元宇宙深度研究报告:元宇宙是互联网的终极形态?

1 元宇宙:剑指互联网的“终极形态”

1.1 元宇宙指向互联网的终极形态

元宇宙(Metaverse)概念起源于科幻小说,或指向互联网的“终极形态”。Metaverse 一词来源于作家 Neal Stephenson 的科幻小说《雪崩》,描述了一个人们 以虚拟形象在三维空间中与各种软件进行交互的世界。

概念上,Metaverse 一词由 Meta 和 Verse 组成,Meta 表示超越,verse 代表 宇宙 (universe), 合起来通常表示“超越宇宙”的概念:一个平行于现实世界运行的 人造空间。回顾互联网发展历程,从 PC 局域网到移动互联网,互联网使用的沉浸感 逐步提升,虚拟与现实的距离也逐渐缩小。在此趋势下,沉浸感、参与度都达到峰值 的 Metaverse 或是互联网的“终极形态”。

技术上,在传统互联网的基础上,元宇宙在沉浸感、参与度、永续性等多方面提 出了更高的要求,因此将会由许多独立工具、平台、基础设施、协议等来支持其运 行。随着 AR、VR、5G、云计算等技术成熟度提升,元宇宙有望逐步从概念走向现 实。

1.2 从四大核心属性拆解元宇宙

元宇宙:虚拟与现实高度互通,闭环经济体附着开源平台。尽管行业内对于元 宇宙的最终形态没有细致的描述,但通过细化其特征我们依然能够确定元宇宙的四 大核心属性:

1)同步和拟真。虚拟空间与现实社会保持高度同步和互通,交互效果接近真实。同步和拟真的虚拟世界是原宇宙构成的基础条件,这意味着现实社会中发生的一切 事件将同步于虚拟世界,同时用户在虚拟的元宇宙中进行交互时能得到接近真实的 反馈信息。

2)开源和创造。开源同时意味着技术开源和平台开源,元宇宙通过制定“标准” 和“协议”将代码进行不同程度的封装和模块化,不同需求的用户都可以在元宇宙进行 创造,形成原生虚拟世界,不断扩展元宇宙边际。

3)永续。元宇宙平台不会“暂停”或“结束”,而是以开源的方式运行并无限期地持 续。

4)闭环经济系统。用户的生产和工作活动将以平台统一的货币被认可,玩家可 以使用货币在平台内消费内容,也可以通过一定比例置换现实货币。经济系统是驱 动元宇宙不断前进和发展的引擎。

1.3 元宇宙概念风潮正起,广受资本市场关注

元宇宙在资本市场风潮正起,多项目斩获大额投资。自 3 月 10 日 Roblox 在纽 交所直接上市以来,元宇宙概念广受市场关注。海外方面,游戏平台 Rec Room 于 3 月底完成新一轮融资,总额达 1 亿美元。该公司以 VR 社交游戏起家,用户已突破 1500 万;4 月中旬,Epic Games 融资 10 亿美元用于元宇宙相关业务开发,创下元 宇宙赛道最高融资纪录。国内方面,3 月 11 日,移动沙盒平台开发商 MetaApp 宣 布完成 1 亿美元 C 轮融资,成为迄今国内元宇宙赛道最大规模的单笔融资;4 月 20 日,游戏引擎研发商代码乾坤获字节跳动近 1 亿人民币战略投资;5 月 28 日,云游 戏技术服务商海马云完成 2.8 亿元人民币新一轮融资。

2 游戏是元宇宙雏形,四大技术路径走向未来

2.1 游戏是元宇宙的初级形态

从产品形态上看,游戏是元宇宙的雏形。游戏作为人们基于现实的模拟、延伸、 天马行空的想象而构建的虚拟世界,其产品形态与元宇宙相似:1)同步和拟真方面, 游戏给予每个玩家一个虚拟身份,例如用户名与游戏形象,并可凭借该虚拟身份形 成社交关系,在游戏社区中结识新的伙伴;同时,游戏通过丰富的故事线、与玩家的 频繁交互、拟真的画面、协调的音效等构成一个对认知要求高的环境,使玩家必须 运用大量脑力资源来专注于游戏中发生的事,从而产生所谓“沉浸感”。2)开源和创 造方面,玩家在游戏设定的框架与规则内拥有充分的自由度,既可单纯享受游戏画 面与音效,也能够追求极致的装备与操作等。3)经济系统方面,每个游戏都有自己 的游戏货币,玩家可以在其中购物、售卖、转账,甚至提现。综上,元宇宙的几大基 本需求融入在游戏中,使游戏成为最有可能构建元宇宙雏形的赛道。然而,受限于 于技术发展,游戏与元宇宙的成熟形态仍有较大差距。

2.2 从游戏到元宇宙,四项技术提升是必经之路

游戏与元宇宙成熟形态存在较大差距,相应底层技术仍需提升。驶向元宇宙的 征途依旧道阻且长。游戏作为元宇宙的“初级形态”,与其成熟形态仍存在较大差距, 具体体现在沉浸感、可进入性、可触达性、可延展性四个方面。相应地,AR/VR、云 计算、区块链等底层技术的进化是从游戏到元宇宙的必经之路。

具体来看,游戏需通过以下四种技术路径,缩小与元宇宙成熟形态之间的差距:

1)通过 AR、VR 等交互技术提升游戏的沉浸感。回顾游戏发展历程,沉浸感的 提升一直是其技术突破的主要方向。从《愤怒的小鸟》到《CSGO》,游戏建模方式 从 2D 到 3D 的提升使游戏中的物体呈现立体感,玩家在游戏中可以自由切换视角, 进而提升沉浸感。然而,3D 游戏仍然只能通过垂直屏幕展示游戏画面,玩家的交互 操作也受制于键盘、鼠标、手柄等硬件工具,与元宇宙“同步与拟真”的要求相距甚远。未来,基于 VR、AR 为代表的人机交互技术的发展,由更加拟真、高频的人机交互 方式承载的虚拟开放世界游戏,其沉浸感也有望得到大幅提升,从而缩小与元宇宙 成熟形态之间的差距。

2)通过 5G、云计算技术支撑大规模用户同时在线,提升游戏的可进入性。元 宇宙是大规模的参与式媒介,交互用户数量将达到亿级。目前大型在线游戏均使用 客户端软件,以游戏运营商服务器和用户计算机为处理终端运行。该模式下,对计 算机终端的性能要求造成了用户使用门槛,进而限制了用户触达;同时,终端服务 器承载能力受限,难以支撑大规模用户同时在线。而 5G 和云计算等底层技术的进 步和普及,是未来突破游戏可进入性限制的关键。

3)通过算法、算力提升驱动渲染模式升级,提升游戏的可触达性。目前,3A 游 戏采用传统的终端渲染模式,受限于个人计算机 GPU 渲染能力,游戏的画面像素精 细度距拟真效果仍有很大差距。为改进现有的渲染模式,提升游戏的可触达性,需 要重点关注算法、算力的突破以及半导体等基础设施产业的持续进步。

4)通过区块链、AI 技术降低内容创作门槛,提升游戏的可延展性。PGC 内容 方面,第一方游戏内容是建立元宇宙的基础场所,而目前 3A 游戏在场景和人物建模 上都需要耗费大量的人力、物力和时间资源。为实现元宇宙与现实社会高度同步, 算法算力以及 AI 建模技术的进步有望提升 PGC 内容的生产效率。UGC 内容方面, 第三方自由创作的内容,以及闭环经济体的持续激励,是元宇宙延续并扩张的核心 驱动力。目前游戏 UGC 创作领域编程门槛过高,创作的高定制化和易得性不可兼得,同时鲜有游戏具备闭环经济体。因此,为达到元宇宙所需的可延展性,需要重点 关注区块链经济、AI、综合内容平台等产业的技术突破。

3 元宇宙距离规模商用道阻且长

3.1 网络、社交平台、AR/VR 的成熟是前提

互联网的高速发展构建了元宇宙坚固的基石。元宇宙本质上是一个虚拟的网络 世界,当满足硬件基础后,则需要覆盖尽可能多的用户,来构成元宇宙中的行为主 体,并由这些主体来创造元宇宙的内容。

全球互联网用户过去十年维持高增长。根据互联网世界统计(IWS)数据,截至 2020 年 5 月底,全球互联网用户数量达到 46.48 亿人,占世界人口的 59.6%,过去 十年年均复合增速 8.3%。

垂直行业社交的用户打通最终将把流量引入巨头的“元宇宙”。社交需求作为现 代网民的刚需,已经渗透多个垂直行业,例如购物、游戏、育儿、兴趣、短视频、求 职、婚恋等。社交属性的加入能够充分发挥互联网的“口碑效应”和用户裂变属性,从而成为互联网企业获客的低成本方式,社交还以线上朋友圈维系了客户留存,因而 几乎所有的垂直行业应用都开发了社交功能,简单的如通讯录、实时聊天,兴趣小组、 论坛,具有行业鲜明特色的如拼团社区、直播公会以及游戏中常见的联盟、社区等。我们认为随着互联网用户红利的增长见顶,未来通过社交属性打通垂直行业应用将 成为互联网巨头们增加用户价值的主要方式。例如,元宇宙对腾讯这样的平台型经济 具有很强的吸引力,“链接一切”是腾讯宇宙的终极目标,近年来,腾讯陆续收购的 各种影视、文学、音乐、IP 以及各项技术都具有注入腾讯宇宙的潜在动机。

AR/VR 是通往元宇宙的关键路径。互联网和社交平台既不能将虚拟世界准确地 投射到物理世界,也不能赋予人类在虚拟世界中的深度体验感。AR 和 VR 从技术上 解决了这些问题,AR 可以将数字信息叠加到物理环境,VR 则是能完全创造出一个 生动的虚拟世界。

当前 AR/VR 技术日趋成熟,进入稳定生产阶段。Gartner 认为,新技术从萌芽 到最终实现,大多会经历一个起伏的阶段。这一曲折前进的过程可以用技术成熟度 曲线(The Hype Cycle)来刻画。而 VR/AR 的发展已经走过概念期、过热期、幻灭 期,并正在走出“开悟期”,走向量产成熟期。。去年发布的 Oculus Quest2 具有很 多令人印象深刻的改进,例如搭载了最新的高通 XR2 和 6GB 内存,并具有单眼 1832*1920 的分辨率,刷新率达到 90Hz,而重量只有 503 克。这意味着 Quest2 可 以提供迄今为止最好的游戏体验,比如更清晰的画面、更舒服的空间感、出色的无 线性能、由内而外的追踪功能以及对手势操控的追踪。并且,Quest2 发售价格较初 代降低了 100 英镑,这将成为许多 VR 玩家的入门选择。

疫情加速了 VR 宅经济渗透,消费文化具有可持续性。去年欧美疫情的反复带 来了规模可观的“宅经济”。根据 superdata 统计,2020Q4 Quest2 的销量超过 100 万套,而来自 VR 社交平台 RecRoom 的数据则显示,Quest2 去年 Q4 的销量至少 在 200 万-300 万之间,而今年的乐观出货量则可达到 900 万套。根据 Facebook 扎 克伯格透露,VR 平台以 1000 万用户作为重要里程碑,一旦跨过这个门槛将迎来可 持续发展。从 Quest2 的强劲销量来看,Facebook VR 生态已经打开,未来用户将 持续贡献内容收入。此外,火爆北美的 Roblox 是一个多平台在线游戏平台,Roblox VR 目前支持 HTC VIVE 和 Oculus Rift,以其目前日活 4000 多万的用户基数来看对 于 VR 终端的渗透需求也相当可观。

3.2 元宇宙困局:互联网渗透率分布不均,核心技术尚需进 化,商业模式有待明晰

网络、社交平台、AR/VR 技术只是人类进入元宇宙的基本前提,若要更好地实 现元宇宙低延迟、随时便捷的特性,还需要 5G、云计算、芯片等各种技术的加持, 当前元宇宙的发展仍要面临诸多难题。

第一,全球各地区互联网渗透率分布不均,亚非拉数字鸿沟仍存。根据 IWS 数 据,2020 年 5 月北美、欧洲地区互联网渗透率分别高达 94.6%和 87.2%,而亚非地 区的互联网渗透率排名末位,低于世界平均水平。这一现状不利于元宇宙在全球范围 内实现互联互通、全面覆盖每一个体的终极目标。

“真 VR”需要大带宽、低时延网络,目前 5G/F5G 渗透率仍低。影响 VR 头显 用户体验的主要是视频分辨率、帧率、头部 MTP 时延、操作响应时延、肢体 MTP 时延等,其中后三者的体验提升可以通过芯片算力提升、传感器优化、数字接口优 化、操作系统优化等实现,而分辨率和帧率等主要影响用户临场感、逼真度和眩晕 感,这些参数与图像渲染和视频质量有关。

只有当 VR 达到 16K 之后,人眼才察觉不到纱窗效应,也就是接近与肉眼的“完 全沉浸感”。16K 像素点约 1.3 亿,如果以 24 真彩色为标准,默认 140Hz FPS 下, 每秒的原生视频流量达到惊人的 138Gbps。因此随着 VR 硬件的提升,如果要摆脱 有线的束缚,必须探索大带宽低时延的无线网络以及高效的视频压缩算法。

第二,AR 和 VR 设备仍然存在缺陷,无法完美贴合用户的需求。2018 年美国 一项针对专家的调研显示,在影响 AR 和 VR 普及的因素中,用户体验被认为是最 主要的因素,选择该项的受访者占比分别达到 39%和 41%。如果设备性能不过关, 用户体验感就会大打折扣。作为未来进入元宇宙的第一入口,AR 和 VR 目前仍需在 软硬件上不断做出优化。

1)从体验感上说,目前 VR 设备的清晰度和刷新率仍有提升空间。以 VR 设备 为例,目前主流产品类型包括 VR 手机盒子、VR 头显和 VR 一体机。市面上 VR 设 备的分辨率最高支持到 4K,如上所述,若要达到人眼最自然的清晰度,则需要高达 16K 的水平。高刷新率可以提高画面的流畅度,减少延迟和重影,一定程度上减轻 人们使用 VR 设备时产生的眩晕感。最理想的刷新率是 180HZ,目前现有的大部分 VR 头显刷新率在 70-120HZ 之间。

2)从性能上说,现有 VR 设备的算力负荷大,功耗过高,直接影响续航。高性 能必然要求设备具有强大的计算能力,也造成了功耗过高,进而产生设备发热问题, 可能存在安全隐患。但高性能与低功耗之间并非取舍问题,破局之道在于将 5G 和 云计算应用到 VR 领域,则可以完美释放终端压力,还能从体积、重量上给终端设备 瘦身,提高使用舒适感。

还有一种降低算力负载的方式是串流,通常的串流是有线方式,即将头显通过 USB-Type C 与手机或通过 DP、HDMI 接口与 PC 相连,从而将渲染的主要算力放 在手机和 PC,通过线缆直接传输视频、操控交互信息。

3)从轻便性来说,无线串流技术还不成熟。为了实现 VR 头显的轻便,并解决 空间移动问题,无线串流是 VR 产品设计着力解决的方向。目前主流的无线串流技 术主要是 WIFI 和私有协议,前者将 PC GPU 渲染并压缩过的数据通过 WIFI 路由器 传送至头显,通常需要千兆路由器才能有比较流畅的体验,但由于技术的不成熟, 目前有额外延迟、画质损耗、高性能消耗以及其他不稳定因素。后者是通过设备厂 家自己研发的压缩算法和通讯协议传输,比如 VIVE 无线套件,使用 WiGig 配件, 可以实现电脑和 VR 头显延迟小于 7ms,但需要架构额外的 WiGig 加速卡,增加了 用户的成本。

4)从价格来说,设备昂贵,造成消费者经济压力。市面上比较畅销的 VR 设备 价格参差不齐,但综合产品参数来看,配置较好的设备价格大多在 4000 左右或以上 的价格。另外,如果用户购置的是 VR 头显而非一体机的话,还需再搭配一台性能达 标的主机设备,这又增加了额外的成本。

第三,现有内容和体验单一,靠爆款游戏只能吸引少量专业玩家。首先,高质 量游戏和影视少,目前主流 VR 内容平台上的游戏和影视虽然数量众多,但是缺乏 类似《半条命:Alex》这样的爆款作品,无法沉淀大量的活跃用户;其次,平台兼容 性不高,虽然 Steam 平台可以支持几款主流头显,但是多数 VR 平台之间没有打通, 给开发者造成选择阵营的困扰以及平台迁移的烦恼,华为鸿蒙即要着力解决跨平台 分发问题。

第四,元宇宙的商业模式距离成熟还有很长的路。元宇宙的实现需要 5G、VR/AR、 云计算等多种技术的相辅相成,而核心技术 AR/VR 还未形成明晰的商业模式。目前 AR/VR 在 ToC 市场的盈利方式主要就是两种:1)终端设备的出售以及线上内容付 费;2)线下 VR 体验馆的单次付费模式。

这种商业模式不仅结构单一,同时持续性和稳定性也较弱。硬件和终端设备销 售是当前的早期 AR/VR 市场最重要的收入来源,但内容作为元宇宙的核心要素,将 是未来的主要盈利点。目前大多数 VR 体验馆所提供的体验内容不具有足够的吸引 力,顾客基本上都是一次性消费,无法给行业带来稳定、持续的收入。在内容体验充 实丰富的基础上,未来的商业模式可以进一步向广告、订阅服务等方面拓展。简言 之,若想要实现元宇宙,未来亟待形成多元、稳定、可持续的商业模式。

4 软硬件、服务、内容共同搭建元宇宙脉络

元宇宙的第一入口是 AR/VR 终端,同时需要 5G、云计算等技术的支撑。从 5G+ 云计算+AR/VR 产业的融合入手,可将元宇宙的产业链分为硬件层、软件层、服务层 和应用/内容层。根据 IDC 统计,2020 年全球 AR/VR 市场相关支出 120.7 亿美元, 未来复合增速 54%,而中国市场规模约 66 亿美元,未来几年复合增速 47%。

其中, 硬件、内容、软件、服务四大环节当前市场规模占比分别为 37%、36%、19%和 8%。其中,硬件主要是消费级和行业级的 VR 终端,内容主要包括游戏、视频、直播 等,软件包括系统软件开发商、应用软件开发商、软件分发渠道等,VR 服务包含线 下体验店、游戏连锁店以及各类行业应用服务商等。

4.1 头显 VR 设备持续迭代,低基数下未来出货量复合增长高

VR 设备硬件整体主要由三部分组成:头显、控制器(手柄)、定位基站(或有)。其中,头显是最重要的主机,完成 VR 音视频的交互、系统管理和升级、图像编解码 等,控制器是游戏者和虚拟世界的交互方式(类似 PC 的鼠标),定位装置用于实时 识别游戏者的空间方位以实现游戏世界的无缝衔接。

从美好概念到规模商用。1968 年,美国科学家 Ivan 发明了最接近现代 VR 设 备概念的 VR 眼镜原型,当时通过超声+机械轴,实现了初步的姿态检测功能。90 年 代全球迎来了第一次 VR 热潮,各厂家的产品由于技术的不成熟都迅速销声匿迹。2012 年 Oculus Rift 的问世令公众对 VR 的兴趣重新燃起,2015 年 HTC VIVE 发 布,次年索尼发布 PSVR,2016 年 VR“元年”正式开启。

VR 头显输出设备主要有三种类型,一体机、头盔式和眼镜类。我们可以将 VR 的主要功能分为四大实现模块,分别是实现计算和渲染的处理器、实现音视频输出 的显示器、实现位置传感交互的陀螺仪以及实现沉浸式视觉体验的透镜。手机盒子 (VR 眼镜)属于体验级产品,利用手机作为显示器,VR 眼镜相当一个凸透镜,手 机屏幕的清晰度和处理器的速度、传感器的精度基本决定了用户的体验,最大优势 是便宜。头戴式设备属于 VR 的高端产品,为了达到优秀的显示效果,通常需要连接 PC、手机、游戏机或专用盒子,它使用外部设备的 CPU 和 GPU 进行运算。和手机 盒子相比,头戴式 VR 具有更好的交互空间和更高的定位精度,通常自带 6DOF 头 部检测和 6DOF 手柄(DOF 是指在一个方向运动的自由度,3DOF 只能检测物体向 不同方向自由转动,不能检测位移,6DOF 基本可以检测物体任何可能性运动)。

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。

分体机和一体机各有市场。由于无线带来的便携体验和高通 XR2 等新款高性价 比芯片平台的推出,VR 一体机成为目前新款销量的主流。然而 VR 分体机在画面质 量、画面延迟、定位精度方面却也拥有不可替代的优势,传统主流 VR 游戏大作仍然 是为串流设计。相信随着无线串流技术(WIFI6、H.265 编解码等)的优化和成熟, 一体机会巩固在消费级产品的主流地位。

竞争格局:2019 年前 HTC、索尼、Oculus 三分天下,2020 年后 Oculus 独大 同时行业多元化。2019 年前,VR 作为昂贵的专业级玩家设备,龙头被索尼的 PSVR 系列占据,索尼、Oculus、HTC VIVE 三家占据了全球市场份额的近 80%。2020 年 后,随着 Oculus Quest2 的热卖以及高通 XR2 平台的推出,将 VR 头显发展推向一 个新的高潮。根据 IDC 统计,2020Q2 开始 Oculus 逐渐取得行业出货领先位置,Q4 遥遥领先。国内方面,目前主流的 VR 厂商有 Pico、爱奇艺、NOLO、酷睿视、千幻 魔镜、大朋等,目前 PICO、大朋(DPVR)的份额相对领先,行业仍然呈现多元化 的发展格局。

4.2 交互设备由手柄向全身传感进化,临场感更强

交互设备是 VR 系统与现实交互的“眼睛”。交互设备实现对用户行为(身体位 置、手势操作、眼球跟踪)的实时捕捉和反馈,主要形态是手柄+定位基站。主要原 理有外置激光或图像定位(OutsideIn)、内置图像处理定位(InsideOut)两大类型。外置定位通过外置的基站与手柄&头盔之间的通信互动来确定玩家的运动轨迹和位 移,特点是速度快、位置准,但高端方案成本极高。典型的 Outside-In 方案(原理) 有 Kinect 体感(摄像头捕捉)、PS Move(光学定位与图像识别)、Light House(红 外传感)、UWB(基站 UWB 计算定位),另外专业级但昂贵的方案有激光雷达、Virtuix Omni 等。

内置图像处理定位(InsideOut)方案的出现使用头盔的摄像头拍摄画面的变化 结合一定算法(如 SLAM 建模)来估计运动的轨迹,这种方案的优势是不需要额外 架设设备,便携性良好,与无线串流技术结合更可以随时随地使用,因此成为近期 各厂家新品的主流,如 Oculus Quest2、Pico Neo2、爱奇艺奇遇 2、华为 VR Glass 都是使用 InsideOut 定位方案。InsideOut 目前有单摄像头、多摄像头、红外摄像头 以及激光雷达等多传感器方案,通常需要在头盔内匹配协处理器,未来主要方向是 提高定位精度的同时降低成本和功耗。

从音视觉交互到触觉、温度等全方位感官体验或是元宇宙发展的里程碑事件。 目前的 VR 设备给人带来的沉浸式感官体验是基于视觉和听觉的,然而终极形态的 元宇宙要实现人类完整感官的模拟,目前业内发力的方向主要是触觉、温度等感受 的传感。例如,国外公司 Tesla Studio 开发了一套 TeslaSuit 动作捕捉服装,采用电 极电刺激的方式,可将触觉反馈传输到身体的任何区域,从轻柔的触摸到体力的消 耗感以及温度改变,并能输出运动捕捉和生物识别信息。该公司还开发了一款 TeslaSuit 手套,同样具有运动捕捉、生物统计学、力反馈等功能。从音视觉到体表 感知的进化能够进一步提升 VR 入口的沉浸感,全身传感方案的成熟或成为元宇宙 迈向成熟形态的里程碑,并且大大拓展了在军事训练、运动训练等行业级领域的使 用价值。而元宇宙终极的接入方案或是脑机接口,通过大脑皮层的电信号交互直接 实现人类意识与数字世界的连接,目前来看,技术距离商用仍然遥远。

4.3 VR 设备高硅量值得重视,小型化、集成化、无线化、低 功耗持续迭代

VR 头盔通常包括以下组成部分:显示屏、镜片、处理器、存储、传感器、无线 网络、摄像机、电池、结构件等。整个设备结构紧凑、精密,因而需要定制化的模具 和结构件。其中屏幕与镜头以模组方式组装为整体,大部分芯片、传感器焊接在一 块或两块主板上。

BOM 角度分析上游产业链价值:屏幕、芯片、传感器占比较高,国内传统优势 代工产业链规模也很可观。对于一套典 型的分体式 VR 设备,主机占到成本的近七成,交互设备(包括手柄、遥控器、定位 基站等)占成本 2 到 3 成,其余为包装和组装测试成本。在主机里面,屏幕成本占 比近 5 成,是价值量最大的部分,其次是结构件、PCB&连接器&扬声器,占比在 3 成左右。主机芯片方面,由于采用分体式方案,主控 SoC 负担并不太重,因而成本占比在 2%,价值量比较大的部分有用户接口芯片、传感器、电源管理芯片。而在交 互设备里面,占比最大的是网络射频芯片、摄像头芯片、传感器等。

从 BOM 分析中可以看出,结构件、电声器件、PCB、连接器等国内电子制造 业优势产业成本占比在 2-3 成,市场规模相当可观。当前 VR 产业处于快速发展期, 各大品牌竞相推出新品抢占份额,因而 ODM、JDM 模式的国内配套产业链具有无 可比拟的成本优势,投资价值尚未完全被市场认知。

Fast-LCD 是目前屏幕首选,关注面板和光学产业链价值较高环节。大多数 VR 设备配套一块或两块屏幕,早期的分体式 VR 屏幕多采用 OLED 技术,可以实现高 刷新率低延迟,但像素密度和成本有待改善。目前 Fast-LCD 方案也已客服低时延、 高分辨率、高刷新率痛点,如京东方 Fast-LCD 已研发出响应时间小于 5ms 的 VR 用面板,成功应用在华为 VR 上。Fast-LCD 屏幕量产稳定,性价比高,因而成为多 品牌消费级 VR 的首选。目前大部分 VR 头显都达到了单眼 2K,双眼 4K,刷新率 70-90Hz,能够有效降低玩家眩晕感。作为 VR 产业链成本占比相对最高的环节,VR 面板和光学产业链值得关注,如液晶材料、背光模组、导光板、镜头、滤光片、模组 代工和驱动芯片等。

对于分体式 VR 头显而言,芯片方面无线、接口、传感器芯片价值占比最大。由于分体式头显要与 PC 之间高速串流,因而使用了大量的接口芯片,实现信号的 整理、中继、交换功能。而 6DOF 的传感能力需要多颗 6 轴 MEMS 陀螺仪和加速 计,部分带有摄像头或红外传感的设备还需要光源、CIS、ISP 等配套芯片。交互设 备方面,由于要与主机频繁交互操控和位置信息,部分方案使用通信芯片进行精准 定位,网络射频方案相对重要,目前主流的方案有 2.4G 私有 RF 协议(如 HTC VIVE 方案)、UWB、低功耗蓝牙以及 WIFI 等。

一体机路线的 VR 终端 SoC、存储等芯片价值量占比或更高。一体机路线的 VR 多采用安卓系统,相当于 VR 板的手机系统,因而与手机产业链重合度较高,SoC、 存储价值占比也会更高。目前主控片主要被高通垄断,市面上的 VR 一体机基本都 搭载骁龙处理器。随着国产品牌份额的不断提升,受益于国产替代需求和成本优势 的国产芯片厂商也迎来巨大增量市场,比如全志科技、北京君正、兆易创新、瑞芯 微、纳芯微、思瑞浦等近年在主控 SoC、Nor Flash、信号链等赛道也取得了一定的 突破。

未来趋势:小型化、集成化、无线化,云 VR 的形态可能成为主流。VR 要想像 手机一样成为高渗透率的消费电子产品,需要具备低成本(或高中低端梯次)、实用 性(比如无线化带来的便利)、刚需性(比如 VR 影视&游戏的推广)特征。我们认 为未来随着高速低时延网络的普及,云 VR/AR 方案满足以上特征,因而具有广阔前 景,相应带来网络芯片、各类型传感器以及低成本面板和驱动芯片的主要需求。

4.4 全球科技巨头垄断开发平台,国内软件实力暂时性落后

软件层面主要包括支撑软件和软件工具开发包。支撑软件主要是 UI、OS(安卓、 Windows 等)和中间件(Conduit、VRWorks 等);软件开发工具包主要是 SDK 和 3D 引擎,SDK 为软件开发者提供平面设计、建模、动画、音视频以及交互工具,3D 引擎则负责对数据进行算法驱动,实现在虚拟世界中呈现物理世界的各种关系。其中,开发平台领域主要被全球知名科技公司垄断,比如苹果、谷歌、索尼等;国内公司主要是华为已有布局,目前搭建了 AR/VR Engine 3.0 版本助力开发者共建 AR/VR 生态,但整体上国内实力落后于国外。

内容制作和分发层面,全球三大品牌均采用各自的系统软件。内容制作和分发 是虚拟现实技术中场景的数字表达,包括虚拟现实内容表示、内容编码、实时交互、 存储和分发等。VIVE 的系统软件由 Steam 公司开发并向其它品牌 VR 终端厂商授 权使用,Oculus 和 PSVR 的系统软件分别由 Facebook 和索尼自主开发。

4.5 2B2C 应用市场前景广阔,份额逐年赶超整机设备

2B 主要是智慧教育和医疗,2C 主要是游戏和电影。应用和内容层面,根据面 向对象的不同可分为 2B、2C 两类:1)2B 领域的应用场景主要涉及到智慧教育、 智慧医疗、房地产施工等多个领域。主要内容提供商有 lnContext、NearPod、IrisVR;2)2C 领域的内容主要是游戏和电影,社交、直播、游戏等。主要公司有 Facebook、 NextVR、CCP Games。

内容市场将超过终端设备,会成为未来前景最广阔的市场。华为预计 2022 年 大众应用+行业应用在全球 VR 市场占比将达到 48%,超过整机设备。根据艾瑞咨询 数据,预计 2021 年,中国 VR 内容市场规模将达到 278.9 亿元,消费级内容和企业 级内容市场份额合计为 46.4%,是 VR 市场中最大的细分市场。

(报告出品方/作者:华安证券,尹沿技、张天、姚天航)

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