VR设备行业166页深度研究报告:初级元宇宙核心载体

硬件是构成元宇宙“七层产业链”并实现“八要素”的核心。元宇宙产业链需基础设施、人机交互等硬件技术构建底层基础, 将人、虚拟世界、真实世界互联互通变为可能,再通过软件在硬件基础上丰富内容应用,构成从硬件、技术到内容、应用的 “七层产业链”;从元宇宙核心要素上看,首先要有满足沉浸感、低延迟、随地的硬件技术,使虚拟和现实间的边界模糊化, 再硬软结合实现元宇宙“八要素”。实现计算、感知、交互等功能的智能设备和基础硬件是元宇宙产业链的重要载体,硬件 技术提供的感知体验和交互特性直接决定元宇宙的吸引力。

1.2 VR产业投资:融资并购回暖,年度超200亿,硬件投资占比进一步提升

根据VR陀螺与德勤研究院数据,2019年以来,全球XR(扩展现实,包括增强现实AR和虚拟现实VR)融资并购活跃度回 暖,2019年融资并购总金额达到213亿元,同比增速达50%,2020年达到244亿元,同比+15%。

根据中国信通院统计,虚拟现实的投资方向更加明晰,硬件终端与行业应用占据风投产业细分领域主体。2020年硬件终 端领域在投资规模和频次中的占比分别为57%和25%,行业应用领域占比分别为33%和53%,投资方向上进一步向上述两 个变现能力更强的领域集中。而在硬件终端领域,头显公司在过去三年获得的资金支持逐渐提升,外设及器件风投规模逐 渐缩减,主要源于头显终端技术集成度日益提高。

2016年:主流VR产品单价较高,普遍在400$以上;应用匮乏,不足千款,亦缺乏爆款应用。

2020年:Oculus等厂商推出低价高质量产品(如Quest2起售价仅299美元,而以往VR设备普遍在500美金以上),进一 步吸引潜在客户步入VR生态;爆款游戏的涌现及相比此前更丰富的应用内容推动VR设备的普及。新一轮的VR热潮随之 开启,并在“低价设备引流,高质量应用固客并分摊硬件成本以维持设备低价”中获得正向循环。

2.1 短期出货量预期:巨头迭代新品,2022年出货量有望达到2000万部

整体情况:2021年VR设备出货量首次突破千万量级,我们预计2022年行业同比增速可达80%+至2000万台,至2023年达约2900 万台规模。

自OculusQuest2发布以来,全球VR终端销量实现快速增长。短期来看,我们认为未来META、索尼、苹果等巨头将加速硬件 迭代,内容生态将持续完善,带动VR设备出货量快速增长。我们预计2021年VR设备出货量首次突破千万量级,2022年出货量 仍将增长80%+至2000万台,至2023年达2900万台规模。

中期看(2025年),我们认为以游戏、视频、直播、车载为代表的强粘性、高频次应用场景是VR终端放量的关键因素。

需求层面,游戏、视频、直播、车载等应用场景本身具备较好的用户基础+较高的使用频次+较强的粘性,中期内仍为VR在内容 端的核心诉求。据Mordor intelligence,2020年全球VR市场前三大应用场景游戏/直播/视频的用户群体分别为7000/2800/2400 万人,对应占比分别为49.8%/19.9%/17.1%,合计用户群体占比近9成;我们认为,中期看,游戏/直播/视频等具备较好用户基 础+较高使用频次+较强粘性的应用仍将为核心应用场景,Mordor intelligence预计2025年游戏/直播/视频用户群体将达 2.16/0.95/0.79亿人,对应占比分别为48.7%/21.4%/17.8%。此外,考虑到智能汽车本身兼具算力、通讯、天然封闭、娱乐需求、 多人互动等特性,未来亦有望成为天然的VR拓展场景。

长期看(2030年+),我们认为随着技术趋于成熟+网络基础设施完善度提升,VR有望在除游戏、视频等娱乐场景以外 的更多B/C端核心领域实现破圈。

长期维度下,我们认为VR需求有望在社交、办公、教育、医疗、军事等B/C端得到规模化应用。此类场景相较于娱乐场 景的市场空间更大、用户受众更广,但由于诉求更为综合(增强交互、提高效率、增加便利、降低成本),因此相较于 游戏、直播等场景技术难度更高,导致目前相应内容生态和下游应用仍然较少。

短期:关注核心大客户迭代,包括互联网巨头如META、索尼、字节跳动等,硬件端巨头苹果、华为等,预计2022年出货 量约2000万台,同比增长80%+。

中期:关注VR游戏、VR直播、VR视频、车载VR等核心应用场景的持续渗透,预计2025年出货量达5000万台+。

长期:关注应用在B/C端破圈,提高用户粘性。典型ToC端应用包括社交,ToB端应用包括办公、医疗、工业等,参考现有用户数量及相关终端数量,预计年出货量规模有望过亿。

互联网厂商:主要是Oculus(背靠META)、Pico(背靠字节)、Valve(拥有Steam平台,可为硬件产品提供优秀的宣传环境)。出货 量方面,2020年OculusVR产品出货量为350万台,预计2021年将超700万台。市占率方面,IDC预计2021年Oculus、Pico在全球VR市场 的市占率分别为75%/6%。

3.2 互联网阵营典型(1)META:VR市场领导者,打造技术和内容闭环

META:全球VR市场领导者,已形成技术、内容闭环,与消费市场形成良性循环。

现状&特点:场景布局完善,背靠头部社交平台,内容生态初步成型。在场景布局上,Meta推出Horizon Worlds、Horizon Workrooms、Horizon Home等产品,分别对应游戏社交、协同工作和元宇宙居家场所,提升用户粘度。目前正背靠Meta庞 大的社交用户群体,持续将流量导入旗下Oculus VR产品。在内容生态上,META自建OculusStore生态平台(兼顾PC端和 移动端,为三大内容平台之一),收购VR游戏公司补充生态;推出开发者服务平台OculusDeveloperHub,对开发者制定 VR内容扶持计划,在需求对接-研发-营销宣传各阶段进行资金扶持。在产品迭代上,近年来META稳定优化新品,已与消 费市场形成良性循环。

索尼PSVR:背靠PS有大量成熟受众,在内容提供方面具备先天优势,且使用方便、降低体验门槛。

现状特点:PSVR背靠PS具备内容资源上的先发优势,硬件配置要求低,搭配PS即插即用。产品定位方面,PSVR定位 于PS主机的拓展和延申,背靠PlayStation广泛受众(并且目前仅支持与PlayStation进行搭配使用)。内容生态方面,由 于索尼PS平台具备成熟的游戏IP,在PSVR在内容资源方面具备先发优势,有利于PSVR产品的推广与用户转化。使用方 式上,PSVR即插即用,无需专门配置高性能PC,降低了产品的使用门槛。

手机应用平台:以安卓阵营为例,终端硬件厂商与软件厂商解耦,应用端基本同质,软件厂商可分发同一应用至不同应用 商店,应用端与硬件终端的绑定并不显著。手机品牌着力点在于机型的更新迭代,应用端的升级由各互联网企业推进(如 腾讯、FB、谷歌等),应用端与硬件终端的绑定并不显著。(报告来源:未来智库)

VR头显在沉浸感、舒适度、性价比的核心痛点间相互制约,主流硬件产品仍存在较大升级空间。

以当前主流产品Quest2为例,其性价比、沉浸感上满意度相对较高,但舒适度提升空间较大。根据申橙咨询调查,产品性 价比上,Quest2采用相对低价策略培育市场,用户对价格满意度较高;使用体验上,其定位系统、控制器交互、手部交互、 显示屏获得用户较高评价;佩戴舒适度、电池续航、重量上成为使用痛点–产品设计在舒适度上考虑有限(重心偏移、头戴 简易等);续航负担增加了产品重量;为突出性价比而牺牲了可选配件和外观设计;显示效果也有进一步提升空间。

VR头显的整机设计,其实是整机厂在不可能三角下的产品定位选择,需要以创新设计实现权衡优化,核心遵循“融合 创新、以人为本”的参考原则。VR头显作为头戴式近眼显示设备,整机设计过程中需要尽可能同时满足沉浸感(如高 算力渲染、高分辨率/高视场角屏幕、更自然交互等)、舒适度(头显更轻、续航时间更长、无线化、无眩晕感等)、性 价比(采用入门级光学、屏幕、芯片方案,或者外接PC使用等)原则,但是三者之间又互相制约,品牌厂商需要根据 终端产品定位聚焦设计重点,在不可能三角中进行权衡排序。

光学设计:VR头显中光学和显示部分BOM成本占比超30%,是核心组成部件。头显生产过程要完成复杂光学级校准步骤,精密 的光学部件亦需要在无尘环境中进行相关装配。我们梳理歌尔、和硕、广达等代表组装厂商2017年至今跟VR相关的专利情况, 光学是其主要的布局领域,歌尔/和硕/广达分别占比26%/39%/46%,代表专利包括“光模块中显示屏的定位方法及定位装置”等。

当前主要痛点一:分辨率、视场角小,沉浸感体验差。当前VR产品中主要采用菲涅尔透镜方案,视场角约100°,PPD约20附近, 距离理想状态(单眼视场角150°,PPD约60)仍有较大差距,Pancake(折叠光学)方案可实现更高的分辨率、视场角。

当前主要痛点二:主流菲涅尔方案重量、体积较大,降低佩戴舒适度。采用菲涅尔透镜方案的主流VR产品重量普遍超过300g,考虑 到芯片、传感器等其他必要零组件,整台VR头显在100g左右才能支持用户长时间佩戴,Pancake方案能使VR头显更加轻薄。

4.4 显示方案:技术向Micro OLED升级,平衡刷新率、分辨率与功耗

当前主要痛点一:刷新率、分辨率低,沉浸感体验差。主流VR搭载Fast-LCD屏幕,刷新率在90-120Hz,PPI(像素密度)约 1000,距离理想状态(刷新率120-240Hz,PPI 2000-4000)仍有较大差距,Micro OLED、Micro LED可实现更高刷新率、PPI。

当前主要痛点二:显示屏幕功耗影响产品续航表现。Fast-LCD需要背光源,因此功耗相对较高,应用Micro OLED、Micro LED 有望降低屏幕功耗,减轻VR产品续航压力。

当前主要痛点1:交互方案需针对不同场景向更自然/简单/拟人化方向升级。目前Inside-out头手6DoF已相对成熟,并应用于主 流VR产品,但手柄存在便携性差、按键操控复杂等问题,亦无法针对不同场景实现设备间联动,待升级。

当前主要痛点2:交互效果、设备成本、佩戴舒适度待平衡优化。提升VR产品交互效果可增强用户沉浸感,可在其芯片、传感 器、算法上进行改善,然会对设备成本、佩戴舒适度造成负面影响,因此优化过程中需平衡交互效果、成本、舒适度三者关系。

5.1 计算方案(主芯片) :VR主控核心,持续迭代,强者恒强,平衡算力/功耗/成本

主芯片是VR头显的核心部件(成本占比约15%),承担设备运算、场景渲染、交互等核心功能,需要强大算力需求。同时主芯片亦是影响头显 续航的核心零件之一(目前一体机续航约2-3小时),需要通过多核处理、协处理器等方案兼顾算力与功耗。目前芯片的主要痛点是算力不足, 场景渲染效果差,无法支持高刷及复杂交互,同时芯片算力亦需要权衡功耗、成本等问题,需针对应用场景定制化开发。后续我们认为未来主 芯片将在功耗、成本、性能的平衡中持续迭代升级。鉴于芯片开发难度和客户阵营,我们判断该领域会呈现强者恒强局面,高通将持续领先。

当前主要痛点1:VR有线连接模式下USB数据线的重量、缠绕、信号衰减等影响使用体验,且线缆牵制下消费者行动受限,影响活动 范围和沉浸感。

当前主要痛点2:无线串流和VR上云带来更高数据传输需求,但目前由于网络带宽限制VR存在画面延迟、卡顿等现象,且手柄与VR终 端间同样存在时延,网络带宽、时延、丢包率等仍有待优化。

当前主要痛点1:空间音频延迟高,影响使用体验。主流VR通过内部扬声器或3.5mm有线耳机播放声音,搭载高通XR1/2芯片可实现空 间音频,延迟在几百毫秒,但100ms以内多数人才不会明显感知延迟,部分游戏则要求在50ms内,需采用更强大算力芯片和更高效算法。

当前主要痛点2:嘈杂环境下效果差,音频“沉浸感”功能待升级。由于当前VR设备大多不支持降噪,因此对声场环境要求较苛刻,周 围噪声会显著影响体验感,预计未来主动降噪、自适应均衡、通话降噪等技术有望快速渗透,新增多颗麦克风及相应算法。

VR一体机设备内部存储包含括闪存、内存、Nor flash、EEPROM等,占整机Bom比例约15%。PCVR与电脑(或者主机)存在数据线连接, 比如PSVR、HTC VIVE Pro2等,计算、存储等主要在电脑端完成,而一体机需要具备独立的运算能力与存储系统。根据产业调研,典型一体 机产品META Quest2集成存储芯片包括内存(通常为操作系统或其他正在运行中的程序存储临时数据)、闪存(长期存储大容量数据)、 NorFlash(存储代码等)、EEPROM等,合计成本约40美元,占整机Bom比例约15%。

当前VR硬件整体处于部分沉浸(PI)阶段,我们认为未来3-5年有望实现深度沉浸(DI),各部分优化趋势已相对明确,拆分不同硬件来看:

主芯片:高通领先且有望持续维持,头部品牌或将自研,AIoT芯片厂商差异化竞争。芯片承担VR设备运算、场景渲染、交互等核心功能, 亦是影响续航的核心零件之一,目前高通XR系列占据超90%份额,在计算、渲染、交互、生态等关键领域全面领先。未来主芯片或在兼顾成本、 功耗的基础上,进一步在交互、渲染、算力等方面升级,而高通有望维持第三方供应商优势地位;部分具备自研芯片能力的品牌厂商如苹果、华 为、三星等或将推出自研芯片以实现深度定制,并形成生态闭环;AIoT主芯片厂商或在定制化较高的ToB等市场差异化竞争。

巨头引领硅基OLED、Pancake等技术迭代,2023年将迎来VR硬件下一升级拐点。中短期VR设备升级聚焦于沉浸感提升,而显示/光学技术直接影响用户 的沉浸感体验,我们看好以Apple、META、Panasonic等巨头为首的“硅基OLED+Pancake超短焦”方案,且有望于2022-2023年推出新品,引领行业创 新迭代。我们认为2023年将迎来VR设备的硬件升级拐点,届时沉浸感将大幅提升,且在巨头引领下新兴技术有望快速普及和渗透,硅基OLED、Pancake 超短焦等也有望在未来3年内成为主流硬件趋势,相关供应链公司及品牌将深度受益。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)