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TOYO帶您探索元宇宙核心載體VR

2022-07-27 11:50:53

什么是云宇宙?


元宇宙(Metaverse),是人類運用數字技術構建的,由現實世界映射或超越現實世界,可與現實世界交互的虛擬世界,具備新型社會體系的數字生活空間。

元宇宙:七層產業鏈,八核心要素

VR / MR / AR硬件是底層核心

硬件是構成元宇宙“七層產業鏈”并實現“八要素”的核心。實現計算、感知、交互等功能的智能設備和基礎硬件是元宇宙產業鏈的重要載體,硬件技術提供的感知體驗和交互特性直接決定元宇宙的吸引力。


VR/MR/AR設備是元宇宙的底層載體,實現人、虛擬世界、真實世界之間沒有邊界感的互聯互通:

VR(虛擬現實)設備是將用戶的感知帶入由它創建的虛擬世界的設備,實現人與虛擬世界間的沉浸交互;

MR(混合現實)設備在虛擬世界疊加真實世 界信息,實現人、虛擬世界、真實世界間的初步融合;

AR(增強現實)設備是指基于真實世界疊加虛擬世界信息,與MR設備的本質區別在于人與真實世界交互更直接,進而實現更自然的人、虛擬世界、真實世界之間的融合。我們認為設備發展以 VR為基礎積累技術,短期看沉浸(VR,重應用),長期看交互(AR,輕應用),共筑元宇宙底層核心。

元宇宙進化:三階段遞進,虛擬建設→由虛向實→虛實融合

初期:虛擬建設(現已起步,VR為主,AR嘗試):云計算、AI運算、網絡等基礎建設高速發展,游戲、影視娛樂、社交等內容不斷豐富,硬件載體VR設備率先落地,沉浸感提升并吸引更多用戶加入元宇宙,虛擬世界加速建設。這個階段硬件設備以VR設備為主,AR硬件及初級應用開始出現。


中期:由虛向實(五年維度,MR融合,AR落地):虛擬世界建設較為豐富,元宇宙在發展上不再局限于單純以娛樂、社交為主的虛擬世界,而是將反哺真實世界以提高生產效率,元宇宙開始由虛向實:

1)VR發展,并向MR進化實現初步的虛實融合,進而拓展輕辦公等豐富應用場景,電商、教育、旅游等基礎服務業有望進駐元宇宙;VR設備亦持續增強沉浸感且市場需求不斷提升,VR/MR設備用戶規模、使用時長、用戶粘性將明顯提升;

2)AR在VR基礎上發展,并真實落地(社交、健康、時尚、交互等方面),輕薄化日常佩戴AR設備和粘性需求成為可能。AR可實現更直接、更自然的虛實融合,并且隨著基礎建設和技術水平不斷完善,有望真正消除虛擬和現實間的邊界感。


遠期:虛實融合(十年維度,VR沉浸,AR常在):VR成為專家場景,作為生產力工具以拓展更多應用,更強調沉浸式應用場景;AR成為主流場景,覆蓋生活各個角落,專注強交互場景。

元宇宙硬件進化:VR->AR,VR務虛,AR向實,初期務虛,由虛入實

虛擬建設階段:VR設備為主,AR設備初興。主要目標是構建更真實的虛擬世界,需不斷提升硬件載體VR設備的沉浸感、舒適感,同時注重佩戴輕量化和算力。


由虛向實階段:MR設備趨勢明確,AR設備切實落地。目標是將虛擬與現實初步融合,VR設備在追求更高沉浸感的同時,添加虛擬顯示的真實世界信息,實現虛擬與現實初步融合,進化為MR設備。


虛實融合階段:VR設備深入元宇宙(強沉浸),AR設備聯通元宇宙(常交互)。目標是進一步提高生產效率,VR設備聚焦強沉浸場景,成為元宇宙重度沉浸式終端 。

當前VR相對AR:全沉浸體驗,“游戲+直播+影視”,場景相對明確

從使用視角來看,VR設備以虛擬信息為主,重點追求全沉浸體驗。用戶佩戴VR設備時,主要接受設備創建的虛擬世界信息,達到完全沉浸的效果,AR設備以現實世界疊加虛擬信息為主,重點追求交互性,沉浸式體驗效果較弱。


從現有場景來看,VR設備聚焦于游戲、影視,AR主要用于提升效率,落地場景尚需探索。

當前VR相對AR:硬件技術率先落地,全虛擬成像,光學系統相對簡單

VR率先落地,透光性需求導致AR設計難度較VR更大。VR設備中,用戶視角完全為虛擬信息,顯示系統與成像系統間的匹配難度相對較低;而AR設備中,用戶視角則需在真實世界信息上疊加虛擬信息,因此在光學方案設計上需實現高透光性,進而對硬件參數要求更高。

總體而言,當前VR設備較AR設備技術成熟度更高。

VR設備未來:更輕更快更耐用,前期發力沉浸感,后期升級交互性

1. 舒適性:更輕(重量)、更快(時延)、更耐用(續航)。重量:當前VR設備普遍在300g以上,重量主要集中在光學透鏡、電池、結構件上,合計占比接近90%,預計光學透鏡將向更輕更薄方向升級,電池容量密度將進一步提升,結構件將更緊湊,用料更少,采用更輕量材料;時延:主要為計算時延和網絡時延,更高算力的芯片、更高效率的算法有望降低計算時延,而帶寬升級、網絡速率提升可改善網絡時延;續航:需要在計算、顯示、電池上改善,芯片能耗比提升、顯示材質優化、電池容量密度提升可延長設備續航;


2. 沉浸感:光學升級、顯示升級、音頻升級。光學:當前視場角約100°,視角分辨率(PPD)僅20,距離人眼舒適的理想狀態(視場角150°以上,PPD大于60)仍有較大差距,光學方案有望從目前的菲涅爾透鏡往折疊光路升級;顯示:當前刷新率約90-120Hz,像素密度(PPI)約1000,距離人眼舒適的理想狀態(刷新率120Hz以上,PPI超2000)仍有較大差距,顯示方案預計從目前的Fast LCD向Micro OLED、Mini/Micro LED升級;音頻:目前可支持空間音頻但延遲較高(百毫秒量級),未來不僅要降低延遲,亦需補充主動降噪、自適應均衡等功能。


3. 交互性:人機交互更自然,聯動交互更多元,端云交互更實用。人機交互:當前采用頭顯&手柄6自由度(DoF)方案,但操作復雜、便攜性差,預計將向眼動追蹤、手勢識別等升級;聯動交互:當前以VR設備與其他顯示設備投屏為主,預計未來將與手表/手環、智能汽車、手套等產生豐富聯動,拓展更多元應用領域;端云交互:本地化處理的VR仍然有局限性,包括渲染能力弱、功耗與算力難以平衡、續航短等,未來實時渲染和數據處理所需的GPU龐大算力將由云端或者MEC邊緣云完成,就近完成渲染處理后進行下發,憑借高速穩定的網絡降低傳輸造成的時延,實現進一步的端云交互。


VR設備未來發展趨勢上,前期將更聚焦沉浸感,后期則更關注交互性。VR設備是元宇宙初期虛擬建設階段的硬件載體,核心功能是創造沉浸感極強、足夠真實的虛擬世界,只有足夠沉浸才能吸引更多用戶加入元宇宙,因此我們認為VR設備在發展前期將聚焦于沉浸感提升;而為實現更豐富多元的應用和內容,則需要在交互上不斷改善提升,因此我們認為VR設備在發展后期會更關注交互性的優化,完善虛擬世界建設。

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