2016-2022，VR變了？

VR產(chǎn)品伴隨著元宇宙的火熱再度受人追捧。和上一次火熱相比，VR設(shè)備有了很大的變化。整體來(lái)看，芯片技術(shù)與顯示模塊的升級(jí)共同推動(dòng)了VR設(shè)備的進(jìn)步。

2016年VR設(shè)備首次在國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)爆火。當(dāng)時(shí)VR眼鏡的出現(xiàn)帶給國(guó)內(nèi)消費(fèi)者一種全新的體驗(yàn)。我們知道，人之所以能夠看到立體物體，是因?yàn)殡p眼的間距造成兩眼的觀測(cè)視角有細(xì)微差別，人類的大腦再將兩眼看到的不同圖像融合，產(chǎn)生出有空間感的立體視覺效果。VR眼鏡就是利用這個(gè)原理，用透鏡將不同視角的2D圖像映射到人眼內(nèi)來(lái)模擬3D效果。

我們可以依據(jù)VR的實(shí)現(xiàn)方式，把設(shè)備大致分為三大類：手機(jī)盒子，VR頭戴顯示器（PCVR）以及VR一體機(jī)。

圖片來(lái)源：華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)

初代VR眼鏡的熱度僅維持了一年左右。很多消費(fèi)者購(gòu)買了VR設(shè)備，使用一兩次嘗鮮過(guò)后就將其束之高閣。用戶不喜歡使用VR產(chǎn)品無(wú)外乎幾點(diǎn)原因：卡頓、模糊以及眩暈感強(qiáng)。

這幾個(gè)問(wèn)題在2016年無(wú)法得到有效解決。那時(shí)的VR眼鏡可歸納為有兩種顯示模式：手機(jī)盒子采用的同屏顯示雙眼信息模式，頭戴顯示器與一體機(jī)采用交替顯示模式。第一種很好理解，手機(jī)屏幕一分為二，通過(guò)擋光板與透鏡折射讓單眼看到一半屏幕來(lái)實(shí)現(xiàn)3D效果。第二種是屏幕上交替顯示左右眼信息，并利用VR設(shè)備中的液晶快速偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)兩眼只能看到各自的畫面。也就是說(shuō)，兩種顯示方法總要在分辨率和刷新率中犧牲一個(gè)，這也意味著我們要忍受模糊的畫面或卡頓的使用感覺。據(jù)業(yè)內(nèi)專家分析，要想體驗(yàn)VR時(shí)不頭暈，其幀數(shù)最少需要達(dá)到90Hz才勉強(qiáng)能做到，而達(dá)到120Hz時(shí)，才能完全避免頭暈。另?yè)?jù)神經(jīng)科醫(yī)生分析，在游玩低分辨率游戲的時(shí)候，人們更容易出現(xiàn)“暈車感”。2016年的手機(jī)普遍采用60Hz的屏幕，分辨率最高也就是1080P，手機(jī)盒子用戶“暈VR”在所難免，PCVR用戶也面臨卡頓的問(wèn)題。

其實(shí)無(wú)論是卡頓、模糊還是畫面效果導(dǎo)致眩暈，綜合來(lái)說(shuō)就是VR硬件性能不達(dá)標(biāo)。

時(shí)過(guò)境遷，近兩年元宇宙概念的提出讓VR重新回到大眾視野，最近國(guó)內(nèi)外也有多款VR設(shè)備上市。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Strategy Analyticsz報(bào)告中提到了元宇宙設(shè)備的發(fā)展，其中AR/VR設(shè)備隨著元宇宙的投資增加，將在未來(lái)幾年出貨量持續(xù)攀升，到2024年元宇宙設(shè)備的市場(chǎng)存量將達(dá)到1億。

2022年VR再次火爆的背后，它的硬件有了哪些變化？

芯片技術(shù)升級(jí)提升便攜與性能

2016年VR眼鏡正處于手機(jī)盒子火熱的時(shí)代，蘋果剛推出iPhone7，它的CPU為A10+M10協(xié)處理器。安卓方面，2017年初發(fā)布的小米6的SoC采用驍龍835。無(wú)論是小米還是iPhone7，播放VR視頻還能撐得住，運(yùn)行VR游戲則力不從心。而同時(shí)代的PCVR，例如HTC Vive、Oculus Rift等需要連接高性能PC，且對(duì)顯卡算力需求十分巨大，做不到隨帶隨用。還有以KAT WALK為代表的虛擬跑步機(jī)，只能在固定位置使用，成本很高，這種VR設(shè)備的主流商業(yè)模式是在商場(chǎng)開設(shè)VR體驗(yàn)館，以租代買，當(dāng)人們新鮮感過(guò)后，逐漸無(wú)人問(wèn)津。

KAT WALK  圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

2022年的VR已不再是單純的手機(jī)“外設(shè)”或是PC的“VR顯示器”了，VR一體機(jī)概念逐漸流行。大部分產(chǎn)品已經(jīng)自帶SoC，不僅能輕松做到播放VR視頻，還可以運(yùn)行大型VR游戲。從維深wellsennXR的PICO 4拆解報(bào)告我們可以看到，產(chǎn)品整體硬件配置已經(jīng)和同時(shí)代手機(jī)相當(dāng)。PICO 4的核心處理器為一顆驍龍XR2 GEN1（SXR2130P），采用7nm工藝，4+4小大小核設(shè)計(jì)，高性能大核頻率高達(dá)2.842GHz，可以支持4K 120Hz顯示和7顆攝像頭并發(fā)工作。此外這顆SoC采用CPU與RAM堆疊的方式，有效降低DDR CL的延時(shí)。

PICO 4  圖片來(lái)源：PICO官網(wǎng)

同樣使用驍龍XR2系列芯片的還有Meta公司（原Facebook）的產(chǎn)品Oculus Quest 2與Quest Pro。作為元宇宙概念的提出者，Meta表示這顆SoC經(jīng)過(guò)了定制級(jí)優(yōu)化，擁有更加的散熱和處理性能。作為高端機(jī)型，Quest Pro配備了12GB運(yùn)行內(nèi)存、256GB存儲(chǔ)和10個(gè)高分辨率傳感器。

高性能處理器帶來(lái)的不僅是更高清、更流暢的畫面，還能有效提高設(shè)備的靈活性。

從VR設(shè)備的首次爆火至今，高端芯片制程從16nm來(lái)到了3nm左右，這也意味著同樣性能的芯片體積更小。此外，藍(lán)牙、WIFI、射頻、MCU等芯片的搭載更是增加了設(shè)備整體的靈活性。2022年的VR一體機(jī)既擁有了當(dāng)年P(guān)CVR的高品質(zhì)畫面，也擁有了如手機(jī)盒子一樣的便攜性，我們進(jìn)入VR世界的大門不再局限于室內(nèi)一隅，只要設(shè)備在手，隨時(shí)可以沉浸其中。

顯示模塊全面升級(jí)

芯片提升的性能，需要優(yōu)質(zhì)的屏幕展現(xiàn)。VR屏幕主要有三個(gè)參數(shù)決定質(zhì)量：刷新率、分辨率以及視場(chǎng)角。

以2016年最火熱的HTC Vive舉例，它搭載了一塊OLED屏幕，雙眼合并分辨率為2160×1200的2K屏，單眼分辨率為1200×1080，像素密度為447ppi，視場(chǎng)角為110°。HTC Vive的屏幕在2016年已經(jīng)屬于頂尖水平，不過(guò)這也是建立在外接PC的基礎(chǔ)上——要求顯卡最低為英偉達(dá) GeForce GTX 970。

HTC Vive  圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

回頭看今天的VR產(chǎn)品。PICO 4搭載了群創(chuàng)的Fast-LCD屏幕，擁有最高90Hz刷新率，雙眼分辨率達(dá)到4K+，單眼分辨率2160×2160，100% SRGB色域覆蓋，像素密度達(dá)到了1200ppi，視場(chǎng)角為105°。Meta新產(chǎn)品Quest Pro搭載兩個(gè)LCD顯示器，雙眼分辨率3600×1920，單眼分辨率1800×1920，像素密度較前代產(chǎn)品Quest2提高了37%，視場(chǎng)角達(dá)到了106°。兩款產(chǎn)品均采用了LCD屏幕，相較于OLED，在亮度上有所提高，也支持更廣的對(duì)比度?？梢钥吹?，無(wú)論是分辨率，還是像素密度，2022年的產(chǎn)品都較2016年有了大幅提升，視場(chǎng)角也接近當(dāng)年P(guān)CVR的水平，這還是在不依賴外部設(shè)備的情況下達(dá)到的。

Quest Pro  圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

除了屏幕的提升，2022年的VR眼鏡中透鏡模組也有所改變。

VR設(shè)備最核心的配置是光學(xué)顯示模組，即顯示屏和透鏡共同構(gòu)成的一組光學(xué)顯示單元。光學(xué)透鏡能修正晶狀體的光源角度，人眼重新讀取后，能達(dá)到增大視角、放大畫面、增強(qiáng)立體感的作用，從而讓人感覺身臨其境。

過(guò)去VR設(shè)備普遍采用菲涅爾透鏡方案，雖然透鏡本身厚度不大，然而其依舊需要較長(zhǎng)的光路來(lái)讓光線精準(zhǔn)的聚焦在眼睛上，這也導(dǎo)致VR眼鏡體積大，重量沉，佩戴體驗(yàn)不佳。為了解決這類問(wèn)題，工程師提出了Pancake VR光學(xué)方案?；谠摷夹g(shù)方案的VR眼鏡，圖像源進(jìn)入半反半透功能的鏡片之后，光線在鏡片、相位延遲片以及反射式偏振片之間多次折返，最終從反射式偏振片射出。通過(guò)此種光學(xué)方案，理論上能將VR的體積縮小到菲涅爾透鏡方案的1/4。

涅爾透鏡與Pancake方案對(duì)比 圖片來(lái)源：Oculus

今年新推出的PICO 4以及Quest Pro都搭載了Pancake模組，不僅設(shè)備體積更小，其設(shè)備重心更靠近頭部，使用體驗(yàn)也將提升不少。不過(guò)這種模式帶來(lái)的問(wèn)題則是光學(xué)效率較低，意味著需要犧牲屏幕亮度，這可能也是兩款產(chǎn)品同時(shí)更換更大亮度的LCD屏幕的原因。

總結(jié)

2016-2022，VR設(shè)備在芯片技術(shù)與顯示技術(shù)上都有了長(zhǎng)足進(jìn)步。VR一體機(jī)也逐漸取代了手機(jī)盒子與PCVR的市場(chǎng)地位。當(dāng)前元宇宙還處于初期發(fā)展階段，相比資本市場(chǎng)對(duì)元宇宙以及VR設(shè)備的期待，消費(fèi)市場(chǎng)的熱度還有著不小的差距。隨著元宇宙的普及與VR硬件技術(shù)的進(jìn)步，VR還將實(shí)現(xiàn)更多功能。

參考資料

Pancake VR光學(xué)方案已成趨勢(shì)，16家供應(yīng)商介紹  https://www.cmpe360.com/p/167377

 XR硬件拆解及BOM成本報(bào)告:Pico 4 VR一體機(jī)  https://xueqiu.com/8161959142/232219762

芯視佳宣布完成超億元天使+輪融資，加速12吋硅基OLED生產(chǎn)線建設(shè)  https://www.eet-china.com/mp/a166977.html

聊一聊 VR虛擬現(xiàn)實(shí)（二）：VR眼鏡的分類  https://zhuanlan.zhihu.com/p/31649178