苹果MR产业链分析

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MR 发布在即,产业链再掀高潮。苹果 WWDC 2023 已经官宣在 6 月 6 日至 6 月 10日举行,多家媒体报道苹果大概率会借特别活动会发布 xrOS 系统以及初代 Reality Pro MR 头戴设备。我们认为苹果对于相关芯片、光学、显示等创新技术和顶尖配置的应用在行业具有标杆效应,同时在技术应用实现从“0”到“1”的突破后,苹果极强的供应链管理能力将助力成本及价格下探,助力终端出货量级更上一个台阶。 

光学、显示、交互等多环节顶尖配置,为行业硬件趋势树立标杆。光学方面,Pancake 方案自 22 年以来已当仁不让成为主流,据报道苹果第一代 MR 将配备 2 个3P Pancake 模组,而此前 Pico4 和 Quest Pro 分别采用了 1P Pancake 和 2P Pancake 方案,未来 pancake 方案成本优化&技术升级并举的路径持续创新,Pancake+可变焦+眼球追踪也有望成为未来 VR 头显的主流装机趋势。显示端,据报道苹果 MR 将搭配两块 SONY 4K Micro OLED 屏幕, DSCC 预测 22-27 年全球AR/VR 屏幕市场平均复合增长率为 51%,其中至 27 年 Micro OLED 出货量将占所有AR/VR 显示器出货量的 48%。交互端,据悉苹果有望实现裸手交互,手势追踪,摆脱现有手柄相互方式的束缚,有力推动 VR/AR 产品的又一大变革,交互方式的迈进也将进一步助力应用场景的破圈。 

AI 赋能,为虚拟现实装上“大脑”,奠定行业长期向好趋势。我们认为 AI 将在内容生产、交互、虚拟形象智能化等方面进一步提升产品便捷性、交互性和智能化程度。随着各大厂商相继推出大模型,AI 性能大幅提升,AI 技术与 XR 产业生态的结合将进一步打开 XR 生态想象空间,硬件端内容理解、交互体验、智能化体验均有望显著升级。AI 赋能下 XR 产业链有望迎来逻辑重构深度受益。叠加年内 MR 产品发布在即,且确定性增强,短期 XR 板块催化不断,长期期待巨头入局后 XR 在 AI 赋能下技术边界和应用场景的拓展与升级。

短期:MR 发布在即,VR 产业再掀高潮 

苹果 MR 初代产品 6 月发布在即,VR 产业再掀高潮。据彭博社报道,苹果将在 6 月 WWDC 全球开发者大会发布首款 XR 头显,且后续版本已在开发中,初代产品定价 3000 美金,围绕办公、视频、游戏等领域。苹果 MR 初代产品定价高较高,但苹果对于相关芯片、光学、显示等创新技术和顶尖配置的应用在行业具有标杆效应,同时在技术应用实现从“0”到“1”的突破后,苹果极强的供应链管理能力将助力成本及价格下探,助力终端出货量级更上一个台阶。

22 年出货量短暂下滑,23 年起有望步入加速上行阶段。根据 Wellsenn XR 数据,22 年受宏观经济波动、Quest 系列涨价叠加生命周期中后期等因素影响,22 年全球 VR 出货量 986 万台,同比小幅下滑 4%。23 年起行业有望恢复增长,且步入加速成长阶段,24 年有望突破 2000 万台,22-25E CAGR 超 50%。我们看好苹果 MR 作为划时代产品带来的风向标意义,对于硬件端技术创新的引领以及软件生态端的瓶颈突破,同时看好 PS VR 对于 VR 游戏场景的持续开拓,Pico 在影视、直播等泛娱乐场景的突破,Meta 开启新一轮新品迭代创新周期后,头部厂商有望合力推动VR 产业快速发展。

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机身:外观上,苹果将采用铝合金、玻璃和碳纤维等材料以减小尺寸与重量,预计将比 QuestPro 更轻、更薄。碳纤维是一种集结构材料与功能材料于一身、具有多种优异性能并拥有广泛用途的基础性新材料。具有高强度、高模量、低比重特点的碳纤维和以碳纤维为增强体的复合材料,以其出色的增强减重效果成为最重要的材料之一,在航空航天、轨道交通、消费电子等领域具有巨大的发展空间。 

光学:Pancake 方案已成主流,苹果有望引领 3P Pancake 方案。据报道苹果第一代 MR 将配备2 个 3P Pancake 模组,而此前 Pico4 和 Quest Pro 分别采用了 1P Pancake 和 2P Pancake方案。由于单片式和两片式生产工艺较为简单,成本相对可控,且成像质量较高,因此目前大多数 VR头显采用的短焦光学方案均为两片式。苹果所采用的多片式方案结构上更加紧凑,有望进一步缩小体积,但对于组装及镀膜的要求将会更高。

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Pancake+可变焦+眼球追踪有望成为未来 VR 头显的主流装机趋势。相较于人眼自然成像,VR 头显屏幕发出的光线没有深度信息,光学模组焦距固定,因此眼睛的视觉会辐辏失调,导致眩晕疲劳,显著降低用户的视觉体验舒适度。在 pancake 方案中可变焦显示技术(机械式)通过电机+齿轮传统系统动其中一组镜片调整整个光学模组的折射率,从而满足调焦需求并与眼动追踪技术相结合,基于眼部细微特征变化校订模组焦距,模拟人眼自然成像,从而解决 VAC 眩晕问题。

Pancake 方案成本优化&技术升级并举。Pancake 继 22 年陆续在 Pico4 和 Quest Pro 上实现搭载后已实现从“0”到“1”的装机突破后,我们认为一方面 Pancake 方案凭借更优的光学性能将在主流 VR 设备中进一步渗透,进而带动相关模组和零部件大规模量产后的成本优化。另一方面,Pancake方案将继续朝着更高的光学效率、更宽的视场角等方向升级,IPD自动瞳距调节&机械式可变焦技术等附加功能也有望大规模采用,进一步提升相关部件附加值。

瞳距调节渐成标配,由手动分段向电动无级演进。2022 年自动瞳距调节 VR 眼镜首次进入消费级市场,电驱瞳距调节将逐步成为未来 VR 行业的标配。其原理是 VR 眼镜内用多个红外线摄像头拍摄眼球,获取瞳孔位置及眼球反射的红外 LED 位置图像后,通过眼动追踪算法计算出瞳孔位置、大小及瞳距等信息,并将瞳距数据发至瞳距调节机械结构驱动电路。机械驱动电路驱动微型电机、行星齿轮减速机、丝杠等机构,推动 VR 光学机构位移对准人眼。瞳距调节方式分为手动式和电动式,调节档位分为无级式和分段式。电动式调节更加便捷,无级式档位更加灵活,因此电动无级式 IPD 能够使设备与用户更加适配。目前 IPD 调节已由 Meta Quset2 的手动分段调节发展至PICO 4 的电动无级调节。PICO 4 基于眼动追踪摄像头实现了智能无级瞳距调节,只需要按照提示用眼睛盯着屏幕中的绿点,就能自动完成瞳距调节。

苹果将采用单目独立电动 IPD 调节。据 The Information 消息,苹果 MR 采用了单目独立 IPD 步进电机,实现基于眼动追踪之下的自动瞳距调节。眼动追踪功能涵盖了眼镜工作捕捉、注视点渲染等功能。单目独立 IPD 调节模组可以分别针对左/右眼不同的“单眼瞳距”进行独立调节。双目一体式模组虽可以调节双眼瞳距,但无法独立调节单眼瞳距。

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显示:Mciro OLED 有望快速渗透。据报道苹果首款 MR 设备预计搭载 3500PPI 的 Micro OLED 屏。不同于常规 LCD 和 OLED 屏采用的玻璃基板,Micro OLED 的基板采用的是单晶硅晶圆。这一特性使它拥有了更高的像素密度(PPI),并且具有让显示器更轻薄短小、耗电量更少、自发光、发光效率高等优点,是适用于近眼显示的微显示技术,Pancake的黄金搭档。DSCC预测22-27 年全球 AR/VR 屏幕市场平均复合增长率为 51%,其中 Micro OLED 屏销售额 23 年有望突破13 亿美元,并于 24 年翻倍,超过 26 亿美元,至 27 年 Micro OLED 出货量将占所有 AR/VR 显示器出货量的 48%。

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Micro OLED 产业链上游为器件结构以及相关制造与检测材料、设备,中游为 Micro OLED 屏幕制造商。OLED 制备过程主要包括 Array(阵列)、OLED(蒸镀)和 Module(模组)环节,国内厂商在模组环节较为成熟,但在阵列、蒸镀段的关键设备和有机发光材料仍然主要依赖日韩、美国等国外厂商,少数国内上游检测、制造设备和有机发光材料厂商已实现国产替代。

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交互:眼动追踪实现普及,支撑交互升级眼动追踪是实现注视点渲染、变焦显示、眼动交互等功能的关键技术。眼动追踪技术最常见的是以 Tobii 为代表的技术提供商所采用的瞳孔角膜反射法。该方案下的眼动追踪主要由眼动摄像机、光源和算法共同完成。光源发射红外光在眼角膜反射形成闪烁点,眼动摄像机捕捉眼睛的高分辨率图像,再经由算法解析,实时定位闪烁点与瞳孔的位置,最后借助模型估算出用户的视线方向和落点。

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手势交互技术是 VR 设备中最基础也是最自然的交互方式。手势交互是指通过数学算法来识别人类手势的技术,包括图像获取、手势追踪、手势识别与分析等多个过程,手部追踪和手势识别是手势交互中较为关键的两个步骤。手部追踪是指准确地在 VR 头显中定位用户双手的位置,而如何精准地识别每个手指的动作,识别手的各种形态等属于手势识别。

据 Markets and Markets 数据,2024 年“手势识别和无触碰感知”市场将达到 340 亿美元。 

苹果多项专利构支撑手动追踪技术。目前,用于 VR 设备的手势交互总共分为三个方向:手柄交互方式、正在逐步成为主流的裸手交互方式、和仍在小众阶段的外接可穿戴设备的交互方式。苹果有多项专利探索智能戒指、手指传感器、裸手交互等方向。据悉,苹果 MR 头显将会有通过外部摄像头追踪手部定位,用户然后通过拇指和食指捏在一起的动作激活某个特定的任务,从而实现普遍被认为是最自然、方便的交互方式—裸手交互,摆脱现有手柄相互方式的束缚,有力推动VR/AR 产品的又一大变革,交互方式的迈进也将进一步助力应用场景的破圈。

长期:AI 赋能,奠定 XR 产业长期向好趋势 

AI 赋能,为虚拟现实装上“大脑”,实现虚拟现实智能化。VR 技术创建模拟环境,使自己沉浸其中,AI 则为技术设备配备具有敏锐洞察力和响应能力的感知能力。AI 和 VR 的结合,于 B 端可以帮助企业提高生产效率,于 C 端可以帮助消费者更好地体验产品,在个性化、智能化体验等方面有望助力 VR 终端进一步改变我们的生活和工作方式。我们认为,随着各大厂商相继推出大模型,AI 性能大幅提升,AI 技术与 XR 产业生态的结合将进一步打开 XR 生态想象空间,硬件端内容理解、交互体验、智能化体验均有望显著升级。AI 赋能下 XR 产业链有望迎来逻辑重构深度受益。叠加年内 MR 产品发布在即,且确定性增强,短期 XR 板块催化不断,长期期待巨头入局后XR 在 AI 赋能下技术边界和应用场景的拓展与升级。

VR 交互智能化:AI 技术可以帮助 VR 技术更好地识别用户的行为,从而实现更加精准的模拟。例如,AI 技术可以帮助 VR 技术更好地识别用户的眼睛,实现更加精准的追踪,从而更好地模拟真实世界的环境。此外,AI 技术还可以帮助 VR 技术更好地识别用户的手势,从而实现更加精准的交互。相比于现有 VR 交互强调交互方式,智能交互强调交互的感知、识别和理解,VR 交互 + 智能交互将使实现虚拟与现实的无缝衔接。 

VR 内容研发和制作的智能化:AIGC 突破传统内容生产瓶颈。内容吸引力不足是当前 VR 产业向前发展的一大瓶颈之一,AIGC 通过人工智能生产内容,是继 PCG 和 UGC 之后的新型内容创作方式,AIGC可以克服PGC和UGC在数量和质量上的不足,可以在创意、表现力、迭代、传播、个性化等方面,充分发挥技术优势。依赖于高算力,AIGC 模式能够提高内容生成的质量和多样性,并节省生产时间,从而突破现有内容创作瓶颈,实现井喷式发展。

AI

虚拟形象智能化:虚拟形象的智能化离不开建模技术,AI 等技术快速突破,虚拟形象的发展进入新阶段,由“数字人”变成“数智人”。一方面在大模型的助力下, AI 技术使虚拟形象的制作成本降低、制作周期缩短、门槛降低,并获得和真人更加相似的外形、动作效果,例如在 3D 数字人的建模环节,AI 建模相比人工建模所需时间大幅缩短、效率提升。另一方面,多模态 AI 使得虚拟数字人的交互能力更上一个台阶,随着 AI 技术的不断完善,数字人的感知能力(例如现在数字人对语言的理解主要以文本为主,未来有望实现多模态输入)、思维能力、内容输出能力都将得到显著改善,在思想、语言、行为上和人更加接近、更加智能化。

审核编辑 :李倩

 

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