移動(dòng)式VR多采用MCU控制芯片

　　意法半導(dǎo)體為MCU主流供貨商，Atmel或能進(jìn)入市場(chǎng)。由于外接式VR與移動(dòng)式VR頭顯是通過(guò)外接設(shè)備成像，其本身不需要進(jìn)行圖像處理，因此通用MCU可滿足VR頭顯的控制需求，無(wú)需采用高端處理器芯片。目前市場(chǎng)上主流的外接式與移動(dòng)式VR多采用使用意法半導(dǎo)體的STM32系列MCU，該系列專門為高性能、低能耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)，與外接式、移動(dòng)式VR頭顯需求高度吻合。

　　2018年1月，搭載Atmel SAM G55 MCU的HTC Vive Pro發(fā)布，打破了意法在VR頭顯MCU領(lǐng)域的壟斷。Atmel已在2016年被MCU 巨頭公司微芯科技(Microchip Techology)收購(gòu)。隨著HTC Vive Pro的性能逐步得到用戶認(rèn)可，我們認(rèn)為，未來(lái)微芯科技或旗下Atmel公司均有機(jī)會(huì)進(jìn)入VR頭顯MCU市場(chǎng)，與意法半導(dǎo)體共分VR頭顯領(lǐng)域的MCU市場(chǎng)份額。

　　高通發(fā)布驍龍855plus，打造VR與5G相結(jié)合的移動(dòng)平臺(tái)

　　高通18年推出驍龍XR1布局中低端 VR頭顯。高通在2018年5月正式發(fā)布XR1處理器，與傳統(tǒng)高通驍龍?zhí)幚砥餍阅苡休^大差距，主要定位中低端VR頭顯。根據(jù)高通官網(wǎng)介紹，XR1處理器僅能支持3DoF動(dòng)態(tài)捕捉、為用戶提供高質(zhì)量體驗(yàn)(High quality)。

　　高通19年推出支持5G的855 plus VR移動(dòng)平臺(tái)。2019年7月高通發(fā)布驍龍855 plus移動(dòng)平臺(tái)，集成了支持?jǐn)?shù)千兆比特連接的驍龍X24 LTE 4G調(diào)制解調(diào)器，并通過(guò)利用驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器和Qualcomm Technologies射頻前端解決方案實(shí)現(xiàn)5G連接，定位高端VR頭顯以提供給用戶超高流暢、且沉浸感更強(qiáng)的產(chǎn)品體驗(yàn)。

　　VR內(nèi)容逐漸豐富，將提供多場(chǎng)景應(yīng)用

　　游戲端有望成為VR首個(gè)大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景

　　Steam游戲平臺(tái)2018年已推出2867款VR游戲，較16年的600款提高近5倍。目前國(guó)內(nèi)VR游戲用戶主要來(lái)自線下體驗(yàn)店以及線上社交平臺(tái)的雙向引流，并支持玩家錄制分享游戲視頻將增強(qiáng)游戲表現(xiàn)力，提高對(duì)潛在用戶的吸引力。

　　隨著國(guó)內(nèi)游戲廠商加大在VR行業(yè)的投入力度，我們認(rèn)為更多優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容與產(chǎn)品將進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，有利于提高VR游戲市場(chǎng)中的內(nèi)容豐富度。根據(jù)Steam平臺(tái)數(shù)據(jù)，2018年5月發(fā)布的爆款游戲Beat Saber，截止2019年1月，銷量已超過(guò)100萬(wàn)份，帶來(lái)收入超過(guò)2000萬(wàn)美金，為目前最暢銷的VR游戲。

　　沉浸式教育有助于提高學(xué)習(xí)效率

　　全球信息化教育大時(shí)代，教育模式、內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式正發(fā)生深刻的變革。根據(jù)黑晶科技官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，至2025年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到7億美元，VR/AR教育成為焦點(diǎn)已是必然。VR教育的出現(xiàn)能夠避免學(xué)生在課堂分心。VR將不同學(xué)習(xí)方法和學(xué)生的需求融合到一起，能讓學(xué)生積極互動(dòng)并通過(guò)切身體驗(yàn)分享對(duì)問(wèn)題的不同看法。這樣促進(jìn)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的積極性，提升了思考空間。

　　VR提供外科模擬手術(shù)培訓(xùn)，并通過(guò)環(huán)境調(diào)節(jié)緩解創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙癥

　　2017年6月，位于美國(guó)波士頓的Osso VR公司打造了一個(gè)虛擬的手術(shù)室，可以在Vive和Rift上運(yùn)行。外科醫(yī)生可以在VR中反復(fù)練習(xí)手術(shù)流程，獲得更多的經(jīng)驗(yàn)。在有效減少實(shí)操教學(xué)成本與風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，加強(qiáng)受訓(xùn)醫(yī)生及學(xué)生的技能熟練程度，提高教學(xué)實(shí)訓(xùn)效率。突破了醫(yī)療行業(yè)傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式，能夠構(gòu)架逼真的進(jìn)行手術(shù)模擬以及教學(xué)。此外，VR可以有效緩解創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(PTSD)。使用VR可以創(chuàng)造一個(gè)可控的環(huán)境，將PTSD患者置于刺激性的環(huán)境中，并系統(tǒng)地控制刺激的程度。

　　5G+VR已經(jīng)在影音直播當(dāng)中得到應(yīng)用

　　VR+5G直播模式使得場(chǎng)景呈現(xiàn)更真實(shí)、清晰。VR全景實(shí)時(shí)直播對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上行、下行寬帶和低時(shí)延要求極高，5G特點(diǎn)保障了這一要求，使直播畫面清晰、流程。2019年2月13日，山東省兩會(huì)現(xiàn)場(chǎng)布置了專業(yè)的VR全景攝像頭，對(duì)兩會(huì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全景視頻的采集，利用5G網(wǎng)絡(luò)回傳VR視頻源，觀眾可通過(guò)微信公眾號(hào)觀看山東兩會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)直播。

　　2019年5月，2019寧夏銀川國(guó)際馬拉松開(kāi)賽，并通過(guò)采用采用了聯(lián)通5G技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了5G+VR直播。寧夏聯(lián)通與寧夏網(wǎng)絡(luò)廣播電視臺(tái)采用5G網(wǎng)絡(luò)回傳，突破以往平面直播的局限性，實(shí)現(xiàn)了360度全景直播，并將現(xiàn)場(chǎng)更清晰、更真實(shí)的全景畫面呈現(xiàn)給觀眾。

　　信通院預(yù)計(jì)18-22年全球VR產(chǎn)業(yè)規(guī)模CAGR超過(guò)70%

　　2018-2022年預(yù)計(jì)全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)70%。近幾年科技高速發(fā)展，推動(dòng)VR技術(shù)的成熟，提高了消費(fèi)者對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)滿意度，從而拉動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的爆發(fā)。根據(jù)中國(guó)信通院《虛擬(增強(qiáng))現(xiàn)實(shí)白皮書2018》數(shù)據(jù)，2018年全球虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)700億元人民幣，同比增長(zhǎng)126%;預(yù)計(jì)2020年全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到2000億元，對(duì)應(yīng)2018-2022年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)70%。

　　隨著5G商用及VR相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，IDC預(yù)計(jì)全球VR頭顯出貨將于2023年達(dá)到3670萬(wàn)臺(tái)，對(duì)應(yīng)2019-2023年復(fù)合增長(zhǎng)達(dá)到44%;至2023年全球一體機(jī)VR出貨量占全球VR出貨量比例將達(dá)到59%(2017：3.6%)。

　　趨成熟，2021年起AR眼鏡出貨量有望大幅提升

　　AR(Augmented Reality)，即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，是指在展示攝影機(jī)捕捉到的真實(shí)場(chǎng)景的同時(shí)，通 過(guò)圖像、視頻、3D模型等技術(shù)為用戶提供虛擬信息，實(shí)現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景信息的補(bǔ)充與疊加，從而為用戶提供超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。

　　AR目前仍以手機(jī)和電腦應(yīng)用為主，光學(xué)元件的技術(shù)成熟度成為限制近眼顯示AR的主要瓶頸。AR產(chǎn)業(yè)鏈分為上游，中游與下游。上游主要為元器件包括芯片，傳感器，光學(xué)元件，顯示屏等零部件，中游為頭顯、眼鏡、手機(jī)、車載終端等各種設(shè)備，下游則是游戲，電影等內(nèi)容提供平臺(tái)。

　　根據(jù)UCCVR發(fā)布的《2018年AR產(chǎn)業(yè)白皮書》，目前AR產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚未成熟，應(yīng)用與內(nèi)容展示集中在遠(yuǎn)距離顯示的手機(jī)以及PC端;相比之下，近眼顯示的AR眼鏡市場(chǎng)普及度較低，主因AR眼鏡的光學(xué)模組元件工藝復(fù)雜且成本高昂。

　　據(jù)IDC預(yù)測(cè)，2023年全年AR眼鏡銷量將達(dá)到3190萬(wàn)臺(tái)，對(duì)應(yīng)2019-2023年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)169%。AR眼鏡的出貨量增長(zhǎng)將快速拉動(dòng)下游內(nèi)容應(yīng)用制作，以及產(chǎn)品多樣性，進(jìn)一步刺激AR整體市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)信息通訊研究院預(yù)測(cè)，2022年全球AR市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1416.7億元，對(duì)應(yīng)2019-2022年復(fù)合增速達(dá)到79%。

　　光學(xué)模組為AR眼鏡核心元件，光學(xué)技術(shù)助力行業(yè)發(fā)展

　　光波導(dǎo)為AR眼鏡成像的主流解決方案，技術(shù)進(jìn)步有望推動(dòng)成品降價(jià)

　　AR眼鏡的成像效果決定了用戶體驗(yàn)，而鏡片的光學(xué)系統(tǒng)便是決定AR眼鏡成像效果的關(guān)鍵。與VR頭顯“凸透鏡+顯示屏”的光學(xué)系統(tǒng)不同，AR眼鏡的光學(xué)系統(tǒng)由圖像源器件與顯示鏡面兩個(gè)主要配件構(gòu)成。根據(jù)vittimes數(shù)據(jù)，AR眼鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其中光學(xué)顯示模組成本占AR眼鏡總成本的50%左右，可見(jiàn)光學(xué)系統(tǒng)的性能AR眼鏡的成像效果至關(guān)重要。

　　根據(jù)AR眼鏡所用光學(xué)原理不同，圖像源器件和顯示鏡面有多種組合，常見(jiàn)方案主要為以下4大類，其中光波導(dǎo)(Waveguide)與全息反射投影是AR行業(yè)內(nèi)使用最多的兩種光學(xué)顯示鏡面，但也是量產(chǎn)難度最高的兩種技術(shù)。

　　2012年發(fā)布的Google Glass采用棱鏡+LCoS(硅基液晶)的成像方式，支持15度視場(chǎng)(FOV)，導(dǎo)致用戶視野大幅受限;加之該款產(chǎn)品價(jià)格較高且定位不明確，所以在推出之后未取得用戶認(rèn)可。2015年1月，微軟發(fā)布HoloLens眼鏡，通過(guò)采用光波導(dǎo)技術(shù)將FOV提高至30度，擴(kuò)大了用戶的視野范圍，并通過(guò)硬件的加強(qiáng)提升用戶體驗(yàn)。2019年2月，微軟發(fā)布升級(jí)版AR眼鏡HoloLens2，將FOV進(jìn)一步提升至52度，并搭載4顆800萬(wàn)像素?cái)z像頭，提供2K分辨率顯示器，進(jìn)一步優(yōu)化用戶視覺(jué)體驗(yàn)。

　　隨著采用光波導(dǎo)技術(shù)的HoloLens 1、2以及Magic Leap One產(chǎn)品問(wèn)世，光波導(dǎo)逐漸被視為滿足AR眼鏡成像需求的主流解決方案，這主要是因?yàn)楣獠▽?dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)光的全反射，即光機(jī)完成成像后，將光耦合進(jìn)入波導(dǎo)的玻璃基底，通過(guò)“全反射”原理將光傳輸?shù)窖坨R前方，再釋放出來(lái)。光波導(dǎo)的“全反射”在保證成像清晰、圖像對(duì)比度高的基礎(chǔ)上，還能為用戶提高較大的視場(chǎng)角(Field of View，F(xiàn)OV)。

　　光波導(dǎo)在技術(shù)原理上滿足了AR眼鏡的成像需求，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜且良率低所造成的高成本，又成為眾多廠商選擇光波導(dǎo)生產(chǎn)AR眼鏡的阻礙。而相比之下，光學(xué)棱鏡的制作工藝較為簡(jiǎn)單，且技術(shù)成熟度高，因此價(jià)格較低，目前在AR眼鏡中仍有廣泛應(yīng)用。通過(guò)對(duì)比2016-18年發(fā)布的四款A(yù)R眼鏡可以看出，采用光波導(dǎo)技術(shù)的HiAR G100售價(jià)高達(dá)1699元，而采用棱鏡作為光學(xué)系統(tǒng)等Active One與Halomini售價(jià)分別為7000元和4388元，明顯低于HiAR G100。

　　光波導(dǎo)鏡片研發(fā)技術(shù)成熟度不斷提高，量產(chǎn)將推動(dòng)生產(chǎn)成本下降

　　光波導(dǎo)鏡片根據(jù)原理及生產(chǎn)工藝可分為陣列、表面浮雕以及全息體光波導(dǎo)。光波導(dǎo)鏡片成像原理有幾何反射和衍射光柵兩類，對(duì)應(yīng)陣列光波導(dǎo)以及衍射光柵光波導(dǎo)。其中，衍射光柵光波導(dǎo)由于衍射元件類型不同可以分為表面浮雕光柵光波導(dǎo)以及全息體光柵光波導(dǎo)。

　　2016年后光波導(dǎo)市場(chǎng)玩家不斷增多，并已有多家公司布局鏡片量產(chǎn)，生產(chǎn)成本有望持續(xù)下降。隨著AR市場(chǎng)的成熟，多家廠商都開(kāi)始進(jìn)行光波導(dǎo)技術(shù)的研發(fā)，包括初創(chuàng)企業(yè)如靈犀微光、瓏璟光電、Magic Leap和DigiLens等，以及傳統(tǒng)光學(xué)巨頭如Sony、肖特等。此外，由于技術(shù)成熟度較高，目前已有兩家公司與國(guó)內(nèi)上市公司合作進(jìn)行光波導(dǎo)鏡片量產(chǎn)，分別為Waveoptics與歌爾合作，肖特與水晶成立子公司晶特負(fù)責(zé)光波導(dǎo)鏡片量產(chǎn)。因此，隨著玩家數(shù)量不斷增多疊加量產(chǎn)能力提升，未來(lái)光波導(dǎo)鏡片生產(chǎn)成本將繼續(xù)下，從而推動(dòng)向C端更快普及。

　　Micro LED或?qū)⒊蔀锳R圖像源器件“救世主”

　　顯示亮度過(guò)低，難以在陽(yáng)光下直接使用，為目前光波導(dǎo)方案另一普及障礙。光波導(dǎo)方案有兩個(gè)配件組成，其一為光波導(dǎo)鏡片，另一個(gè)就是圖像源器件。傳統(tǒng)的圖像源器件主要為LCoS(硅基液晶)，但由于刷新率難以達(dá)到200Hz以上，導(dǎo)致“拖尾”現(xiàn)象嚴(yán)重，影響用戶正常使用。因此，為了避免“拖尾”現(xiàn)象，AR產(chǎn)品犧牲了較多的亮度以避免該問(wèn)題，導(dǎo)致光波導(dǎo)成像較暗僅有3-400奈特亮度，難以在陽(yáng)光下直接使用，成為光波導(dǎo)普及的障礙之一。

　　Micro LED解決屏幕亮度過(guò)低問(wèn)題，提高用戶體驗(yàn)，推動(dòng)AR向C端普及。據(jù)映維網(wǎng)報(bào)道，Micro LED技術(shù)是傳統(tǒng)LCD屏幕亮度的30倍，能夠大幅提高光波導(dǎo)顯示亮度。若在現(xiàn)有的刷新率以及光波導(dǎo)技術(shù)上，可以將亮度提高至5000耐特以上，完全滿足陽(yáng)光下直接顯示所需的2000奈特以及人眼習(xí)慣的，亮度大幅提高能夠助力AR眼鏡向C端發(fā)展。

　　受成本及亮度限制，AR現(xiàn)階段主要應(yīng)用于B端

目前AR眼鏡主流產(chǎn)品HoloLens，受限于光波導(dǎo)方案價(jià)格較高導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格在3000美金左右，僅能在工業(yè)中使用，例如動(dòng)畫設(shè)計(jì)以及維修等。我們認(rèn)為，未來(lái)隨著波導(dǎo)鏡片量產(chǎn)成本下降，以及Micro LED技術(shù)成熟，AR眼鏡將向C端普及。

VR/AR相關(guān)上市公司概覽

歌爾股份(002241.sz)

歌爾成立于2001年，主要從事聲光電精密零組件、聲學(xué)智能整機(jī)、智能硬件等設(shè)備的研發(fā)、制造和銷售。歌爾自16年開(kāi)始獨(dú)家代工索尼PSVR及Oculus，同年VR中高端產(chǎn)品出貨量占全球70%以上，自制零部件占比達(dá)30%。除發(fā)揮揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)等聲學(xué)配件技術(shù)優(yōu)勢(shì)外、歌爾還掌握了VR專用的菲涅爾透鏡技術(shù)、AR眼鏡當(dāng)前主流但量產(chǎn)難度高的光波導(dǎo)技術(shù)。根據(jù)公司官網(wǎng)，2018年11月，歌爾與全球領(lǐng)先的衍射光波導(dǎo)元件企業(yè)WaveOptics簽訂獨(dú)家代工協(xié)議，標(biāo)志著歌爾在AR領(lǐng)域的布局進(jìn)一步深化。

水晶光電(002273.sz)

水晶成立于2002年，是我國(guó)領(lǐng)先的精密光電薄膜元件供應(yīng)商。經(jīng)過(guò)多年來(lái)在光學(xué)領(lǐng)域的積累，水晶已具備行業(yè)領(lǐng)先的鍍膜技術(shù)，根據(jù)五方光電招股說(shuō)明書及水晶18年濾光片銷量，我們計(jì)算得出水晶2018年在全球紅外截止濾光片市場(chǎng)市占率達(dá)27.0%，居全球第一。同時(shí)，水晶也是全球僅次于VIAVI具備窄帶濾光片量產(chǎn)能力的公司。公司在2009年設(shè)立晶景光電研發(fā)微投影，開(kāi)始布局AR/VR行業(yè)。隨后，水晶通過(guò)外延投資深化AR關(guān)鍵技術(shù)卡位，于16年投資全球陣列光波導(dǎo)技術(shù)的標(biāo)桿企業(yè)Lumus，并與全球著名玻璃供應(yīng)商肖特成立合資公司晶特生產(chǎn)成像晶圓材料，實(shí)現(xiàn)AR產(chǎn)業(yè)從材料到技術(shù)的全面布局。

京東方A(000725.sz)

京東方成立于1993年，是一家為信息交互和人類見(jiàn)你康康提供智慧端口從產(chǎn)品和專業(yè)服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)公司，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、電視、VR/AR、可穿戴設(shè)備以及各類數(shù)字信息顯示設(shè)備。根據(jù)年報(bào)信息，京東方18年創(chuàng)新應(yīng)用出貨面積同比增長(zhǎng)約110%，其中電子標(biāo)牌、拼接、電子標(biāo)簽、穿戴及VR/AR等5個(gè)細(xì)分市場(chǎng)市占率突破20%。根據(jù)elecfans數(shù)據(jù)，京東方現(xiàn)已推出響應(yīng)時(shí)間小于5ms的高分辨率Fast LCD面板，其成本顯著低于AMOLED，并成為華為VR2、Oculus Go、小米VR一體機(jī)、愛(ài)奇藝4K一體機(jī)的面板供應(yīng)商。根據(jù)京東方官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018年其VR顯示模組出貨量已達(dá)100萬(wàn)片，涉及VR整機(jī)超過(guò) 20款。

韋爾股份(603501.sh)

韋爾股份成立于2007年，目前主要從事分立器件和電源管理IC等半導(dǎo)體產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)及分銷業(yè)務(wù)，產(chǎn)品在移動(dòng)通信、車載電子、安防、網(wǎng)絡(luò)通信、家用電器等領(lǐng)域。根據(jù)公司年報(bào)，韋爾采用CMOS工藝設(shè)計(jì)的產(chǎn)品性能與國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)度受的鍺硅工藝產(chǎn)品性能持平，但成本遠(yuǎn)低于國(guó)外公司，有望成為CMOS圖像傳感器領(lǐng)域進(jìn)口替代的核心受益者，而VR/AR行業(yè)的快速發(fā)展將同樣為韋爾股份帶來(lái)CMOS圖像傳感器的增量需求。

蘇大維格(300331.sz)

蘇大維格成立于2001年，主要從事微納結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與制造，以及高端智能制造的技術(shù)研發(fā)服務(wù)。根據(jù)年報(bào)披露，公司目前正致力于裸眼3D光場(chǎng)顯示的研發(fā)，同時(shí)利用公司具有的新一代AR核心器件技術(shù)能力和專業(yè)積累，推進(jìn)下一代計(jì)算平臺(tái)AR的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

利亞德(300296.sz)

利亞德成立于1995年，是專業(yè)從事LED應(yīng)用產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。2017年2月，利亞德通過(guò)收購(gòu)NP公司獲得全球領(lǐng)先的光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)，將視覺(jué)效果解決方案拓展到VR/AR領(lǐng)域，包括大力發(fā)展合作伙伴開(kāi)展新型業(yè)務(wù)如智慧教室、影視預(yù)演、工業(yè)仿真、虛擬演播室等，并逐步培育C端業(yè)務(wù)發(fā)展VR綜合體驗(yàn)館等業(yè)務(wù)。根據(jù)公司年報(bào)，2018年利亞德實(shí)現(xiàn)VR收入3.37億元，凈利潤(rùn)1.19億元。

聯(lián)創(chuàng)電子(002036.sz)

聯(lián)創(chuàng)成立于1998年，致力于發(fā)展光學(xué)鏡頭及影像模組、觸控顯示器件等新型光學(xué)光電子產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于智能終端、智能汽車、智慧家庭、VR/AR等領(lǐng)域。根據(jù)公司年報(bào)，聯(lián)創(chuàng)可滿足VR/AR行業(yè)以全景相機(jī)、VR頭盔、AR眼鏡等影響輸入、輸出設(shè)備實(shí)現(xiàn)拍攝、人機(jī)交互、顯示所需的高清廣角鏡頭及攝像模組市場(chǎng)需求。目前，聯(lián)創(chuàng)在VR/AR領(lǐng)域已為國(guó)際知名的MR公司、M公司研制的投影鏡頭穩(wěn)定量產(chǎn)出貨，并在全景攝影機(jī)領(lǐng)域，通過(guò)折返光學(xué)系統(tǒng)形成技術(shù)優(yōu)勢(shì)將產(chǎn)品線由全景鏡頭擴(kuò)展到全景影響模組，成為Insta360全景影像模組的第一供應(yīng)商。

匯頂科技(603160.sh)

匯頂成立于2002年，主要提供移動(dòng)智能終端所需的人機(jī)交互和生物識(shí)別解決方案。根據(jù)公司18年年報(bào)，匯頂已成為全球安卓手機(jī)市場(chǎng)出貨量排名第一的指紋芯片供應(yīng)商。目前生物識(shí)別主要用在智能手機(jī)前置、后置攝像頭，已實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別解鎖/支付和拍照效果增強(qiáng)等功能，未來(lái)有望向智能駕駛、智能家居、可穿戴設(shè)備、VR/AR以及工業(yè)應(yīng)用等場(chǎng)景延伸。匯頂積極開(kāi)展在3D人臉識(shí)別技術(shù)研究創(chuàng)新并已取得重大進(jìn)展。

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