AR VR产业链发展现状分析——丁茹博士

2021-03-19

自2014年Facebook公司收购Oculus后,AR/VR吸引到资本市场的高度关注。IT界的领先企业主动出击占领市场高地,包括索尼、微软、Facebook、谷歌、三星等,还有诸如GoPro、WorldViz、Total Immersion等专业领域公司在与大企业的合作竞争现象亦十分突出。

一、AR/VR产业链全景

    2016年3月,美国科技博客VentureBeat对250多家企业考察后,将AR/VR产业链做出全景分析,将产业链划分为基础设施(Infrastructure),工具和平台(Tools and Platforms)和应用、内容工作室(Applications And Content Studios)三层。通俗地讲,AR/VR产业链包含硬件、软件、内容制作与分发、应用和服务等环节。

硬件环节包括AR/VR技术使用的整机和元器件,按照功能划分可分为核心器件、终端设备和配套外设三部分。核心器件方面,包括芯片(CPU、GPU、移动SOC等),传感器(图像、声音、动作捕捉传感器等),显示屏(LCD、OLED、AMOLED、微显示器等显示屏及其驱动模组),光学器件(光学镜头、衍射光学元件、影像模组、三维建模模组等),通信模块(射频芯片、WIFI芯片、蓝牙芯片、NFC芯片等)。终端设备方面,包括PC端设备(主机+输出式头显)、移动端设备(通过USB与手机连接)和一体机(具备独立处理器的VR头显)。配套外设方面,包括手柄、摄像头、体感设备(数据衣、指环、触控板、触/力觉反馈装置等)。

软件环节是AR/VR技术使用的软件,包括支撑软件和软件开发工具包。支撑软件方面,包括UI、OS(安卓、Windows 等)和中间件(Conduit、VRWorks等)。软件开发工具包方面,包括SDK和3D引擎。

内容制作与分发环节是AR/VR技术中场景的数字表达,包括AR/VR内容表示、内容生成与制作、内容编码、实时交互、内容存储、内容分发等。内容制作方面,包括AR/VR游戏、视频、直播和社交内容的制作。分发方面,包括应用程序。

应用和服务环节是使用AR/VR技术来提供应用和服务,包括制造、教育、旅游、医疗商贸等。

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图1 AR/VR产业链全景图


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图2 全球XR产业规模

据 Greenlight预测,2020年全球XR产业规模将超2000亿元,其中AR市场规模将超过400亿元。

对比2018年和2019的Gartner新兴技术成熟曲线(Hype Cycle)可发现,连续两年出现的AR从曲线中消失,这意味着增强现实技术在经历热炒、泡沫化的底谷期后,已经逐步成熟。业界投融资回归理性,产业踏上稳步发展的道路。据Gartner预测,到2028年,改变用户与世界交互方式和感知方式的 VR/AR/MR 等技术将带来新的沉浸式体验,并具有提高生产力的潜力。到 2022年,将有70%的企业尝试使用沉浸式技术服务于消费者和其他企业,而将有25%的企业把该技术完整部署到生产中。

普华永道在其《Seeing is believing》报告中预测,到2030 年虚拟现实和增强现实有可能为全球GDP带来1.5万亿美元的增长,其中AR占据大部分,达到1.09万亿美元。

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 图3 VR/AR对全球GDP增长的影响


在中国,预计将会带来1833亿美元的增长,其中AR的贡献为1295亿美元。普华永道分析,与VR相比,到2023年,AR将继续为GDP提供更大的推动力。


二、AR/VR产业链主要环节最新进展 

1、硬件环节  

基础设施层也可以称为设备层。一般包括AR/VR的输入、处理和输出模块,由硬件和软件两大部分组成。由目前市场情况来看,AR/VR基础设施有两大类,一类是头戴式显示器(HMD),包括有线设备OculusVR、PlayStation VR,HTCVive等和无线设备三星GearVR、Google Cardboard等。另一类是用户输入设备,所涉及范围较广,包括Tactical Haptics(力触觉)、Feel Three (手势模拟)、Control VR (可穿戴)、Trinity VR (控制器)、Eyefluence(眼跟踪)、Gestigon (头跟踪)、Cyberith (全向跑步机)等。这类设备一般与用户感官对应,如用以识别用户身体动作和姿势,其通过与使用者进行包括视觉、声音、触觉、运动姿势等全感官的信息交互,实现虚拟现实环境下的交互性指令的输入。

国内企业从整机代工向核心元器件环节渗透。近年来,我国AR/VR企业在产业链参与的重点正逐渐从整机系统集成、低端代工向芯片、显示器件等产业链重要环节延伸。在芯片领域,华为海思、瑞芯微等企业依托国家大力发展集成电路的热潮,在设计环节已经接入产业。

在新型显示方面,京东方、华星光电等面板厂商生产的AMOLED屏打破了三星在VR显示屏领域的垄断。京东方还推出了响应时间小于5m的高分辨率Fast LCD面板,在华为、Oculus、小米、爱奇艺等企业高端一体机中得到应用。与AMOLED相比,京东方的Fast LCD具有较大成本优势。在AR镜片方面,歌尔、水晶光电、珑璟光电等企业正逐步推动光波导镜片量产,有望革新AR显示方式。

国内大厂相继推出高端整机产品,VR头显无线化趋势愈发明确。一方面,进入AR/VR领域的大产商越来越多、领域越来越宽。经过数年发展,我国AR/VR整机领域一改以大朋、小鸟看看、小派等初创企业为主的格局,联想、创维、vivo、华为小米等硬件品牌企业分别依托在企业服务、家庭影音、智能终端、移动通信等方面的优势进行AR/VR头显生产,爱奇艺等内容提供商也推出了对应的头显产品,各类企业从产业链不同环节推动产品和技术的发展。另一方面,头显无线化得到越来越多关注,发展趋势越来越明确,华为推出的云VR通过与运营商合作,可以解决无线化的技术难题,推动VR头显的便捷化、低价化。

VR头显产品进入硬件升级迭代期,行业应用助推AR 产品需求增长。VR头显方面,HTC、Oculus等产商相继发布升级版硬件产品,新一代产品屏幕分辨率向单眼2K迈进,视场角超过100度,在自由度、刷新率、重量等方面也完成了升级改造,用户使用沉浸感越来越强。AR硬件方面,随着光导波、Micro LED等技术的发展和制造、设计、消费等领域行业应用需求的推动,AR眼镜进入快速发展期,2019 年以来新品频出,国外的Snap、宝马等企业推出了自有的AR 眼镜产品,国内的0glasses、影创、Rokid、nreal等也发布了高性能的AR眼镜产品。

2、软件环节

企业从网络架构、3D建模、算法等通用型技术发力,软件薄弱环节得以缓解。华为基于开源组件以及API研发了Cloud VR 连接协议和软件,打造云AR/VR 架构,实现了实时“端-云-端解决方案”Facebook研发的AI算法Deep Focus,与眼球追踪和动态显示技术结合后,能够在VR头显中实时生成自然的动态模糊,更好地模仿人眼注视的效果,进而缓解由聚散度调节引起的视觉疲劳。Oculus推出了 ASW(异步空间扭曲技术)2.0 版本,进一步降低VR设备对硬件的要求。Steam VR推出图像平滑插帧技术“Motion Smoothing”,让更多用户可以进行高保真度的VR游戏与体验。

AR开发平台成为产业生态构建重点。苹果推出新一代AR开发平台AR kit3.0 和两款全新AR开发工具Reality Kit、Reality Composer,继续加码AR领域;Mojo Vision 完成多轮融资,继续构建新型AR计算平台,能够在不需要现有移动设备介入的情况下提供信息;Unity推出新版AR Foundation,为开发者提供更多平台功能和实用程序支持,加速AR内容生态构建;商汤科技推出 SenseAR 2.0平台,包含特效引擎和AR开发者平台,能够为开发者提供一站式AR解决方案。

2、内容制作与分发环节

虚拟现内容实应用和工作室层简称为内容层。根据虚拟现实用途的不同,可以分为企业级和消费级两种。企业级主要针对军事、航天等领域,所属行业受硬软件限制较低,能够承受较高的开发和使用成本。消费级的应用主要集中在娱乐、教育、医疗等方面。随着AR/VR设备的逐渐成熟,以游戏和视频为代表、针对消费级用户的内容有望持续增长。另外,一些新兴内容提供逐步出现,如Discovery VR(虚拟现实-旅游)、Emblematic Group(新闻)、Ease VR(虚拟现实分析)等。

内容供给不断丰富,产业链不断向下游延伸。游戏方面,VR 电竞逐渐沉淀,成为VR游戏的重要落地场景,产业链商业闭环正逐步形成。VR League、WCG VR 等电竞赛事的布局更加精细,奖金额度也更大,推动了优质游戏内容的推广以及游戏产业生态的形成。VR视频方面,交互式体验《神秘博士:逃离》、《咕鲁米的眼睛》、大空间装置《浮生一刻》等优质内容相继推出。直播方面,中央广播电视总台利用VR技术对70周年国庆阅兵、春晚进行实时直播,花椒、映客、微鲸等互联网平台也开通了VR直播。

软硬件企业纷纷加入内容聚合平台建设行列。腾讯、爱奇艺、优酷等互联网视频平台均设有 VR专区,制作了定制化的内容,如爱奇艺推出了VR影片《无主之城 VR》和《神探蒲松龄之鬼魅聊斋VR》游戏等,到 2019 年将继续上线运营更多动画内容。此外,大朋、创维、小米等硬件生产商均在构建自己的聚合平台,通过打造内容生态吸引用户。

4、应用与服务环节

5G商用不断推进,创新场景应用模式。2019年,AR/VR与5G技术的结合愈发紧密,典型案例不断涌现。远程手术指导方面,深圳市人民医院完成了5G+VR/AR远程肝胆外科手术,该手术实现了北京专家实时指导。医疗培训方面,南京举办了5G+VR高清直播的心脏瓣膜修复手术暨国际医术观摩交流现场教学活动,进行场外临床操作技能培训。安防实训方面,南昌公安局联合中国移动、华为等单位,调通上线了全国首个真实场景下5G+VR智慧安防应用。

三、国内外AR/VR产业链各环节重点企业

四、其他国家/地区政府支持AR/VR发展现状

1、美国全面推进技术创新和产业化

美国AR/VR发展模式中,政府与企业的关系是政府引导企业主导。AR/VR技术具有较高的学科综合性,历届政府的科技政策都在信息技术领域都给予大力支持。克林顿政府于1993年宣布实施的“国家信息基础设施 (NII)”计划为分布式AR/VR的研发和应用奠定基础。其中,“网络与信息技术研发计划(NITRD) ”占有重要地位,近10年来年均投入超过35亿美元。在 NITRD计划众多成果中,计算机模拟和可视化成果对科研和企业创新产生的影响最为深远。

2、欧洲重点强化领域研发

为了促进欧洲的研究和开发,欧盟委员会于1984年开始实施研发框架计划(FP)。近年来,FP对AR/VR技术亦有不同程度的资助。例如欧盟第七研发框架计划(FP7)全额资助航空旅行虚拟现实项目,该项目德国斯图加特弗劳恩霍夫(Fraunhofer)工业工程研究所总协调,欧盟多个成员国跨学科科技人员参与组成的欧洲VR-Hyperspace研发团队。试图利用VR缓解飞机长途旅行疲劳感。此外,欧盟“地平线 2020”计划也将“虚拟现实博物馆和科学平台”列为重点资助项目,总投入1100万欧元。

3、日本在娱乐应用上处于领先

日本建立起大规模AR/VR知识库,并凭借自身在游戏领域的雄厚实力,结合AR/VR,开发出许多新产品,活跃游戏市场。在AR/VR技术硬件以及AR/VR技术游戏的应用方面,日本产品都具有世界先进水平:AR/VR技术硬件有索尼公司的头戴式显示器(HMD),以及 2015年秋问世的与谷歌眼镜具有同等功能的EPSON透 视型眼镜显示器。AR/VR技术游戏产品方面,索尼的PlayStation系列,以及任天堂的Wii系列也都具有很高知名度。自2016年起至今,索尼公司和任天堂的新型游戏机问世,以及新型透视型眼镜在各种AR/VR技术应用领域的普及,为日本带来新一轮AR/VR应用高潮。