VR產(chǎn)業(yè)預(yù)測及技術(shù)市場態(tài)勢

作者/ 王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：虛擬現(xiàn)實(VR)市場不斷升溫，各VR廠商的VR設(shè)備的出貨量也不斷增長，VR產(chǎn)業(yè)被認為是繼智能手機后的又一個千億美金增長的智能產(chǎn)業(yè)。

　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality，VR)作為一種全新的人機交互方式，被業(yè)界認為將會是繼智能手機后的下一個千億美金增長的智能產(chǎn)業(yè)。TrendForce集邦科技旗下拓墣產(chǎn)業(yè)研究所最新研究顯示，在供應(yīng)狀況樂觀下，2016年一般VR設(shè)備(不含行動VR)出貨量可望達900萬組，預(yù)估2020年攀升至5000萬組，復(fù)合年增長率達53.5%，2016-2020年一般VR設(shè)備出貨量與年增長率如圖1所示。

　　拓墣穿戴設(shè)備分析師蔡卓卲表示，雖然目前各家產(chǎn)品銷售狀況持續(xù)火熱，今年VR設(shè)備出貨量的最大關(guān)鍵卻不在需求端，反而是供應(yīng)端。各家VR廠商在銷售前期的備貨量皆過度保守，遠低于市場需求，如果下半年未能適時調(diào)整，供不應(yīng)求的情況恐將延續(xù)到2017年下半年。

　　在2016年傳感器產(chǎn)業(yè)大會上，歌爾股份有限公司傳感器事業(yè)部總經(jīng)理宋青林在其關(guān)于《傳感器在消費電子領(lǐng)域的市場機遇》演講中介紹道，從市場認可度來看，VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以分為四個階段。

　　第一階段為探索期，從1968年，“虛擬現(xiàn)實之父”Lvan Sutherland研發(fā)出視覺沉浸感的頭盔式立體顯示器HMD和頭部位置跟蹤系統(tǒng)，到1995年，任天堂公司發(fā)布了便攜式頭戴3D顯示器Virtual Boy，并配備游戲手柄。虛擬現(xiàn)實概念從無到有，不斷明確，沉浸式虛擬現(xiàn)實設(shè)備被開發(fā)，首先應(yīng)用在軍事、航天領(lǐng)域。在這期間，在1982年，美國軍方開發(fā)了帶6個自由度跟蹤定位的高清頭盔顯示器VCASS，實現(xiàn)完全沉浸式的3D虛擬視覺;1988年，VPL公司研制出市場上民用虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品EyePhone。

　　第二階段為市場啟動期，虛擬現(xiàn)實設(shè)備以頭戴3D顯示器落地于消費級市場，此階段以挖掘用戶需求，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)為主要特征，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，技術(shù)優(yōu)勢不明顯。在此期間，2001年CeBIT展覽上，Olympus推出其Eye-Trek頭盔顯示器的Sony PS2專用版本;2012年，Sony推出HMZ-T1 3D頭盔式顯示器，具備OLED顯示器，45°視角，視覺效果為矩形屏幕;2013年，頭戴式顯示器廠商Oculus RiQ推出開發(fā)者版本，使用陀螺儀控制視角，用戶幾乎感受不到屏幕的限制;2014-2015年，Google推出頭戴手機盒子Cardboard，國外三星、英偉達、愛可視、卡爾蔡司、雷蛇，國內(nèi)暴風(fēng)科技、虛擬現(xiàn)實科技、蟻視科技等企業(yè)發(fā)布虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品，內(nèi)容涵蓋不斷豐富的虛擬現(xiàn)實電影、360度全景視頻和圖片。目前VR產(chǎn)業(yè)仍處于這一階段，但是距離爆發(fā)期已經(jīng)不遠。

　　第三階段為高速發(fā)展期，預(yù)計從2017年直到2025年都將會處在這一階段。在此期間，虛擬現(xiàn)實生態(tài)系統(tǒng)搭建完畢，產(chǎn)品被消費級市場接受，并廣泛應(yīng)用到行業(yè)市場。行業(yè)經(jīng)過洗牌，市場寡頭將會產(chǎn)生。

　　第四階段為成熟期，預(yù)計直到2026年才會進入這一階段，這一市場進入門檻提高，競爭加劇，市場發(fā)展趨于成熟。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

　　目前，VR產(chǎn)業(yè)仍處于市場啟動期，宋青林總經(jīng)理認為，市場規(guī)模的爆發(fā)，依賴于技術(shù)瓶頸的突破，VR設(shè)備的暈眩問題有待解決，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待規(guī)范，多產(chǎn)業(yè)、多場景的復(fù)雜融合也需要得到進一步突破。此后，VR技術(shù)將持續(xù)發(fā)展，進入“VR+行業(yè)”階段，相對成熟的VR技術(shù)與現(xiàn)有的電商、旅游、體育以及社交結(jié)合，形成全新的消費場景和商業(yè)形態(tài)，接近Facebook CEO扎克伯格所說的“下一個計算平臺”;更進一步地，VR可以創(chuàng)造出逼真的“虛擬世界”，成為人們生活的一部分;最終，無數(shù)個虛擬世界相互打通，最大程度實現(xiàn)生活的虛擬化。隨著AI(人工智能)技術(shù)進步，“VR+AI”將創(chuàng)造出科幻級的虛擬世界，給予消費者想要的一切(如圖2)。

　　VR產(chǎn)業(yè)鏈較長，參與廠商眾多，涵蓋硬件、系統(tǒng)、平臺、開發(fā)工具、內(nèi)容以及內(nèi)容運營銷售等(如圖3)。作為一個尚處于萌芽期的產(chǎn)業(yè)，其每個環(huán)節(jié)都存在較多的競爭者以及潛在進入者。國內(nèi)廠商大多集中在產(chǎn)業(yè)鏈前端，尤其在硬件領(lǐng)域較為集中，而在內(nèi)容、開發(fā)平臺、軟件及周邊產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域基本處于空白。

　　VR頭戴顯示設(shè)備主要分為4大方向，分別是外接式頭戴顯示器、頭戴手機盒子、一體式頭戴顯示器和全息眼鏡，現(xiàn)階段主流的虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備以前兩種為主，如表1。而在輸出設(shè)備方面，鍵盤鼠標(biāo)、手柄和觸屏的共同特征是讓用戶在操作的時候所需要花費的體力成本很低。三大VR頭顯廠商(Oculus、Sony和HTC)都不約而同地采用了虛擬現(xiàn)實手柄作為標(biāo)準(zhǔn)的交互模式。

技術(shù)要求

　　拓墣產(chǎn)業(yè)研究所半導(dǎo)體中心研究員陳穎書表示，在VR發(fā)展進程中，由于需要處理復(fù)雜的畫面運算，GPU十分關(guān)鍵;而在頭戴式顯示器無線化發(fā)展上，802.11ad技術(shù)很有潛力;此外，定位感測器和動作感測器也是VR另一個重點。

　　VR可應(yīng)用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包括游戲、商業(yè)展示與技術(shù)培訓(xùn)等，都可利用VR帶給使用者全新的體驗，其中為人熟知的VR廠商Oculus、HTC和Sony 分別推出自家頭戴式VR裝置，并以游戲為先期應(yīng)用場域。

　　對硬件廠商而言，顯示器解析度和更新率是重要的參數(shù)，解析度決定影像畫面的細節(jié)度，而更新率則決定使用者在使用VR裝置時的舒適程度。現(xiàn)今在觀看一般動態(tài)畫面，如動畫和電競游戲等，基本上更新率為30～60Hz就已經(jīng)足夠了，但在VR體驗中，因涉及頭部的轉(zhuǎn)動和與畫面的互動，包括場景和使用者之間的「虛擬距離」和場景切換速度等，都會影響用戶體驗的舒適度;其中，眩暈為最常見的問題，眩暈是由畫面的延遲造成的，而高的顯示器更新率和好的GPU運算能力可以有效降低延遲，并提升VR體驗的舒適感。

　　除了硬件外，使用者更在意的是內(nèi)容，例如在游戲應(yīng)用中，玩家最在意的主體便是游戲內(nèi)容一樣，好的游戲內(nèi)容是玩家是否愿意購買VR裝置的主要原因，三大廠商中，Sony與游戲結(jié)合度最高，加上后端使用PlayStation4便可架設(shè)起VR系統(tǒng)，不需再將電腦升級，TRI認為其在2016年最具優(yōu)勢。

　　* GPU是提高計算能力的關(guān)鍵

　　由于VR需讓使用者擁有全方位擬真體驗，在畫面運算和處理上要求極高，因此，在VR眾多零組件中，GPU很關(guān)鍵。而對頭戴式VR而言，主要的畫面運算是由后端電腦完成，故GPU指的正是電腦中的顯卡，而頭戴式顯示器內(nèi)部則以裝配MCU和各類感測器為主。

　　整體而言，GPU的核心時鐘(Core Clock)、存儲器時鐘、像素填充率(Pixel Fillrate)、材質(zhì)填充率(Texture Fillrate)、浮點運算能力(GFlops)與光柵處理單元(Raster Operation Units，ROP Units)都是重要的效能判斷指標(biāo)，可決定畫面是否流暢運作和使用者互動體驗是否良好。

　　以O(shè)culus為例，其便為Oculus Rift VR推出「Oculus Ready」的電腦認證計劃，以Intel i5-4590 CPU、NVIDIA GeForce GTX 970/AMD Radeon R9 290 GPU和8GB RAM為硬件配置，讓使用者和開發(fā)者對VR的硬件需求有清楚概念，NVIDIA GeForce GTX 970與AMD Radeon R9 290規(guī)格如表2所示。

　　為了避免畫面延遲，除GPU硬件規(guī)格外，其架構(gòu)更為重要;在軟件支援上，如Frame Queuing、Timewarp與Asynchronous Timewarp等，同樣也很必要。一般而言，自使用者轉(zhuǎn)動頭部開始算起，直至畫面計算完成傳回頭戴式顯示器的熒幕中，此時間延時需低于20ms才可有效避免暈眩。

　　* 從有線到無線：802.11ad的應(yīng)用

　　在游戲VR系統(tǒng)中，頭戴式顯示器以有線方式連接至后端電腦，而把手(或手套)連至電腦的方式則為無線設(shè)計，可使用Wi-Fi(如802.11ac)或藍牙技術(shù)。雖說現(xiàn)階段游戲內(nèi)容頭部無需大動作，游戲場域也不足以讓使用者跑跳，顯示器看似沒有無線連接的需求，但其實在技術(shù)和成本效益許可下，無線顯示器勢必會成為使用者欲選擇的產(chǎn)品，因其使用情況更輕松方便，且不必擔(dān)心一不留神，便扯到后端電腦。

　　若以1080×1200解析度和更新率90Hz的畫面為例，傳輸所需頻寬約為2.6Gbps，以一般壓縮率為4～10%計算，壓縮后每秒所需頻寬為104～260Mbps，對802.11ac(運作于2.4GHz或5GHz)或802.11ad(運作于60GHz)技術(shù)來說，皆在可傳輸范圍內(nèi)，即頭戴式顯示器無線化為可行方案。

　　雖說802.11ac Wi-Fi通訊技術(shù)在良好無干擾的環(huán)境下傳輸速度約可達300Mbps，但此為理想狀態(tài)速度，尚未考量頻段擁擠和訊號干擾等問題，況且若解析度和更新率再提升一些，802.11ac頻寬(Bandwidth)便會不足，而對802.11ad技術(shù)來說，目前傳輸速度距理論值7Gbps還十分遙遠，但在不同調(diào)變機制下，傳輸速度已可達1～2Gbps。

　　因此，頭戴式顯示器無線化的實現(xiàn)依賴802.11ad技術(shù)的較高的可行性。大體而言，802.11ad技術(shù)作為頭帶顯示器的解決方案仍處于研發(fā)階段，即便其頻寬大小足夠，但在時間上還是會有約100ms的延遲，無法達到VR的要求，這一方面市場接受度仍有待檢驗。

　　參考文獻：

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本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第10期第4頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。