VR產(chǎn)業(yè)預測及技術(shù)市場(chǎng)態(tài)勢

作者/ 王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：虛擬現實(shí)(VR)市場(chǎng)不斷升溫，各VR廠(chǎng)商的VR設備的出貨量也不斷增長(cháng)，VR產(chǎn)業(yè)被認為是繼智能手機后的又一個(gè)千億美金增長(cháng)的智能產(chǎn)業(yè)。

　　虛擬現實(shí)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(huì )是繼智能手機后的下一個(gè)千億美金增長(cháng)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，在供應狀況樂(lè )觀(guān)下，2016年一般VR設備(不含行動(dòng)VR)出貨量可望達900萬(wàn)組，預估2020年攀升至5000萬(wàn)組，復合年增長(cháng)率達53.5%，2016-2020年一般VR設備出貨量與年增長(cháng)率如圖1所示。

　　拓墣穿戴設備分析師蔡卓卲表示，雖然目前各家產(chǎn)品銷(xiāo)售狀況持續火熱，今年VR設備出貨量的最大關(guān)鍵卻不在需求端，反而是供應端。各家VR廠(chǎng)商在銷(xiāo)售前期的備貨量皆過(guò)度保守，遠低于市場(chǎng)需求，如果下半年未能適時(shí)調整，供不應求的情況恐將延續到2017年下半年。

　　在2016年傳感器產(chǎn)業(yè)大會(huì )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(chǎng)機遇》演講中介紹道，從市場(chǎng)認可度來(lái)看，VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以分為四個(gè)階段。

　　第一階段為探索期，從1968年，“虛擬現實(shí)之父”Lvan Sutherland研發(fā)出視覺(jué)沉浸感的頭盔式立體顯示器HMD和頭部位置跟蹤系統，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。虛擬現實(shí)概念從無(wú)到有，不斷明確，沉浸式虛擬現實(shí)設備被開(kāi)發(fā)，首先應用在軍事、航天領(lǐng)域。在這期間，在1982年，美國軍方開(kāi)發(fā)了帶6個(gè)自由度跟蹤定位的高清頭盔顯示器VCASS，實(shí)現完全沉浸式的3D虛擬視覺(jué);1988年，VPL公司研制出市場(chǎng)上民用虛擬現實(shí)產(chǎn)品EyePhone。

　　第二階段為市場(chǎng)啟動(dòng)期，虛擬現實(shí)設備以頭戴3D顯示器落地于消費級市場(chǎng)，此階段以挖掘用戶(hù)需求，構建生態(tài)系統為主要特征，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(zhuān)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(jué)效果為矩形屏幕;2013年，頭戴式顯示器廠(chǎng)商O(píng)culus RiQ推出開(kāi)發(fā)者版本，使用陀螺儀控制視角，用戶(hù)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(ài)可視、卡爾蔡司、雷蛇，國內暴風(fēng)科技、虛擬現實(shí)科技、蟻視科技等企業(yè)發(fā)布虛擬現實(shí)產(chǎn)品，內容涵蓋不斷豐富的虛擬現實(shí)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，預計從2017年直到2025年都將會(huì )處在這一階段。在此期間，虛擬現實(shí)生態(tài)系統搭建完畢，產(chǎn)品被消費級市場(chǎng)接受，并廣泛應用到行業(yè)市場(chǎng)。行業(yè)經(jīng)過(guò)洗牌，市場(chǎng)寡頭將會(huì )產(chǎn)生。

　　第四階段為成熟期，預計直到2026年才會(huì )進(jìn)入這一階段，這一市場(chǎng)進(jìn)入門(mén)檻提高，競爭加劇，市場(chǎng)發(fā)展趨于成熟。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況

　　目前，VR產(chǎn)業(yè)仍處于市場(chǎng)啟動(dòng)期，宋青林總經(jīng)理認為，市場(chǎng)規模的爆發(fā)，依賴(lài)于技術(shù)瓶頸的突破，VR設備的暈眩問(wèn)題有待解決，行業(yè)標準有待規范，多產(chǎn)業(yè)、多場(chǎng)景的復雜融合也需要得到進(jìn)一步突破。此后，VR技術(shù)將持續發(fā)展，進(jìn)入“VR+行業(yè)”階段，相對成熟的VR技術(shù)與現有的電商、旅游、體育以及社交結合，形成全新的消費場(chǎng)景和商業(yè)形態(tài)，接近Facebook CEO扎克伯格所說(shuō)的“下一個(gè)計算平臺”;更進(jìn)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(wú)數個(gè)虛擬世界相互打通，最大程度實(shí)現生活的虛擬化。隨著(zhù)AI(人工智能)技術(shù)進(jìn)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(cháng)，參與廠(chǎng)商眾多，涵蓋硬件、系統、平臺、開(kāi)發(fā)工具、內容以及內容運營(yíng)銷(xiāo)售等(如圖3)。作為一個(gè)尚處于萌芽期的產(chǎn)業(yè)，其每個(gè)環(huán)節都存在較多的競爭者以及潛在進(jìn)入者。國內廠(chǎng)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，而在內容、開(kāi)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，現階段主流的虛擬現實(shí)顯示設備以前兩種為主，如表1。而在輸出設備方面，鍵盤(pán)鼠標、手柄和觸屏的共同特征是讓用戶(hù)在操作的時(shí)候所需要花費的體力成本很低。三大VR頭顯廠(chǎng)商(Oculus、Sony和HTC)都不約而同地采用了虛擬現實(shí)手柄作為標準的交互模式。

技術(shù)要求

　　拓墣產(chǎn)業(yè)研究所半導體中心研究員陳穎書(shū)表示，在VR發(fā)展進(jìn)程中，由于需要處理復雜的畫(huà)面運算，GPU十分關(guān)鍵;而在頭戴式顯示器無(wú)線(xiàn)化發(fā)展上，802.11ad技術(shù)很有潛力;此外，定位感測器和動(dòng)作感測器也是VR另一個(gè)重點(diǎn)。

　　VR可應用的領(lǐng)域相當廣泛，包括游戲、商業(yè)展示與技術(shù)培訓等，都可利用VR帶給使用者全新的體驗，其中為人熟知的VR廠(chǎng)商O(píng)culus、HTC和Sony 分別推出自家頭戴式VR裝置，并以游戲為先期應用場(chǎng)域。

　　對硬件廠(chǎng)商而言，顯示器解析度和更新率是重要的參數，解析度決定影像畫(huà)面的細節度，而更新率則決定使用者在使用VR裝置時(shí)的舒適程度?，F今在觀(guān)看一般動(dòng)態(tài)畫(huà)面，如動(dòng)畫(huà)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，因涉及頭部的轉動(dòng)和與畫(huà)面的互動(dòng)，包括場(chǎng)景和使用者之間的「虛擬距離」和場(chǎng)景切換速度等，都會(huì )影響用戶(hù)體驗的舒適度;其中，眩暈為最常見(jiàn)的問(wèn)題，眩暈是由畫(huà)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容，例如在游戲應用中，玩家最在意的主體便是游戲內容一樣，好的游戲內容是玩家是否愿意購買(mǎi)VR裝置的主要原因，三大廠(chǎng)商中，Sony與游戲結合度最高，加上后端使用PlayStation4便可架設起VR系統，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(huà)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(huà)面運算是由后端電腦完成，故GPU指的正是電腦中的顯卡，而頭戴式顯示器內部則以裝配MCU和各類(lèi)感測器為主。

　　整體而言，GPU的核心時(shí)鐘(Core Clock)、存儲器時(shí)鐘、像素填充率(Pixel Fillrate)、材質(zhì)填充率(Texture Fillrate)、浮點(diǎn)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，可決定畫(huà)面是否流暢運作和使用者互動(dòng)體驗是否良好。

　　以Oculus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(kāi)發(fā)者對VR的硬件需求有清楚概念，NVIDIA GeForce GTX 970與AMD Radeon R9 290規格如表2所示。

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

　　* 從有線(xiàn)到無(wú)線(xiàn)：802.11ad的應用

　　在游戲VR系統中，頭戴式顯示器以有線(xiàn)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(wú)線(xiàn)設計，可使用Wi-Fi(如802.11ac)或藍牙技術(shù)。雖說(shuō)現階段游戲內容頭部無(wú)需大動(dòng)作，游戲場(chǎng)域也不足以讓使用者跑跳，顯示器看似沒(méi)有無(wú)線(xiàn)連接的需求，但其實(shí)在技術(shù)和成本效益許可下，無(wú)線(xiàn)顯示器勢必會(huì )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(huà)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(lái)說(shuō)，皆在可傳輸范圍內，即頭戴式顯示器無(wú)線(xiàn)化為可行方案。

　　雖說(shuō)802.11ac Wi-Fi通訊技術(shù)在良好無(wú)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(wèn)題，況且若解析度和更新率再提升一些，802.11ac頻寬(Bandwidth)便會(huì )不足，而對802.11ad技術(shù)來(lái)說(shuō)，目前傳輸速度距理論值7Gbps還十分遙遠，但在不同調變機制下，傳輸速度已可達1～2Gbps。

　　因此，頭戴式顯示器無(wú)線(xiàn)化的實(shí)現依賴(lài)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(shí)間上還是會(huì )有約100ms的延遲，無(wú)法達到VR的要求，這一方面市場(chǎng)接受度仍有待檢驗。

　　參考文獻：

　　[1]Bryan Ma.VR/AR市場(chǎng)的格局與展望[J].電子產(chǎn)品世界,2016(6):8-12.

　　[2]溫江濤.全景視頻為VR/AR帶來(lái)技術(shù)挑戰[J].電子產(chǎn)品世界,2016(6):12-16.

　　[3]郭鵬.在移動(dòng)終端上實(shí)現沉浸式的VR體驗[J].電子產(chǎn)品世界,2016(6):16-18.

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