VR产业预测及技术市场态势

作者/ 王金旺 《电子产品世界》编辑

摘要：虚拟现实(VR)市场不断升温，各VR厂商的VR设备的出货量也不断增长，VR产业被认为是继智能手机后的又一个千亿美金增长的智能产业。

　　虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)作为一种全新的人机交互方式，被业界认为将会是继智能手机后的下一个千亿美金增长的智能产业。TrendForce集邦科技旗下拓墣产业研究所最新研究显示，在供应状况乐观下，2016年一般VR设备(不含行动VR)出货量可望达900万组，预估2020年攀升至5000万组，复合年增长率达53.5%，2016-2020年一般VR设备出货量与年增长率如图1所示。

　　拓墣穿戴设备分析师蔡卓卲表示，虽然目前各家产品销售状况持续火热，今年VR设备出货量的最大关键却不在需求端，反而是供应端。各家VR厂商在销售前期的备货量皆过度保守，远低于市场需求，如果下半年未能适时调整，供不应求的情况恐将延续到2017年下半年。

　　在2016年传感器产业大会上，歌尔股份有限公司传感器事业部总经理宋青林在其关于《传感器在消费电子领域的市场机遇》演讲中介绍道，从市场认可度来看，VR产业的发展可以分为四个阶段。

　　第一阶段为探索期，从1968年，“虚拟现实之父”Lvan Sutherland研发出视觉沉浸感的头盔式立体显示器HMD和头部位置跟踪系统，到1995年，任天堂公司发布了便携式头戴3D显示器Virtual Boy，并配备游戏手柄。虚拟现实概念从无到有，不断明确，沉浸式虚拟现实设备被开发，首先应用在军事、航天领域。在这期间，在1982年，美国军方开发了带6个自由度跟踪定位的高清头盔显示器VCASS，实现完全沉浸式的3D虚拟视觉;1988年，VPL公司研制出市场上民用虚拟现实产品EyePhone。

　　第二阶段为市场启动期，虚拟现实设备以头戴3D显示器落地于消费级市场，此阶段以挖掘用户需求，构建生态系统为主要特征，产品同质化严重，技术优势不明显。在此期间，2001年CeBIT展览上，Olympus推出其Eye-Trek头盔显示器的Sony PS2专用版本;2012年，Sony推出HMZ-T1 3D头盔式显示器，具备OLED显示器，45°视角，视觉效果为矩形屏幕;2013年，头戴式显示器厂商Oculus RiQ推出开发者版本，使用陀螺仪控制视角，用户几乎感受不到屏幕的限制;2014-2015年，Google推出头戴手机盒子Cardboard，国外三星、英伟达、爱可视、卡尔蔡司、雷蛇，国内暴风科技、虚拟现实科技、蚁视科技等企业发布虚拟现实产品，内容涵盖不断丰富的虚拟现实电影、360度全景视频和图片。目前VR产业仍处于这一阶段，但是距离爆发期已经不远。

　　第三阶段为高速发展期，预计从2017年直到2025年都将会处在这一阶段。在此期间，虚拟现实生态系统搭建完毕，产品被消费级市场接受，并广泛应用到行业市场。行业经过洗牌，市场寡头将会产生。

　　第四阶段为成熟期，预计直到2026年才会进入这一阶段，这一市场进入门槛提高，竞争加剧，市场发展趋于成熟。

产业发展状况

　　目前，VR产业仍处于市场启动期，宋青林总经理认为，市场规模的爆发，依赖于技术瓶颈的突破，VR设备的晕眩问题有待解决，行业标准有待规范，多产业、多场景的复杂融合也需要得到进一步突破。此后，VR技术将持续发展，进入“VR+行业”阶段，相对成熟的VR技术与现有的电商、旅游、体育以及社交结合，形成全新的消费场景和商业形态，接近Facebook CEO扎克伯格所说的“下一个计算平台”;更进一步地，VR可以创造出逼真的“虚拟世界”，成为人们生活的一部分;最终，无数个虚拟世界相互打通，最大程度实现生活的虚拟化。随着AI(人工智能)技术进步，“VR+AI”将创造出科幻级的虚拟世界，给予消费者想要的一切(如图2)。

　　VR产业链较长，参与厂商众多，涵盖硬件、系统、平台、开发工具、内容以及内容运营销售等(如图3)。作为一个尚处于萌芽期的产业，其每个环节都存在较多的竞争者以及潜在进入者。国内厂商大多集中在产业链前端，尤其在硬件领域较为集中，而在内容、开发平台、软件及周边产业等领域基本处于空白。

　　VR头戴显示设备主要分为4大方向，分别是外接式头戴显示器、头戴手机盒子、一体式头戴显示器和全息眼镜，现阶段主流的虚拟现实显示设备以前两种为主，如表1。而在输出设备方面，键盘鼠标、手柄和触屏的共同特征是让用户在操作的时候所需要花费的体力成本很低。三大VR头显厂商(Oculus、Sony和HTC)都不约而同地采用了虚拟现实手柄作为标准的交互模式。

技术要求

　　拓墣产业研究所半导体中心研究员陈颖书表示，在VR发展进程中，由于需要处理复杂的画面运算，GPU十分关键;而在头戴式显示器无线化发展上，802.11ad技术很有潜力;此外，定位感测器和动作感测器也是VR另一个重点。

　　VR可应用的领域相当广泛，包括游戏、商业展示与技术培训等，都可利用VR带给使用者全新的体验，其中为人熟知的VR厂商Oculus、HTC和Sony 分別推出自家头戴式VR装置，并以游戏为先期应用场域。

　　对硬件厂商而言，显示器解析度和更新率是重要的参数，解析度決定影像画面的细节度，而更新率则决定使用者在使用VR装置时的舒适程度。现今在观看一般动态画面，如动画和电竞游戏等，基本上更新率为30～60Hz就已经足够了，但在VR体验中，因涉及头部的转动和与画面的互动，包括场景和使用者之间的「虚拟距离」和场景切换速度等，都会影响用户体验的舒适度;其中，眩晕为最常见的问题，眩晕是由画面的延迟造成的，而高的显示器更新率和好的GPU运算能力可以有效降低延迟，并提升VR体验的舒适感。

　　除了硬件外，使用者更在意的是內容，例如在游戏应用中，玩家最在意的主体便是游戏內容一样，好的游戏內容是玩家是否愿意购买VR装置的主要原因，三大厂商中，Sony与游戏结合度最高，加上后端使用PlayStation4便可架设起VR系统，不需再将电脑升级，TRI认为其在2016年最具优势。

　　* GPU是提高计算能力的关键

　　由于VR需让使用者拥有全方位拟真体验，在画面运算和处理上要求极高，因此，在VR众多零组件中，GPU很关键。而对头戴式VR而言，主要的画面运算是由后端电脑完成，故GPU指的正是电脑中的显卡，而头戴式显示器內部则以装配MCU和各类感测器为主。

　　整体而言，GPU的核心时钟(Core Clock)、存储器时钟、像素填充率(Pixel Fillrate)、材质填充率(Texture Fillrate)、浮点运算能力(GFlops)与光柵处理单元(Raster Operation Units，ROP Units)都是重要的效能判断指标，可决定画面是否流畅运作和使用者互动体验是否良好。

　　以Oculus为例，其便为Oculus Rift VR推出「Oculus Ready」的电脑认证计划，以Intel i5-4590 CPU、NVIDIA GeForce GTX 970/AMD Radeon R9 290 GPU和8GB RAM为硬件配置，让使用者和开发者对VR的硬件需求有清楚概念，NVIDIA GeForce GTX 970与AMD Radeon R9 290规格如表2所示。

　　为了避免画面延迟，除GPU硬件规格外，其架构更为重要;在软件支援上，如Frame Queuing、Timewarp与Asynchronous Timewarp等，同样也很必要。一般而言，自使用者转动头部开始算起，直至画面计算完成传回头戴式显示器的荧幕中，此时间延时需低于20ms才可有效避免晕眩。

　　* 从有线到无线：802.11ad的应用

　　在游戏VR系统中，头戴式显示器以有线方式连接至后端电脑，而把手(或手套)连至电脑的方式则为无线设计，可使用Wi-Fi(如802.11ac)或蓝牙技术。虽说现阶段游戏內容头部无需大动作，游戏场域也不足以让使用者跑跳，显示器看似没有无线连接的需求，但其实在技术和成本效益许可下，无线显示器势必会成为使用者欲选择的产品，因其使用情況更轻松方便，且不必担心一不留神，便扯到后端电脑。

　　若以1080×1200解析度和更新率90Hz的画面为例，传输所需频宽约为2.6Gbps，以一般压缩率为4～10%计算，压缩后每秒所需频宽为104～260Mbps，对802.11ac(运作于2.4GHz或5GHz)或802.11ad(运作于60GHz)技术来说，皆在可传输范围內，即头戴式显示器无线化为可行方案。

　　虽说802.11ac Wi-Fi通讯技术在良好无干扰的环境下传输速度约可达300Mbps，但此为理想状态速度，尚未考量频段拥挤和讯号干扰等问题，況且若解析度和更新率再提升一些，802.11ac频宽(Bandwidth)便会不足，而对802.11ad技术来说，目前传输速度距理论值7Gbps还十分遥远，但在不同调变机制下，传输速度已可达1～2Gbps。

　　因此，头戴式显示器无线化的实现依赖802.11ad技术的较高的可行性。大体而言，802.11ad技术作为头带显示器的解决方案仍处于研发阶段，即便其频宽大小足够，但在时间上还是会有约100ms的延迟，无法达到VR的要求，这一方面市场接受度仍有待检验。

　　参考文献：

　　[1]Bryan Ma.VR/AR市场的格局与展望[J].电子产品世界,2016(6):8-12.

　　[2]温江涛.全景视频为VR/AR带来技术挑战[J].电子产品世界,2016(6):12-16.

　　[3]郭鹏.在移动终端上实现沉浸式的VR体验[J].电子产品世界,2016(6):16-18.

本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2016年第10期第4页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。