VR行业的技术瓶颈是什么？

2024-10-14上海AR开发专家

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  谈及虚拟现实，总是伴随无数的专有名词和春笋般的创业公司，与其追踪无尽的概念而迷失，不如从头梳理，看清本质。为此，我们基于一系列调研，概括成文，核心结论包括：
  　　1)技术路径：供给端，产品呈现依赖于技术开关(刷新率、分辨率、延迟、计算能力等)的打开，领先厂商基本达标;需求端，亟待杀手级应用激活， 大概率出现在游戏领域。未来更大市场规模的爆发，依赖于技术瓶颈的突破，关键在于晕眩的解决、行业标准的建立。以上均需要多产业、多场景的复杂融合，决定 了VR将成为持久战。
  　　2)市场前瞻：不高估未来两年的变化，也不低估未来十年的变化。伴随面向消费市场的硬件和内容的批量上市，2016年VR迎来小爆发;预计到 2020年，全球头戴VR设备年销量将达4000万台左右，市场规模约RMB400亿元，加上内容服务和企业级应用，市场容量超过千亿元;长期来看，万亿 可期。
  　　3)产品形态：硬件方面，VR头戴设备可分为VR头盔(+PC)、眼镜(+手机)、一体机(独立使用)，其中
  VR眼镜
  将成近期主流，未来向一体机演化;内容方面，视频成为标配，游戏成为未来，应用分发成为入口。
  　　4)投资建议：我们认为虚拟现实是场必胜的持久战，但目前仍处于风险较高的VC阶段，对二级市场的标的不做个股推荐，投资人可以参考以下逻 辑：1、研究和跟踪次序上，先国外、后国内，先一级市场、后二级市场;2、具体行业建议关注三个领域：(1)技术领先的VR眼镜/头盔厂商，相关公司有暴 风科技、联络互动、乐相科技、焰火工坊等;(2)能力可以向VR复制的成熟行业，以元器件、游戏厂商、影视内容厂商为代表;(3)VR企业级应用厂商，目 前以创业公司为主。
  　　VR经历了三次热潮：第一次源于1960年代，确立了
  VR技术
  原理;第二次发生在1990年代，VR试图商业化但未能成功;目前正处于第三次热潮前期，以Facebook 20亿美元收购
  Oculus
  为标志，全球范围内掀起了VR商业化普及化的浪潮。
  　　第一次热潮发生在1960年代，科学家们建立了VR的基础原理和产品光学构造。1960年，电影摄影师Morton Heilig提交了一款VR设备的专利申请文件，专利文件上的描述是“用于个人使用的立体电视设备”。尽管这款设计来自于50多年前，但可以看出与 Oculus Rift、Google Cardboard有着很多相似之处。1967年，Heilig又构造了一个多感知仿环境的虚拟现实系统Sensorama Simulator，这也是历史上第一套
  VR系统
  ，它能够提供真实的3D体验，例如用户在观看摩托车形式的画面时，不仅能看到立体、彩色、变化的街道画 面，还能听到立体声，感受到行车的颠簸、扑面而来的风还能闻到花的芳香。1968年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan在哈佛大学组织开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD及头部位置跟踪系统，是VR发展史上一个重要的里程碑。进入80年 代，VR相关技术在飞行、航天等领域得到比较广泛的应用。
  　　第二次热潮发生在1990年代，这是一次如火如荼的商业化热潮，但最终没能获得成功。1989年Jaron Lanier首次提出Virtual Reality的概念，被称为“虚拟现实之父”。1991年，一款名为“Virtuality 1000CS”的设备出现在消费市场中，由于它笨重的外形、单一的功能和昂贵的价格，并未得到消费者的认可;但掀起了一个VR商业化的浪潮，世嘉、索尼、 任天堂等都陆续推出了自己的
  VR游戏
  机产品。但这一轮商业化热潮，由于光学、计算机、图形、数据等领域技术尚处于高速发展早期、产业链也不完备，并未得到 消费者的积极响应。但此后，企业的VR商业化尝试一直没有停止。
  　　第三次热潮源于2014年Facebook 20亿美元收购Oculus，VR商业化进程在全球范围内得到加速。2014年3月26日，Oculus VR被Facebook以20亿美元收购，再次引爆全球
  VR市场
  ;三星、HTC、索尼、雷蛇、佳能等科技巨头组团加入，都让人看到了这个行业正在蓬勃发 展;国内，目前已经出现数百家VR领域创业公司，覆盖全产业链环节，例如交互、摄像、现实设备、游戏、视频等。今年暴风科技登陆创业板，成为“虚拟现实第 一股”，吸引更多创业者和投资者进入VR领域。
  　　
  目前VR面临的技术瓶颈
  　　硬件瓶颈。AR对计算能力的要求比VR高一个数量级，目前的CPU、GPU无法支持，更无法保证在轻便的硬件上实现足够的计算速度、存储空间、传输速率和续航能力。
  　　图像技术瓶颈。图像识别技术不成熟，特别在复杂图形、动态图像、特殊场景(如夜间)等方面，信息筛选、识别的正确率和精确率均较低，远不足以支 撑一款消费级产品;实时三维建模技术缺乏：需要以图像识别技术作为基础，仅处于实验室阶段;精确定位技术误差大：远未到商用阶段。
  　　数据瓶颈。在现实环境中实现无差别图像视频识别需要极其庞大的数据规模，如一条街道上，需要街景、人脸、服装等各种数据;目前数据的采集、存储、传输、分析技术都有需要解决的难题：仅海量数据的清洗、录入，本身就是浩瀚的工程。
  　　虽然目前VR产品的体验仍有很多局限，还不足以进入消费市场;但投资机构普遍重视、企业研发极其活跃，已经完成从无到有的冷启动。
  　　
  VR普及的现实条件
  　　VR技术包括四项关键指标，领先厂商已经达标，VR技术趋于成熟。这四项指标为：屏幕刷新率、屏幕分辨率、延迟和设备计算能力。目前高通骁龙 820已经上市，19.3ms内的延迟已经可以达到;90Hz和2K屏幕已进入市场，可以提供基础级VR产品体验。同时，其他方面的技术如输入设备在姿态 矫正、复位功能、精准度、延迟等方面持续改善;传输设备提速和无线化;更小体积硬件下的续航能力和存储容量不断提升;配套系统和中间件开发完善。
  　　首先，VR系统越发成熟。其实，目前Windows、Android系统已经能够较好地支持VR的软硬件、提供较好的体验，支撑消费级应用，而Google、Oculus、Razer还都在开发VR专用系统。
  　　其次，核心技术将于明年普及。明年将有更多厂商和设备能够在核心技术参数上达到VR级，这是硬件和应用在消费市场爆发的必要条件。
  　　再次，世界主流的
  VR硬件
  都将推出消费者版本。到目前为止，全球体验最好的VR硬件，包括Oculus Rift、三星Gear vr、Value&
  HTC Vive
  和索尼PlayStation VR，都仅推出了开发者版本，而这四大产品都将在今年年底至明年推出消费者版，这将直接引爆消费市场和应用开发者群体。
  　　
  VR的市场前景
  　　下表引用了多家专业研究机构对VR行业的预测。预计到2020年，全球头戴VR设备年销量会达4000万台，硬件市场规模至少￥400亿元，加上内容、企业级市场，将是千亿以上;长远看，VR产业规模万亿可期。
  　　虚拟现实产品全面进入消费市场的条件已经比较成熟，明年全球将迎VR行业小爆发：VR系统、硬件、应用都将跃上一个台阶;而这轮爆发传导至国内，预计会在明年下半年到后年。
  　　
  VR产业链分布
  　　基于知觉管理与虚拟场景两大系统，我们从知觉捕捉、知觉反馈、主机、系统、应用和内容六大维度对虚拟现实的产业链进行解构：
  　　
  a)知觉捕捉设备。
  　　在各类知觉中，目前视觉捕捉是绝对主流，听觉、触觉捕捉尚不成熟，嗅觉味觉捕捉还处于实验室阶段。视觉捕捉可以分为眼部追踪、头部追踪、肢体动作(手势等)捕捉、全身动作捕捉四种形式，不同的捕捉设备能够提供不同的沉浸感体验，也细分了捕捉设备市场。
  　　
  b)知觉反馈。
  　　视觉是人类获取信息的主要知觉系统，但目前视觉反馈设备尚不理想，主流的视觉反馈设备有眼镜、头盔、一体机三类，其中眼镜比较简陋、沉浸感不足，头盔和一体机沉浸感较好，但价格较高、便捷性较差。相比之下，听觉反馈已经相当成熟。
  　　
  c)主机。
  　　目前的VR内容主要通过移动端、PC端或者一体机输入，脑电波计算仍在实验室阶段。所以，目前VR主机主要借助PC计算机、智能手机，也有不少 公司将主机嵌入VR一体机中。总体来看，当前计算能力、存储空间、传输速率基本可以满足基础VR设备所需。由于PC的计算能力和扩展性强于手机，所以基于 PC的VR头盔能够提供更好的体验。
  　　但是，考虑到支撑虚实不分的VR体验，目前的主机尚有三大局限：一是计算速度不足，虚拟出一个能够足以欺骗大脑的影像，而且可以和意识反馈互 动，驱动这个影像的计算芯片超出现有普通的PC和手机。当然，提升终端计算力并不是目前科技发展的主流趋势;可以借助于速度越来越快的网络，将主要计算放 在云端进行，而直接向终端下发计算结果。二是存储空间、传输速度、电池技术跟不上，VR影像程序的体积以10G为单位，如果直接从云端点播，我们需要 2~20M/s的下行速度——这在目前的带宽环境下基本可以实现;但鲜有移动设备的电池能够支撑20G大小数据量的持续高速下载，这决定了极致体验还需要 依赖PC或专用主机，这又极大限制了VR的使用场景。三是便捷性很差，PC主机的体积和重量严重限制了它的使用场景，智能手机作为VR主机，也存在尺寸不 匹配、散热等问题。
  　　
  d)VR系统。
  　　VR系统，即VR操作系统，直接运行在主机上的系统软件，用于管理计算机硬件资源和软件程序、支持所有VR应用程序，是未来VR生态的基石。 VR系统的核心价值在于能够定义行业标准，搭建VR的基础和通用模块，无缝融合多源数据和多源模型。从产业格局上看，得系统者得平台、得行业话语权。
  　　与其他领域类似，有先发优势的企业总愿意用封闭换体验，后来者则喜欢讲开源图颠覆，比如
  苹果
  iOS和谷歌Android。在虚拟现实领域，Oculus采用封闭的苹果模式已成定局，而Google、雷蛇等后来者只能以开源、开放吸引开发者。
  　　从国内来看，中小企业尚不具备开发OS的技术能力，大多希望从应用市场、播放器等出发打造平台;而互联网巨头们普遍在观望、等待最佳入局时机。
  　　
  e)VR应用。
  　　VR应用分为三个层面：自上而下分别是应用软件、应用分发、中间件。
  　　应用软件：提供各种场景下VR服务的软件，例如VR播放器、各类VR游戏等。应用软件是直接接触用户、决定用户体验的末端产品，是VR产业链软硬件技术的集中体现。目前，VR应用有一些简单产品，随着硬件逐步成熟，将迎来大规模爆发。
  　　应用分发：应用分发被认为是VR系统之外另一大入口。目前主流的应用分发平台有应用商店(移动端)和网站分发(PC)两大类，也有些VR论坛带有分发功能。由于目前VR行业目前还是硬件导向，VR应用分发主要由硬件厂商主导。
  　　中间件：是一种独立的系统软件或服务程序，可在不同系统间共享资源、可在不同应用中得到复用，典型的就是游戏引擎。成熟的VR中间件将促进标准 统一，提升VR应用开发效率，快速引爆VR应用规模。已有一批中间件开始支持VR技术，英伟达(NVIDIA)2014年9月发布了VR Direct技术，2015年8月26日发布了VR游戏开发者的新开发套件——GameWorks VR Beta版本，此外还有SGI的OPENGL接口、MS的DirectX接口、AMD的Liquid VR技术、Crytek的CryEngine、MultiGen-Paradigm公司的Vega Prime等。
  　　
  f)VR内容。
  　　当前VR内容极为短缺，影视内容以短片和UGC为主，游戏几乎全是DEMO。VR内容将由一个个CP(Content Provider)基于通用标准开发完成，VR早期市场覆盖最大的产品一定是游戏内容和影视内容。国内外，几乎所有领域都在关注VR，从影视、游戏，到会 展、直播、CR、旅游、地产等，其中不少企业已经投入研发制作。VR内容总体分为三大方面：专业设备供应商、内容制作厂商、内容运营厂商。VR典型设备， 如NEXTVR的VR3D摄像机系统、诺基亚的OZO、诺亦腾的全身动作捕捉系统等;内容制作环节，国外已经有不少著名影视业游戏公司参与进来，例如迪斯 尼、索尼等;国内大企业普遍还处于观望状态，反而是创业公司更为活跃，如TVR时光机、超凡视幻、兰亭数字、天舍文化、K-Labs、昊威创视等。
  　　
  主流的硬件设备形态会是什么?
  　　VR头戴设备(“眼罩”)主要分为三种：眼镜、头盔、一体机。
  　　因为PC的局限以及pc+头盔使用场景的限制，VR头盔也不太可能成为2C市场大规模普及的设备;但因为企业级客户对计算能力要求高、使用便捷性要求低，头盔会成为B端市场的主流设备;
  　　由于智能手机性能持续快速提升，移动开发环境非常成熟和活跃，加上VR眼镜低成本带来价格优势，我们判断眼镜将是未来几年VR头戴设备的主流形态;
  　　对于一体机来说，“轻便”与“性能”难以兼顾，而且价格较高。这也导致一体机不会成为近期的主流产品，世界主流VR厂商目前都还没有推出一体 机。但我们相信，随着技术进步和元件微型化，VR一体机将在性能、轻便上实现兼顾，而且以低于头盔、高于眼镜的价格赢得广泛用户。
  　　
  谁会领衔VR内容制作?
  　　由于处于投入期，整个VR内容行业都附着在VR硬件产业上。
  　　在早期，VR内容不具备盈利条件，所以内容公司动力不足;相反，VR硬件公司为了教育市场，必须有内容支撑才能提供完整体验，所以目前是硬件行 业推动内容建设。例如领军者Oculus收购游戏代码引擎RakNet、3D场景技术公司Surreal Vision、成立电影工作室Story Studio，陆续推出标杆式
  VR电影
  短片《Lost》、《Henry》、《Help》等，做了整个产业链该做的事。国内的暴风科技、3Glass、乐蜗等也包揽了应用分发、视频、游戏等环节，其中应用分发普遍自建平台，而视频游戏内容多是网络下载和对外合作，少部分自主研发。
  　　随着VR头戴设备的普及，VR内容分发将独立发展，最终成为行业入口。随着行业逐渐发展、内容日趋丰富、版权趋于规范，用户在一家硬件公司获得 的内容将非常有限，而硬件公司做应用分发则更加不经济和不效率，所以VR应用分发会逐渐成为一个独立产业环节，而覆盖更多头戴设备和用户的平台将掌握这一 行业入口。我们分析搭配手机使用的VR眼镜会成为近期的主流设备，所以掌握VR应用分发话语权的，有可能是主流手机厂商，或者广泛兼容各型手机的应用分发平台。
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