5G時代下的VR/AR是通信產(chǎn)業(yè)的升級方向，產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)已日益完備

　　伴隨2G到4G的升級，人類基于移動終端的信息交互媒介經(jīng)歷了文字、語音、圖片、視頻的演進，而在5G時代，通信的發(fā)展有望繼續(xù)拓展所傳遞信息的縱深。因此我們認為，基于VR/AR的實景交互代表著通信產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展方向。當前時點，5G的成熟為克服3D內(nèi)容實時傳輸問題，以及因延遲造成的眩暈問題構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而相應(yīng)光學元件、顯示方案、專用芯片的推出則為終端的興起搭建了硬件基礎(chǔ)。此外，下半年及明年華為、蘋果等大品牌終端的發(fā)布有望提振VR市場熱度，推薦歌爾股份、水晶光電、利亞德、京東方A，建議關(guān)注韋爾股份、聯(lián)創(chuàng)電子、蘇大維格、匯頂科技。

　　5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度有效解決終端互聯(lián)和眩暈問題

　　現(xiàn)階段主流VR頭顯刷新率在75-90Hz，在90Hz刷新率以及H.264壓縮協(xié)議下，我們計算得到1K分辨率的VR內(nèi)容需要21Mbps碼率，相較于僅能提供10Mbps碼率的4G網(wǎng)，5G可實現(xiàn)100-1024Mbps碼率，已經(jīng)可以滿足未來單眼8K的碼率要求。此外，VR頭顯的顯示時延極限為20ms，若超過20ms部分用戶會有明顯的眩暈感，目前VR頭顯的內(nèi)部圖像渲染以及刷新等時間約15-16ms，若增加4G網(wǎng)絡(luò)下額外10ms時延，用戶感知時延將遠超過20ms，而僅有1ms的超低時延的5G可有效解決該問題。

　　VR芯片、光學元件、顯示屏等硬件基礎(chǔ)已具備，VR頭顯重歸高增長

　　VR硬件構(gòu)成主要包括芯片、光學元件、顯示屏等，在芯片環(huán)節(jié)，高通18年推出驍龍XR1布局中低端VR頭顯，19年推出支持5G的855 plus VR移動平臺定位高端VR頭顯。在光學元件環(huán)節(jié)，菲涅爾透鏡是解決視角場FOV和鏡片重量問題的主流方案，已廣泛應(yīng)用于Oculus、HTC等品牌終端。在顯示屏環(huán)節(jié)，除了日益成熟的柔性O(shè)LED之外，京東方所推出的Fast LCD提供了可選的高性價比顯示方案，已應(yīng)用于華為VR2、Oculus Go等。我們認為在硬件基礎(chǔ)的支撐下，繼18年VR手機盒子產(chǎn)品的衰落之后，行業(yè)大規(guī)模興起在即，信通院預計18-22年全球VR產(chǎn)業(yè)CAGR將超過70%。

　　光波導鏡片大規(guī)模量產(chǎn)和Micro LED產(chǎn)業(yè)成熟助推AR向2C端普及

　　據(jù)vittimes數(shù)據(jù)，光學顯示模組是AR的主要成本構(gòu)成，約占終端成本50%，根據(jù)光學原理差異，光學顯示模組的圖像源器件和顯示鏡面有多種組合。我們認為，一方面伴隨著光波導市場玩家不斷增多，并已有多家國內(nèi)公司布局鏡片量產(chǎn)，生產(chǎn)成本有望持續(xù)下降;另一方面，Micro LED技術(shù)的逐步成熟有助解決屏幕亮度過低問題，提高用戶體驗?；谛詢r比提升推動AR產(chǎn)品向2C端普及的預期，IDC預計19-23年AR行業(yè)CAGR高達169%。

　　核心推薦邏輯

　　VR(虛擬現(xiàn)實)、AR(增強現(xiàn)實)終端產(chǎn)品自2015年廣泛走入人們的認知以來，如今依然是投資界、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界的重要關(guān)注領(lǐng)域。除了資本和產(chǎn)業(yè)力量所推動的市場教育之外，關(guān)于VR/AR的想象早已通過《黑客帝國》、《阿凡達》等科幻電影作品深入人心，消費者對于VR、AR的應(yīng)用想象蓄力多時，但是VR/AR終端的大規(guī)模商業(yè)化卻長期面臨著諸多通信、芯片、光學等領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。

　　盡管在5G漸行漸近之際，VR/AR終端作為重要的5G下游應(yīng)用近期備受二級市場關(guān)注，但是5G解決了VR/AR技術(shù)的哪些痛點，相關(guān)的芯片、光學等技術(shù)在這三四年間又經(jīng)歷了怎樣的升級、變遷依然是值得重點研究的方向，也是我們在這篇報告中著力闡述的主要問題。

　　我們認為，此前限制VR/AR產(chǎn)品大規(guī)模普及的一個主要原因是由于通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，由于信息傳輸速度的限制，VR/AR產(chǎn)品多停留在單機的內(nèi)容體驗，而沒有辦法真正成為移動互聯(lián)終端。站在當前時點，5G網(wǎng)絡(luò)的成熟為克服3D內(nèi)容實時傳輸問題，以及因延遲造成的佩戴眩暈問題構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有望充分釋放VR/AR終端的社交屬性，激發(fā)快速推廣潛力。與此同時，專用的光學元件、顯示方案、專用芯片的推出則為終端產(chǎn)品的興起搭建了硬件基礎(chǔ)。此外，下半年及明年華為、蘋果等大品牌終端的發(fā)布有望再度提振VR行業(yè)市場熱度，因此建議關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈重點標的的投資機遇。

　　5G時代開啟，VR行業(yè)進入發(fā)展新階段

　　5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度有效解決終端互聯(lián)和眩暈問題

　　自20世紀80年代以來，移動通信每十年出現(xiàn)新一代革命性技術(shù)，推動著信息通信技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的革新。根據(jù)《5G經(jīng)濟社會影響白皮書》，從1G到2G移動通信技術(shù)完成了從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變;從2G到3G，數(shù)據(jù)傳輸能力得到顯著提升，峰值速率可達2Mbps至數(shù)十Mbps;從3G到4G，峰值速率進一步提升到100Mps至1Gbps，預計5G將提供峰值10Gbps以上帶寬、毫秒級時延和超高密度連接，有效支持虛擬顯示、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用要求。

　　5G帶寬大幅高于4G，能夠滿足VR顯示碼率要求。現(xiàn)階段主流VR頭顯刷新率在75-90Hz區(qū)間。我們通過控制變量法分析不同分辨率所需的碼率，即在90Hz刷新率以及H.264壓縮協(xié)議情況下，最低的1K分辨率的VR頭顯需要21Mbps，而4G僅能提供10Mbps的碼率，難以滿足最低VR顯示要求，而5G技術(shù)路徑可以實現(xiàn)100-1024Mbps碼率，能夠滿足現(xiàn)階段最高的4K分辨率所需碼率，甚至還可以滿足未來單眼8K的碼率要求。

　　5G超低時延解決VR頭顯在4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下產(chǎn)生的眩暈感。VR頭顯的整體顯示時延極限為20ms，若超過20ms用戶會有明顯的眩暈感甚至嘔吐情況。目前VR頭顯的內(nèi)部圖像渲染以及分辨率刷新等時間以達到15-16ms，若增加4G網(wǎng)絡(luò)下額外10ms的時延，用戶感知時延將遠超過20ms從而造成眩暈。而5G僅有1ms的超低時延，可以滿足VR頭顯的時延要求。

　　5G時代VR大規(guī)模興起的硬件基礎(chǔ)已經(jīng)具備

　　頭顯是區(qū)別VR產(chǎn)品的核心領(lǐng)域，頭顯性能與光學元件密不可分

　　中國信通院在《虛擬(增強)現(xiàn)實白皮書2018》中將虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展劃分為如下五個階段，不同發(fā)展階段對應(yīng)不同的體驗層次。目前我國VR行業(yè)仍處于部分沉浸期，主要表現(xiàn)為 1.5K-2K 單眼分辨率、100-120 度視場角、百兆碼率、20 毫秒 MTP 時延、4K/90 幀率渲染處理能力、由內(nèi)向外的追蹤定位與沉浸聲等技術(shù)指標。

　　VR產(chǎn)業(yè)鏈由硬件/軟件、設(shè)備、軟件內(nèi)容以及應(yīng)用場景組成。其中，硬件可分為芯片、傳感器、光學元件、顯示屏等;軟件可分為圖像、儲存、通信、識別等。設(shè)備可分為ToB和ToC;ToB有大型VR設(shè)備、工業(yè)級VR，ToC有一體機VR、外接式VR和移動式VR。內(nèi)容和使用場景也可分為軍事、醫(yī)療、工程、游戲、直播、電影等。

　　VR行業(yè)發(fā)展主要集中在硬件研發(fā)更新、頭顯零部件生產(chǎn)。VR的硬件主要集中在頭顯當中，全球已有多家廠商布局VR頭顯市場，例如索尼、Oculus(Facebook)、HTC等。VR產(chǎn)品在顯示方面的主要性能參數(shù)有FOV(Field Of View，即視角場)，顯示分辨率，刷新率等。由于顯示屏距離瞳孔過近，所以需要特制的透鏡修正光源角度，以便用戶可以正常觀看顯示屏，此時如果顯示屏的分辨率較低，可能會有“紗窗效應(yīng)”出現(xiàn)，即人眼會直接在顯示屏看到像素點，類似在紗窗后看東西。

　　視角場越寬用戶在體驗中接觸到的內(nèi)容就越多，對于健康的人眼而言，單眼水平FOV范圍在170°-175°之間，大多數(shù)人的雙眼FOV是兩個單眼FOV的組合，提供了200°-220°的可視區(qū)域。在兩個單眼FOV重疊的地方，存在大約114°的立體雙目視場，這個范圍內(nèi)人眼能夠在3D維度中感知事物。

　　對于VR頭顯產(chǎn)品而言，限制FOV的主要因素是鏡片。為了獲得更好的視野，一種方案是在VR頭顯中使用較薄的鏡片，但這會增加鏡片至VR顯示屏所需的距離，從而增加頭顯尺寸。另一種方案是使用較厚的鏡片，此類鏡片的焦距較短可以獲得更強的放大倍率，并將顯示屏移近，但這些較厚的鏡頭會增加頭顯重量，與此同時，由于晶片的放大倍數(shù)更高，因而需要更高分辨率的顯示器以避免或減少紗窗效應(yīng)。

　　菲涅爾透鏡(Fresnel lens)是解決FOV以及鏡片重量問題的優(yōu)勢方案。在菲涅爾透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過這些齒紋，可以達到對指定光譜范圍的光進行反射或者折射的作用。Oculus、HTC以及大部分VR制造商都使用了菲涅爾透鏡，而Sony的PSVR還是使用傳統(tǒng)的普通透鏡。因此，PSVR的FOV略小于大部分的VR頭顯，并且PSVR的重量達到了610克，比Oculus Rift和HTC Vive重60-150克。

　　Oculus Rift采用的是混合菲涅爾透鏡，具有非常精細的紋理和規(guī)則的凸透鏡。Rift的混合鏡片有更大的sweet spot(指鏡片中間的區(qū)域，用戶的瞳孔需要在這個區(qū)域才能獲得清晰的圖像)和更一致的焦點，這意味著頭顯的佩戴位置更隨意，對焦更容易。Vive使用的是傳統(tǒng)菲涅耳透鏡，其劣勢在于由于紋理較為粗糙，如果用戶的瞳孔沒有正確對應(yīng)鏡片的sweet spot，將無法正常觀看VR顯示屏。此外，Vive也不能像Rift那樣解決紗窗效應(yīng)。而PSVR所用的普通鏡片，盡管搭配索尼自產(chǎn)的顯示屏能夠減少紗窗效應(yīng)，但PSVR在重量上明顯要重于同類產(chǎn)品。

　　Fast LCD為VR顯示優(yōu)質(zhì)“備胎”

　　LCD的響應(yīng)速度是指各像素點對輸入信號反應(yīng)速度，即像素由亮轉(zhuǎn)暗或由暗轉(zhuǎn)亮所需的時間。由于VR的屏幕刷新率在70-90Hz，即每秒可以捕捉70-90張畫面，而傳統(tǒng)LCD顯示屏的響應(yīng)時間為16-25ms，其對應(yīng)幀數(shù)為40-62.5，因此傳統(tǒng)LCD用于VR頭顯會有明顯的頓卡現(xiàn)象。

　　根據(jù)elecfans數(shù)據(jù)，京東方現(xiàn)已推出響應(yīng)時間小于5ms的高分辨率Fast LCD面板，并成為華為VR2、Oculus Go、小米VR一體機、愛奇藝4K一體機的面板供應(yīng)商，根據(jù)京東方官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018年其VR顯示模組出貨量已達100萬片，涉及VR整機超過 20款。

　　Fast LCD相比AMOLED成本較低，帶動VR頭顯整體成本下降，有助于擴大VR消費群體。Fast LCD刷新率可滿足現(xiàn)階段VR顯示需求，且分辨率更高，價格更為優(yōu)惠。根據(jù)阿里巴巴網(wǎng)站7月10日數(shù)據(jù)，一款普通的VR AMOLED屏幕市場售價為468元，由于使用AMOLED的VR都是雙屏顯示，因此整體AMOLED顯示屏價格為936元，而普通的LCD屏幕售價僅為580元，價格差距大約在一倍左右。使用Fast LCD替代AMOLED可以降低整體VR頭顯成本，從而讓更多的消費者可以購買VR，進一步擴大VR市場。

　　可變焦技術(shù)是下一代VR顯示技術(shù)的發(fā)展方向。Oculus團隊在2018年5月的F8大會上發(fā)布了新的一款名為Half-Dome的VR原型機，該機型搭載了新型可變焦技術(shù)。其原理 為依靠眼球跟蹤技術(shù)追捕捉用戶瞳孔特征，并實時計算注視點位置。再通過機械裝置完成屏幕的前后移動，從而模擬觀察遠近不同物體時人眼的屈光調(diào)節(jié)過程。此外，應(yīng)用了眼球跟蹤技術(shù)后，Oculus Half-Dome將FOV提高至140度，大大超過旗下另外兩款VR頭Rift和Quest的FOV。同時，Half-Dome與其他Oculus產(chǎn)品重量相當。

　　VR專用芯片日益成熟，19年7月高通發(fā)布支持5G的驍龍855 plus

　　終端設(shè)備使用方式?jīng)Q定VR芯片。VR根據(jù)使用方式，可以分為三種：一體機、外接式和移動式。一體機指的是可獨立使用的VR，由于需要進行圖像處理，一體機VR頭顯使用與手機同類型的移動處理器，處理器由CPU與GPU組成。外接式VR是指需要連接電腦或游戲機使用;移動式是指需要用手機作為顯示屏進行投放的VR，這兩種VR均采MCU(Microcontrol Unit)，因為這兩類VR不需要在頭顯中完成圖像處理任務(wù)。

　　憑借成熟的處理器技術(shù)，高通壟斷一體機VR芯片主流市場。目前VR頭顯市場中，主流的三種一體機頭顯，均采用高通驍龍的處理器。其中，Oculus Go采用的是高通驍龍821，Oculus Quest和聯(lián)想Mirage Solo則搭載的是高通驍龍835。驍龍821是820(2105年11月發(fā)布)的升級版，CPU和GPU性能均有加強，主要為滿足VR頭顯對于畫面的要求。通過第三方跑分軟件安兔兔的數(shù)據(jù)顯示，驍龍821的GPU性能相比820提高12%。

　　根據(jù)對比高通驍龍芯片發(fā)布時間與對應(yīng)手機發(fā)布時間可見，VR頭顯所使用的芯片通常是約兩年前發(fā)布的手機處理器芯片。以2018年5月發(fā)布的Oculus Go為例，該款VR頭顯采用的處理器芯片是2016年5月發(fā)布的高通驍龍821，而這款處理器芯片在發(fā)布初期主要應(yīng)用于16、17年發(fā)布的OPPO、小米的智能手機旗艦款。VR頭顯芯片暫用手機處理器芯片，而少有廠商推出VR專用芯片，主要因為當前VR頭顯出貨量規(guī)模較小。根據(jù)ID數(shù)據(jù)，2018年全球VR/AR頭顯出貨量僅為590萬臺(VR占比超過95%)，僅占全球智能手機出貨量(14.04億臺)的0.4%。

　　三星移動處理器研發(fā)能力強，未來或進軍一體機市場。三星自主研發(fā)的Exynos9820處理器，與高通驍龍855同期發(fā)布且性能接近，這表明三星在移動處理器研發(fā)能力較強，能夠與高通競爭。但由于三星目前推出的兩款VR設(shè)備Gear VR以及Odyssey為移動式和外接式VR，均無需搭載GPU的處理器，因而并未在其VR產(chǎn)品上使用Exynos處理器。目前，三星已經(jīng)在積極進行一體機VR的研發(fā)，新品將搭載Exynos處理器。

　　外移式VR與移動式VR多采用MCU控制芯片

　　意法半導體為MCU主流供貨商，Atmel或能進入市場。由于外接式VR與移動式VR頭顯是通過外接設(shè)備成像，其本身不需要進行圖像處理，因此通用MCU可滿足VR頭顯的控制需求，無需采用高端處理器芯片。目前市場上主流的外接式與移動式VR多采用使用意法半導體的STM32系列MCU，該系列專門為高性能、低能耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計，與外接式、移動式VR頭顯需求高度吻合。

　　2018年1月，搭載Atmel SAM G55 MCU的HTC Vive Pro發(fā)布，打破了意法在VR頭顯MCU領(lǐng)域的壟斷。Atmel已在2016年被MCU 巨頭公司微芯科技(Microchip Techology)收購。隨著HTC Vive Pro的性能逐步得到用戶認可，我們認為，未來微芯科技或旗下Atmel公司均有機會進入VR頭顯MCU市場，與意法半導體共分VR頭顯領(lǐng)域的MCU市場份額。

　　高通發(fā)布驍龍855plus，打造VR與5G相結(jié)合的移動平臺

　　高通18年推出驍龍XR1布局中低端 VR頭顯。高通在2018年5月正式發(fā)布XR1處理器，與傳統(tǒng)高通驍龍?zhí)幚砥餍阅苡休^大差距，主要定位中低端VR頭顯。根據(jù)高通官網(wǎng)介紹，XR1處理器僅能支持3DoF動態(tài)捕捉、為用戶提供高質(zhì)量體驗(High quality)。

　　高通19年推出支持5G的855 plus VR移動平臺。2019年7月高通發(fā)布驍龍855 plus移動平臺，集成了支持數(shù)千兆比特連接的驍龍X24 LTE 4G調(diào)制解調(diào)器，并通過利用驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器和Qualcomm Technologies射頻前端解決方案實現(xiàn)5G連接，定位高端VR頭顯以提供給用戶超高流暢、且沉浸感更強的產(chǎn)品體驗。

　　VR內(nèi)容逐漸豐富，將提供多場景應(yīng)用

　　游戲端有望成為VR首個大規(guī)模應(yīng)用場景

　　Steam游戲平臺2018年已推出2867款VR游戲，較16年的600款提高近5倍。目前國內(nèi)VR游戲用戶主要來自線下體驗店以及線上社交平臺的雙向引流，并支持玩家錄制分享游戲視頻將增強游戲表現(xiàn)力，提高對潛在用戶的吸引力。

　　隨著國內(nèi)游戲廠商加大在VR行業(yè)的投入力度，我們認為更多優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容與產(chǎn)品將進入國內(nèi)市場，有利于提高VR游戲市場中的內(nèi)容豐富度。根據(jù)Steam平臺數(shù)據(jù)，2018年5月發(fā)布的爆款游戲Beat Saber，截止2019年1月，銷量已超過100萬份，帶來收入超過2000萬美金，為目前最暢銷的VR游戲。

　　沉浸式教育有助于提高學習效率

　　全球信息化教育大時代，教育模式、內(nèi)容和學習方式正發(fā)生深刻的變革。根據(jù)黑晶科技官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，至2025年市場規(guī)模將達到7億美元，VR/AR教育成為焦點已是必然。VR教育的出現(xiàn)能夠避免學生在課堂分心。VR將不同學習方法和學生的需求融合到一起，能讓學生積極互動并通過切身體驗分享對問題的不同看法。這樣促進了學生對學習的積極性，提升了思考空間。

　　VR提供外科模擬手術(shù)培訓，并通過環(huán)境調(diào)節(jié)緩解創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙癥

　　2017年6月，位于美國波士頓的Osso VR公司打造了一個虛擬的手術(shù)室，可以在Vive和Rift上運行。外科醫(yī)生可以在VR中反復練習手術(shù)流程，獲得更多的經(jīng)驗。在有效減少實操教學成本與風險的同時，加強受訓醫(yī)生及學生的技能熟練程度，提高教學實訓效率。突破了醫(yī)療行業(yè)傳統(tǒng)的培訓模式，能夠構(gòu)架逼真的進行手術(shù)模擬以及教學。此外，VR可以有效緩解創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(PTSD)。使用VR可以創(chuàng)造一個可控的環(huán)境，將PTSD患者置于刺激性的環(huán)境中，并系統(tǒng)地控制刺激的程度。

　　5G+VR已經(jīng)在影音直播當中得到應(yīng)用

　　VR+5G直播模式使得場景呈現(xiàn)更真實、清晰。VR全景實時直播對于網(wǎng)絡(luò)上行、下行寬帶和低時延要求極高，5G特點保障了這一要求，使直播畫面清晰、流程。2019年2月13日，山東省兩會現(xiàn)場布置了專業(yè)的VR全景攝像頭，對兩會現(xiàn)場進行全景視頻的采集，利用5G網(wǎng)絡(luò)回傳VR視頻源，觀眾可通過微信公眾號觀看山東兩會的現(xiàn)場直播。

　　2019年5月，2019寧夏銀川國際馬拉松開賽，并通過采用采用了聯(lián)通5G技術(shù)首次實現(xiàn)了5G+VR直播。寧夏聯(lián)通與寧夏網(wǎng)絡(luò)廣播電視臺采用5G網(wǎng)絡(luò)回傳，突破以往平面直播的局限性，實現(xiàn)了360度全景直播，并將現(xiàn)場更清晰、更真實的全景畫面呈現(xiàn)給觀眾。

　　信通院預計18-22年全球VR產(chǎn)業(yè)規(guī)模CAGR超過70%

　　2018-2022年預計全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復合增長率超過70%。近幾年科技高速發(fā)展，推動VR技術(shù)的成熟，提高了消費者對于虛擬現(xiàn)實的體驗滿意度，從而拉動了虛擬現(xiàn)實行業(yè)的爆發(fā)。根據(jù)中國信通院《虛擬(增強)現(xiàn)實白皮書2018》數(shù)據(jù)，2018年全球虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模將超過700億元人民幣，同比增長126%;預計2020年全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到2000億元，對應(yīng)2018-2022年復合增長率超過70%。

　　隨著5G商用及VR相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，IDC預計全球VR頭顯出貨將于2023年達到3670萬臺，對應(yīng)2019-2023年復合增長達到44%;至2023年全球一體機VR出貨量占全球VR出貨量比例將達到59%(2017：3.6%)。

　　趨成熟，2021年起AR眼鏡出貨量有望大幅提升

　　AR(Augmented Reality)，即增強現(xiàn)實，是指在展示攝影機捕捉到的真實場景的同時，通 過圖像、視頻、3D模型等技術(shù)為用戶提供虛擬信息，實現(xiàn)真實場景信息的補充與疊加，從而為用戶提供超越現(xiàn)實的感官體驗。

　　AR目前仍以手機和電腦應(yīng)用為主，光學元件的技術(shù)成熟度成為限制近眼顯示AR的主要瓶頸。AR產(chǎn)業(yè)鏈分為上游，中游與下游。上游主要為元器件包括芯片，傳感器，光學元件，顯示屏等零部件，中游為頭顯、眼鏡、手機、車載終端等各種設(shè)備，下游則是游戲，電影等內(nèi)容提供平臺。

　　根據(jù)UCCVR發(fā)布的《2018年AR產(chǎn)業(yè)白皮書》，目前AR產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚未成熟，應(yīng)用與內(nèi)容展示集中在遠距離顯示的手機以及PC端;相比之下，近眼顯示的AR眼鏡市場普及度較低，主因AR眼鏡的光學模組元件工藝復雜且成本高昂。

　　據(jù)IDC預測，2023年全年AR眼鏡銷量將達到3190萬臺，對應(yīng)2019-2023年復合增長率高達169%。AR眼鏡的出貨量增長將快速拉動下游內(nèi)容應(yīng)用制作，以及產(chǎn)品多樣性，進一步刺激AR整體市場規(guī)模增長。據(jù)中國信息通訊研究院預測，2022年全球AR市場規(guī)模將達到1416.7億元，對應(yīng)2019-2022年復合增速達到79%。

　　光學模組為AR眼鏡核心元件，光學技術(shù)助力行業(yè)發(fā)展

　　光波導為AR眼鏡成像的主流解決方案，技術(shù)進步有望推動成品降價

　　AR眼鏡的成像效果決定了用戶體驗，而鏡片的光學系統(tǒng)便是決定AR眼鏡成像效果的關(guān)鍵。與VR頭顯“凸透鏡+顯示屏”的光學系統(tǒng)不同，AR眼鏡的光學系統(tǒng)由圖像源器件與顯示鏡面兩個主要配件構(gòu)成。根據(jù)vittimes數(shù)據(jù)，AR眼鏡結(jié)構(gòu)簡單，其中光學顯示模組成本占AR眼鏡總成本的50%左右，可見光學系統(tǒng)的性能AR眼鏡的成像效果至關(guān)重要。

　　根據(jù)AR眼鏡所用光學原理不同，圖像源器件和顯示鏡面有多種組合，常見方案主要為以下4大類，其中光波導(Waveguide)與全息反射投影是AR行業(yè)內(nèi)使用最多的兩種光學顯示鏡面，但也是量產(chǎn)難度最高的兩種技術(shù)。

　　2012年發(fā)布的Google Glass采用棱鏡+LCoS(硅基液晶)的成像方式，支持15度視場(FOV)，導致用戶視野大幅受限;加之該款產(chǎn)品價格較高且定位不明確，所以在推出之后未取得用戶認可。2015年1月，微軟發(fā)布HoloLens眼鏡，通過采用光波導技術(shù)將FOV提高至30度，擴大了用戶的視野范圍，并通過硬件的加強提升用戶體驗。2019年2月，微軟發(fā)布升級版AR眼鏡HoloLens2，將FOV進一步提升至52度，并搭載4顆800萬像素攝像頭，提供2K分辨率顯示器，進一步優(yōu)化用戶視覺體驗。

　　隨著采用光波導技術(shù)的HoloLens 1、2以及Magic Leap One產(chǎn)品問世，光波導逐漸被視為滿足AR眼鏡成像需求的主流解決方案，這主要是因為光波導能夠?qū)崿F(xiàn)光的全反射，即光機完成成像后，將光耦合進入波導的玻璃基底，通過“全反射”原理將光傳輸?shù)窖坨R前方，再釋放出來。光波導的“全反射”在保證成像清晰、圖像對比度高的基礎(chǔ)上，還能為用戶提高較大的視場角(Field of View，F(xiàn)OV)。

　　光波導在技術(shù)原理上滿足了AR眼鏡的成像需求，但其生產(chǎn)工藝復雜且良率低所造成的高成本，又成為眾多廠商選擇光波導生產(chǎn)AR眼鏡的阻礙。而相比之下，光學棱鏡的制作工藝較為簡單，且技術(shù)成熟度高，因此價格較低，目前在AR眼鏡中仍有廣泛應(yīng)用。通過對比2016-18年發(fā)布的四款AR眼鏡可以看出，采用光波導技術(shù)的HiAR G100售價高達1699元，而采用棱鏡作為光學系統(tǒng)等Active One與Halomini售價分別為7000元和4388元，明顯低于HiAR G100。

　　光波導鏡片研發(fā)技術(shù)成熟度不斷提高，量產(chǎn)將推動生產(chǎn)成本下降

　　光波導鏡片根據(jù)原理及生產(chǎn)工藝可分為陣列、表面浮雕以及全息體光波導。光波導鏡片成像原理有幾何反射和衍射光柵兩類，對應(yīng)陣列光波導以及衍射光柵光波導。其中，衍射光柵光波導由于衍射元件類型不同可以分為表面浮雕光柵光波導以及全息體光柵光波導。

　　2016年后光波導市場玩家不斷增多，并已有多家公司布局鏡片量產(chǎn)，生產(chǎn)成本有望持續(xù)下降。隨著AR市場的成熟，多家廠商都開始進行光波導技術(shù)的研發(fā)，包括初創(chuàng)企業(yè)如靈犀微光、瓏璟光電、Magic Leap和DigiLens等，以及傳統(tǒng)光學巨頭如Sony、肖特等。此外，由于技術(shù)成熟度較高，目前已有兩家公司與國內(nèi)上市公司合作進行光波導鏡片量產(chǎn)，分別為Waveoptics與歌爾合作，肖特與水晶成立子公司晶特負責光波導鏡片量產(chǎn)。因此，隨著玩家數(shù)量不斷增多疊加量產(chǎn)能力提升，未來光波導鏡片生產(chǎn)成本將繼續(xù)下，從而推動向C端更快普及。

　　Micro LED或?qū)⒊蔀锳R圖像源器件“救世主”

　　顯示亮度過低，難以在陽光下直接使用，為目前光波導方案另一普及障礙。光波導方案有兩個配件組成，其一為光波導鏡片，另一個就是圖像源器件。傳統(tǒng)的圖像源器件主要為LCoS(硅基液晶)，但由于刷新率難以達到200Hz以上，導致“拖尾”現(xiàn)象嚴重，影響用戶正常使用。因此，為了避免“拖尾”現(xiàn)象，AR產(chǎn)品犧牲了較多的亮度以避免該問題，導致光波導成像較暗僅有3-400奈特亮度，難以在陽光下直接使用，成為光波導普及的障礙之一。

　　Micro LED解決屏幕亮度過低問題，提高用戶體驗，推動AR向C端普及。據(jù)映維網(wǎng)報道，Micro LED技術(shù)是傳統(tǒng)LCD屏幕亮度的30倍，能夠大幅提高光波導顯示亮度。若在現(xiàn)有的刷新率以及光波導技術(shù)上，可以將亮度提高至5000耐特以上，完全滿足陽光下直接顯示所需的2000奈特以及人眼習慣的，亮度大幅提高能夠助力AR眼鏡向C端發(fā)展。

　　受成本及亮度限制，AR現(xiàn)階段主要應(yīng)用于B端

目前AR眼鏡主流產(chǎn)品HoloLens，受限于光波導方案價格較高導致產(chǎn)品價格在3000美金左右，僅能在工業(yè)中使用，例如動畫設(shè)計以及維修等。我們認為，未來隨著波導鏡片量產(chǎn)成本下降，以及Micro LED技術(shù)成熟，AR眼鏡將向C端普及。

VR/AR相關(guān)上市公司概覽

歌爾股份(002241.sz)

歌爾成立于2001年，主要從事聲光電精密零組件、聲學智能整機、智能硬件等設(shè)備的研發(fā)、制造和銷售。歌爾自16年開始獨家代工索尼PSVR及Oculus，同年VR中高端產(chǎn)品出貨量占全球70%以上，自制零部件占比達30%。除發(fā)揮揚聲器、麥克風等聲學配件技術(shù)優(yōu)勢外、歌爾還掌握了VR專用的菲涅爾透鏡技術(shù)、AR眼鏡當前主流但量產(chǎn)難度高的光波導技術(shù)。根據(jù)公司官網(wǎng)，2018年11月，歌爾與全球領(lǐng)先的衍射光波導元件企業(yè)WaveOptics簽訂獨家代工協(xié)議，標志著歌爾在AR領(lǐng)域的布局進一步深化。

水晶光電(002273.sz)

水晶成立于2002年，是我國領(lǐng)先的精密光電薄膜元件供應(yīng)商。經(jīng)過多年來在光學領(lǐng)域的積累，水晶已具備行業(yè)領(lǐng)先的鍍膜技術(shù)，根據(jù)五方光電招股說明書及水晶18年濾光片銷量，我們計算得出水晶2018年在全球紅外截止濾光片市場市占率達27.0%，居全球第一。同時，水晶也是全球僅次于VIAVI具備窄帶濾光片量產(chǎn)能力的公司。公司在2009年設(shè)立晶景光電研發(fā)微投影，開始布局AR/VR行業(yè)。隨后，水晶通過外延投資深化AR關(guān)鍵技術(shù)卡位，于16年投資全球陣列光波導技術(shù)的標桿企業(yè)Lumus，并與全球著名玻璃供應(yīng)商肖特成立合資公司晶特生產(chǎn)成像晶圓材料，實現(xiàn)AR產(chǎn)業(yè)從材料到技術(shù)的全面布局。

京東方A(000725.sz)

京東方成立于1993年，是一家為信息交互和人類見你康康提供智慧端口從產(chǎn)品和專業(yè)服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)公司，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于手機、電腦、電視、VR/AR、可穿戴設(shè)備以及各類數(shù)字信息顯示設(shè)備。根據(jù)年報信息，京東方18年創(chuàng)新應(yīng)用出貨面積同比增長約110%，其中電子標牌、拼接、電子標簽、穿戴及VR/AR等5個細分市場市占率突破20%。根據(jù)elecfans數(shù)據(jù)，京東方現(xiàn)已推出響應(yīng)時間小于5ms的高分辨率Fast LCD面板，其成本顯著低于AMOLED，并成為華為VR2、Oculus Go、小米VR一體機、愛奇藝4K一體機的面板供應(yīng)商。根據(jù)京東方官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018年其VR顯示模組出貨量已達100萬片，涉及VR整機超過 20款。

韋爾股份(603501.sh)

韋爾股份成立于2007年，目前主要從事分立器件和電源管理IC等半導體產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計及分銷業(yè)務(wù)，產(chǎn)品在移動通信、車載電子、安防、網(wǎng)絡(luò)通信、家用電器等領(lǐng)域。根據(jù)公司年報，韋爾采用CMOS工藝設(shè)計的產(chǎn)品性能與國外競爭度受的鍺硅工藝產(chǎn)品性能持平，但成本遠低于國外公司，有望成為CMOS圖像傳感器領(lǐng)域進口替代的核心受益者，而VR/AR行業(yè)的快速發(fā)展將同樣為韋爾股份帶來CMOS圖像傳感器的增量需求。

蘇大維格(300331.sz)

蘇大維格成立于2001年，主要從事微納結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)與制造，以及高端智能制造的技術(shù)研發(fā)服務(wù)。根據(jù)年報披露，公司目前正致力于裸眼3D光場顯示的研發(fā)，同時利用公司具有的新一代AR核心器件技術(shù)能力和專業(yè)積累，推進下一代計算平臺AR的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

利亞德(300296.sz)

利亞德成立于1995年，是專業(yè)從事LED應(yīng)用產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。2017年2月，利亞德通過收購NP公司獲得全球領(lǐng)先的光學動作捕捉技術(shù)，將視覺效果解決方案拓展到VR/AR領(lǐng)域，包括大力發(fā)展合作伙伴開展新型業(yè)務(wù)如智慧教室、影視預演、工業(yè)仿真、虛擬演播室等，并逐步培育C端業(yè)務(wù)發(fā)展VR綜合體驗館等業(yè)務(wù)。根據(jù)公司年報，2018年利亞德實現(xiàn)VR收入3.37億元，凈利潤1.19億元。

聯(lián)創(chuàng)電子(002036.sz)

聯(lián)創(chuàng)成立于1998年，致力于發(fā)展光學鏡頭及影像模組、觸控顯示器件等新型光學光電子產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于智能終端、智能汽車、智慧家庭、VR/AR等領(lǐng)域。根據(jù)公司年報，聯(lián)創(chuàng)可滿足VR/AR行業(yè)以全景相機、VR頭盔、AR眼鏡等影響輸入、輸出設(shè)備實現(xiàn)拍攝、人機交互、顯示所需的高清廣角鏡頭及攝像模組市場需求。目前，聯(lián)創(chuàng)在VR/AR領(lǐng)域已為國際知名的MR公司、M公司研制的投影鏡頭穩(wěn)定量產(chǎn)出貨，并在全景攝影機領(lǐng)域，通過折返光學系統(tǒng)形成技術(shù)優(yōu)勢將產(chǎn)品線由全景鏡頭擴展到全景影響模組，成為Insta360全景影像模組的第一供應(yīng)商。

匯頂科技(603160.sh)

匯頂成立于2002年，主要提供移動智能終端所需的人機交互和生物識別解決方案。根據(jù)公司18年年報，匯頂已成為全球安卓手機市場出貨量排名第一的指紋芯片供應(yīng)商。目前生物識別主要用在智能手機前置、后置攝像頭，已實現(xiàn)人臉識別解鎖/支付和拍照效果增強等功能，未來有望向智能駕駛、智能家居、可穿戴設(shè)備、VR/AR以及工業(yè)應(yīng)用等場景延伸。匯頂積極開展在3D人臉識別技術(shù)研究創(chuàng)新并已取得重大進展。

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