VR拆機(jī)報(bào)告：架構(gòu)、迭代路徑、組件、算法、生態(tài)、市場(chǎng)、趨勢(shì)1.概述元宇宙作為新一代計(jì)算平臺(tái)，大幕已拉開(kāi)。根據(jù)我們建立起的研究框架，元宇宙共有硬件入口及操作系統(tǒng)、后端基建、底層架構(gòu)、人工智能（AI）、內(nèi)容與場(chǎng)景、協(xié)同方六大版塊，2021年全球科技巨頭在硬件入口、內(nèi)容與場(chǎng)景兩大版塊上均有重磅入局與探索，2022年的焦點(diǎn)與動(dòng)態(tài)將呈現(xiàn)在底層架構(gòu)上，2023年預(yù)計(jì)后端基建與人工智能（AI）兩大版塊將有重大進(jìn)展，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)硬件與內(nèi)容的新一輪迭代。國(guó)內(nèi)外在元宇宙研究方向上的認(rèn)知路徑有一定差異，相較海外以“智能”來(lái)提綱挈領(lǐng)，國(guó)內(nèi)的研究則沿襲了“硬件”、“軟件”的分門(mén)別類(lèi)。在硬件方面，我們提出了“新硬件主義”的認(rèn)知思路，即將基于元宇宙這一新計(jì)算平臺(tái)的新硬件，分類(lèi)成硬件入口、垂類(lèi)硬件兩大類(lèi)，前者以VR/AR為典型，后者則以人形機(jī)器人為代表；硬件入口的核心是“定義新一輪的交互”，垂類(lèi)硬件的命門(mén)則是“基于現(xiàn)實(shí)世界的智能能力”。繼2021年硬件入口（VR）的銷(xiāo)量邁過(guò)了1000萬(wàn)臺(tái)的臨界點(diǎn)，2022年人形機(jī)器人的關(guān)注度迅猛提升，訴諸于“交互”“智能”最終能實(shí)現(xiàn)的終極目標(biāo)，基于元宇宙的新硬件未來(lái)將呈燎原之勢(shì)，故我們以本篇“拆機(jī)報(bào)告”，先聚焦于硬件入口，我們聯(lián)合小派科技，以其3季度將正式發(fā)售的PimaxCrystal為樣板，詳細(xì)回答下述6個(gè)問(wèn)題：

1.VR與智能手機(jī)相比，底層架構(gòu)上，究竟有哪些區(qū)別？

2.一臺(tái)VR硬件，其迭代新產(chǎn)品的經(jīng)典路徑是怎樣設(shè)計(jì)的？

3.PimaxCrystal全拆解出來(lái)的5大組件共54塊，每一塊的名稱(chēng)、作用、性能、供應(yīng)商、成本占比等？

4.與硬件配套的操作系統(tǒng)？5.與硬件配套的內(nèi)容與生態(tài)？

6.以PimaxCrystal為代表的硬件入口，其未來(lái)趨勢(shì)？顯示&光學(xué)，交互（即操作系統(tǒng)），內(nèi)容與生態(tài)，是VR為代表的硬件入口的價(jià)值鏈中，占比較高的部位；結(jié)合中國(guó)優(yōu)勢(shì)，硬件入口的產(chǎn)業(yè)鏈配套（尤其是光學(xué)部位）、內(nèi)容與生態(tài)，我們認(rèn)為將是最值得關(guān)注的核心投資領(lǐng)域；相較而言，交互（即下一代操作系統(tǒng)）則是Apple等海外科技巨頭更擅長(zhǎng)的，我們亦關(guān)注這一方向上的國(guó)內(nèi)突破。2.VR與智能手機(jī)的架構(gòu)對(duì)比2.1.XR作為新硬件，“新”在哪里？過(guò)去50年，我們歷經(jīng)了多種交互硬件的迭代，依次為游戲主機(jī)→個(gè)人電腦→智能手機(jī)，大致是遵循垂直計(jì)算硬件→通用計(jì)算硬件→小型化硬件這樣的發(fā)展路徑，相應(yīng)的計(jì)算平臺(tái)也在迭代。上一個(gè)改變世界的計(jì)算平臺(tái)的載體是智能手機(jī)。但手機(jī)這一概念很早就有，最早是作為通信工具而存在，以BB機(jī)、大哥大、小靈通等產(chǎn)品形態(tài)出現(xiàn)，然而并不是所謂的計(jì)算產(chǎn)品，其主要的功能是通訊，也是手機(jī)最本質(zhì)的用途。直到2010年左右智能手機(jī)的普及之后，人們對(duì)于手機(jī)的認(rèn)知從功能機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芙换ビ布Ｖ悄苁謾C(jī)發(fā)展至今經(jīng)過(guò)十余年的時(shí)間，已經(jīng)深刻改變了人們的生活，基于智能手機(jī)這一計(jì)算平臺(tái)上的應(yīng)用、內(nèi)容產(chǎn)品越來(lái)越豐富。對(duì)很多人而言，用一部智能手機(jī)就能處理好生活的方方面面，可以進(jìn)行通訊、社交、閱讀、辦公、娛樂(lè)、打車(chē)、購(gòu)物，所以智能手機(jī)可以是人們的電話、報(bào)紙、電腦、游戲機(jī)、電視、隨身聽(tīng)、出租車(chē)、超市、錢(qián)包等。隨著集成的功能越來(lái)越多，智能手機(jī)憑一己之力淘汰了其他眾多技術(shù)產(chǎn)品或蠶食了其他產(chǎn)品的市場(chǎng)份額，如MP3播放器、傻瓜數(shù)碼相機(jī)、GPS、掌上游戲系統(tǒng)、鬧鐘、電子閱讀器、錄音機(jī)、字典、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議設(shè)備等。目前智能手機(jī)從一個(gè)簡(jiǎn)單的通信工具，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)功能不斷更新的包羅萬(wàn)象的平臺(tái)。在智能手機(jī)的功能已經(jīng)如此豐富的當(dāng)下，很多人提出“有了功能如此強(qiáng)大的手機(jī)，為什么我們還需要發(fā)展VR？”疑問(wèn)。針對(duì)這一問(wèn)題，我們從以下幾個(gè)角度去探討。從硬件本身發(fā)展的角度來(lái)看：手機(jī)性能提升的邊際效用遞減。全球智能手機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)從藍(lán)海轉(zhuǎn)化為紅海，智能手機(jī)的人口紅利不復(fù)存在，而手機(jī)廠商競(jìng)爭(zhēng)格局卻在不斷加劇，具體體現(xiàn)為：一方面，手機(jī)性能與質(zhì)量不斷提升，拉長(zhǎng)了人們的換機(jī)周期；另一方面，智能手機(jī)的計(jì)算硬件的更新迭代速度放緩，已難以做出巨大的提升，所能帶來(lái)的特別驚艷的迭代并不多，為保持競(jìng)爭(zhēng)力，廠商不得不在續(xù)航、攝像頭、屏幕上下功夫。從產(chǎn)品形態(tài)與功能來(lái)看：未來(lái)“智能”硬件的形態(tài)是多樣化的。我們需明白“手機(jī)”與“智能手機(jī)”的區(qū)別，手機(jī)最本質(zhì)或最早期的用途是電話通訊，兩者之間最核心的區(qū)別在于“智能”。既然“智能手機(jī)”的內(nèi)核在于“智能”，那未來(lái)智能硬件長(zhǎng)什么樣子并不重要，手機(jī)依然可能會(huì)存在，如插了電話卡的手表/平板也可以作為穩(wěn)定的通訊工具，就像智能手機(jī)并沒(méi)讓個(gè)人電腦消失一樣，個(gè)人電腦仍然承載著在特定環(huán)境下的功能作用。我們認(rèn)為未來(lái)的智能交互硬件會(huì)越來(lái)越多，本質(zhì)上是AI的內(nèi)核，只是根據(jù)場(chǎng)景的需求呈現(xiàn)為不同的形態(tài)或物理裝臵。我們強(qiáng)調(diào)，基于未來(lái)計(jì)算平臺(tái)的新硬件，將與智能手機(jī)及之前的硬件有本質(zhì)性的區(qū)別：

1）軟硬一體將大勢(shì)所趨。軟硬一體有助于實(shí)現(xiàn)算法調(diào)優(yōu)，軟硬件一體化顯然已經(jīng)成為當(dāng)下智能科技產(chǎn)品的核心命脈。如智能電動(dòng)車(chē)之所以被冠以“智能”二字，便是其以軟硬件一體化為基礎(chǔ)的車(chē)機(jī)系統(tǒng)，這也是當(dāng)下智能汽車(chē)區(qū)別于傳統(tǒng)汽車(chē)的關(guān)鍵；再如VR/AR并不完全是硬件，而是“硬件+軟件”的概念，VR/AR技術(shù)可以應(yīng)用于頭戴設(shè)備上，也可以應(yīng)用于智能手機(jī)上（如AR游戲《Pokémon》）。2）AI的重要性更加凸顯。硬件在我們看來(lái)，僅僅是外在的表現(xiàn)形式，內(nèi)核仍然是服務(wù)于人的交互的AI，AI的智能化升級(jí)最大的影響就體現(xiàn)在硬件的智慧程度上。3）入局的玩家將前所未有的廣泛。既然未來(lái)智能硬件的本質(zhì)是AI，什么樣的長(zhǎng)相并不重要，不一定是VR/AR頭顯、機(jī)器人的形態(tài)，也有可能是智能音箱、智能臺(tái)燈、智能寵物等垂類(lèi)硬件形態(tài)，未來(lái)的智能交互硬件會(huì)越來(lái)越多，目前新計(jì)算平臺(tái)的入局方可以是六大框架中的每一個(gè)企業(yè)，進(jìn)而重塑硬件產(chǎn)業(yè)鏈的過(guò)往慣性路徑，難以再直接參考智能手機(jī)時(shí)代的經(jīng)驗(yàn)?？偨Y(jié)來(lái)看，從游戲主機(jī)到個(gè)人電腦再到智能手機(jī)，我們已經(jīng)見(jiàn)證了多次計(jì)算平臺(tái)的迭代，不管下一代計(jì)算平臺(tái)是什么，我們本篇報(bào)告先立足于當(dāng)下的VR，去探尋相關(guān)技術(shù)的迭代路徑。首先，需明確VR技術(shù)與VR設(shè)備是完全不同的概念，VR整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈包括硬件、軟件、應(yīng)用及服務(wù)，VirtualReality（虛擬現(xiàn)實(shí)技）技術(shù)囊括計(jì)算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù)于一體，其基本實(shí)現(xiàn)方式是計(jì)算機(jī)模擬虛擬環(huán)境從而給人以環(huán)境沉浸感；VR設(shè)備只是產(chǎn)業(yè)鏈中的其中一環(huán)；其次，VR是對(duì)過(guò)去50年一系列二維設(shè)備的全部生態(tài)的迭代，經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品形態(tài)及內(nèi)容應(yīng)用已經(jīng)呈現(xiàn)一定的火候。最后，未來(lái)新計(jì)算平臺(tái)的入口不局限于VR這種單一的產(chǎn)品形態(tài)，預(yù)計(jì)會(huì)獨(dú)立發(fā)展出其他硬件體系，帶來(lái)更多元的交互與應(yīng)用體驗(yàn)。參考PC互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，PC/智能手機(jī)從最開(kāi)始出現(xiàn)到普及耗費(fèi)了約20-30年的時(shí)間。VR頭戴設(shè)備預(yù)計(jì)也將遵循PC/智能手機(jī)時(shí)代的發(fā)展規(guī)律，2015-2021年，VR硬件形態(tài)從VR盒子到PCVR/游戲主機(jī)VR再到移動(dòng)VR一體機(jī)的進(jìn)化，產(chǎn)品形態(tài)越來(lái)越便攜化、小型化。我們認(rèn)為未來(lái)VR普及的關(guān)鍵因素在于：用戶(hù)體驗(yàn)的改善、技術(shù)壁壘的攻克、內(nèi)容與應(yīng)用生態(tài)的全面起步，三者是相輔相成的關(guān)系。VR的近眼顯示設(shè)計(jì)可提供逼真的視覺(jué)體驗(yàn)，同時(shí)也更強(qiáng)調(diào)可用性與舒適性。VR普及的關(guān)鍵之一是用戶(hù)體驗(yàn)的改善，相較于智能手機(jī)，VR硬件體驗(yàn)的舒適度尤為重要，原因在于VR頭顯是帶在頭上的設(shè)備，且離眼睛非常近，更強(qiáng)調(diào)沉浸感，同時(shí)也更容易帶來(lái)眩暈感。因此，從VR問(wèn)世的第一天起，體驗(yàn)問(wèn)題一直備受關(guān)注，暈動(dòng)癥是VR發(fā)展過(guò)程中的主要痛點(diǎn)之一。而構(gòu)成VR用戶(hù)體驗(yàn)的要素大體可歸納為以下幾個(gè)方面，即硬件、軟件、內(nèi)容及其他個(gè)體等要素。同時(shí)，構(gòu)成VR用戶(hù)體驗(yàn)的各要素也會(huì)影響用戶(hù)產(chǎn)生眩暈的幾率及眩暈程度。（1）什么是暈動(dòng)癥？每個(gè)人在不同狀態(tài)下都可能有過(guò)眩暈體驗(yàn)，比如常見(jiàn)的暈車(chē)與暈船，由于乘客關(guān)于身體的視覺(jué)輸入讓其以為他們似乎沒(méi)有移動(dòng)，但前庭系統(tǒng)的感知信號(hào)卻表示他們正在移動(dòng)，這時(shí)乘客就會(huì)產(chǎn)生暈眩與惡心的癥狀。從生理層面來(lái)講，暈動(dòng)癥是我們視覺(jué)所見(jiàn)與前庭感覺(jué)系統(tǒng)體驗(yàn)不一致所導(dǎo)致的結(jié)果，其基本表現(xiàn)為頭暈、惡心、想吐、冒虛汗、體溫上升、耳鳴、打瞌睡等表象。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，暈動(dòng)癥的產(chǎn)生是由于預(yù)期運(yùn)動(dòng)與實(shí)際經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)在感官上不一致，這背后是人的生理防御機(jī)制在起作用，類(lèi)似的防御機(jī)制體現(xiàn)在很多方面，如人酒喝多之后的嘔吐、人多度運(yùn)動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生乳酸堆積等。（2）VR暈動(dòng)癥VR暈動(dòng)癥產(chǎn)生的原理與暈車(chē)暈船類(lèi)似。VR暈動(dòng)癥是特指用戶(hù)在虛擬空間中，即戴上VR頭顯設(shè)備進(jìn)行空間位移行為時(shí)，大腦因?yàn)橐曈X(jué)信號(hào)與平衡感知信號(hào)沖突而導(dǎo)致的暈眩甚至嘔吐的癥狀。VR暈動(dòng)癥根據(jù)其具體引發(fā)原因又可以分為視覺(jué)暈動(dòng)癥與模擬暈動(dòng)癥。模擬暈動(dòng)癥本質(zhì)是由于用戶(hù)視覺(jué)上觀察到的狀態(tài)與身體的真實(shí)狀態(tài)之間的不一致引發(fā)的。視覺(jué)暈動(dòng)癥就是單純的由頭顯的視覺(jué)系統(tǒng)引起的眩暈感，跟用戶(hù)身體自身無(wú)關(guān)。主要是由于頭顯本身的刷新率、閃爍、陀螺儀等引起的高延遲問(wèn)題導(dǎo)致的眩暈感。綜合而言，造成VR設(shè)備用戶(hù)體驗(yàn)差、引起暈動(dòng)癥的原因，包括硬件本身、軟件系統(tǒng)、內(nèi)容設(shè)計(jì)以及其他個(gè)體等因素。從技術(shù)的角度來(lái)看，VR頭顯設(shè)備本身所帶來(lái)的眩暈問(wèn)題，即視覺(jué)暈動(dòng)癥會(huì)隨著軟硬技術(shù)的迭代而逐步得到解決。（3）VR暈動(dòng)癥與MTP虛擬現(xiàn)實(shí)是融合多種前沿綜合科技的集合體，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖像圖形技術(shù)，寬幅視野立體顯示技術(shù)，用戶(hù)頭、眼、身、手、心等追蹤識(shí)別技術(shù)，以及觸覺(jué)力覺(jué)反饋、立體聲效、空間聲效、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)分析、語(yǔ)音輸入輸出、空間識(shí)別等技術(shù)。通常來(lái)說(shuō)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維建模渲染去建立圖形圖像模擬并不難。若擁有足夠準(zhǔn)確的參照資料，在充足的時(shí)間條件下，就可以利用三維建模渲染技術(shù)生成在不同光照條件下針對(duì)各種物體模擬的精確圖像。但由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的圖像是基于實(shí)時(shí)渲染的，對(duì)于需要快速變換圖像內(nèi)容、快速變換視角內(nèi)容的重建來(lái)說(shuō)問(wèn)題就變得相當(dāng)困難。例如駕駛和飛行模擬等內(nèi)容，圖像的實(shí)時(shí)更新就相當(dāng)重要。影響頭戴式VR顯示設(shè)備沉浸感的其中一個(gè)非常重要的因素是MTP。對(duì)于頭戴式VR頭顯系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在VR畫(huà)面經(jīng)過(guò)用戶(hù)輸入、傳感器識(shí)別、信號(hào)傳遞、計(jì)算機(jī)CPU&GPU運(yùn)算、顯卡繪制、屏幕響應(yīng)，之后最終輸出到VR頭顯供用戶(hù)可以看到，實(shí)現(xiàn)以上多個(gè)環(huán)節(jié)所需的時(shí)間叫做MotionToPhotonsLatency，指從用戶(hù)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始到相應(yīng)畫(huà)面顯示到屏幕上所花的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間越短，設(shè)備的沉浸感越好，時(shí)間越長(zhǎng)，用戶(hù)的眩暈感越強(qiáng)烈。MTP（動(dòng)顯延遲）是VR領(lǐng)域中非常重要的一個(gè)概念。MTP低于20毫秒能大幅降低暈動(dòng)癥的發(fā)生可能。人類(lèi)的感官系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)能感知到視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)中相對(duì)較小的延遲，VR暈動(dòng)癥主要看MTP，MTP數(shù)值越大越容易引起眩暈。人類(lèi)生物研究表明，人類(lèi)頭動(dòng)與視野回傳的延遲須低于20毫秒，否則將產(chǎn)生視覺(jué)拖影感從而導(dǎo)致強(qiáng)烈眩暈，極大程度上破壞VR沉浸感。其表象為用戶(hù)已經(jīng)做完了一個(gè)指令輸入，但是沒(méi)有同步取得輸入結(jié)果，有一定延遲存在。而正常的人類(lèi)感知行為，是當(dāng)進(jìn)行一個(gè)動(dòng)作時(shí)，視覺(jué)反饋與動(dòng)作輸入的結(jié)果幾乎是完全同步的。VR中的延遲會(huì)在極大程度上破壞沉浸感，帶來(lái)前庭系統(tǒng)的不適，從而引起眩暈。因此，VR對(duì)MTP要求通常以不高于20毫秒為目標(biāo)。低MTP依賴(lài)于高性能的主機(jī)(CPU&GPU)、高刷新率的顯示屏，以及相關(guān)的軟件算法優(yōu)化。在MTP的組成中，其中與顯示屏相關(guān)所帶來(lái)的延遲占有很大的比重。顯示屏延遲實(shí)際上包含兩個(gè)部分：1）輸入延遲，與刷新率相關(guān)，顯示屏的刷新率決定了單位時(shí)間內(nèi)人眼可以看到多少畫(huà)面的變化，比如90hz，表明人眼每秒可以看到90幀變化的畫(huà)面，更高刷新率可以讓人眼在單位內(nèi)時(shí)間看到更多的變化畫(huà)面，相應(yīng)地畫(huà)面的變化間隔時(shí)間也就越短，最終的MTP就越小。2）屏幕響應(yīng)時(shí)間，指像素收到輸入信息時(shí)響應(yīng)并改變顏色所用的時(shí)間。以O(shè)culusRift為例，OculusRift總延時(shí)為19.3毫秒，其中屏幕顯示延遲13.3毫秒，延時(shí)占比達(dá)到69%。2016年，VR行業(yè)的平均MTP約為40毫秒，依然會(huì)產(chǎn)生眩暈的問(wèn)題；2018年之后，VR的MTP可以達(dá)到20毫秒以?xún)?nèi)，使得大部分人在體驗(yàn)VR時(shí)不會(huì)有眩暈感。MTP時(shí)延的降低，離不開(kāi)VR設(shè)備廠商、芯片廠商、光學(xué)模組廠商、顯示屏廠商等的合力推動(dòng)。（4）相較于手機(jī)/電腦，為什么VR更容易產(chǎn)生暈動(dòng)癥？暈動(dòng)癥與延遲的問(wèn)題不只是存在于VR中，也可能在手機(jī)、平板與電腦中產(chǎn)生，如3D眩暈癥。3D眩暈癥是一種在游玩3D游戲時(shí)產(chǎn)生惡心感的病癥，也是由于人在視覺(jué)上觀察到的狀態(tài)與身體的真實(shí)狀態(tài)不一致而產(chǎn)生的。VR在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中與手機(jī)/電腦這些硬件最大的不同之處在于要盡可能的降低MTP。目前當(dāng)用戶(hù)在電腦上玩大屏游戲的時(shí)候，一般情況下延遲的存在并不對(duì)人的體驗(yàn)產(chǎn)生很大的影響，而VR虛擬環(huán)境中的MTP的重要性非常凸顯，更容易引發(fā)暈動(dòng)癥，這主要源于手機(jī)/電腦與VR是基于完全不同的操作與顯示邏輯。以電腦為例，電腦與VR的延遲的構(gòu)成要素不同，電腦的延遲指從點(diǎn)擊鼠標(biāo)/鍵盤(pán)到顯示器畫(huà)面的顯示時(shí)間，從硬件路徑來(lái)看，依次是鼠標(biāo)/鍵盤(pán)-主板-CPU-GPU渲染-顯示器。其中，在輸入這一環(huán)節(jié)存在非常大的差異，VR的輸入端的關(guān)鍵性在于要先感知人到在空間中的定位變化，VR對(duì)輸入的延遲性要求很高；而電腦的輸入主要是通過(guò)鼠標(biāo)/鍵盤(pán)來(lái)完成，延遲極低。同時(shí)，由于涉及到復(fù)雜的3D空間定位，VR中的3D畫(huà)面的渲染難度也在加大，VR需要針對(duì)兩只眼睛同時(shí)渲染2張圖像，比常規(guī)的PC渲染量都要大得多。2.2.基于沉浸感的需求，VR技術(shù)迭代的目標(biāo)VR的英文全稱(chēng)為VirtualReality（虛擬現(xiàn)實(shí)），根據(jù)其定義，VR技術(shù)囊括計(jì)算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù)，其基本實(shí)現(xiàn)方式是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主，利用并綜合三維圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、顯示技術(shù)、伺服技術(shù)等多種高科技的最新發(fā)展成果，借助計(jì)算機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等多種感官體驗(yàn)的虛擬世界，從而使處于虛擬世界中的人產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，VR整體發(fā)展迭代的重點(diǎn)在于沉浸感，以期達(dá)成的目標(biāo)：

接近人眼的視覺(jué)、接近自然的交互。就目前的VR頭顯來(lái)看，主要通過(guò)視覺(jué)與交互兩方面來(lái)達(dá)到沉浸感的目的：

1)一是視覺(jué)方面，通過(guò)放大的顯示屏技術(shù)，能夠在用戶(hù)眼前顯示出一個(gè)放大的局部虛擬景象，目前顯示視場(chǎng)角在介于90-110度，在這個(gè)顯示范圍內(nèi)，主要通過(guò)三維引擎技術(shù)，實(shí)時(shí)渲染出3D圖像。2)二是交互方面，通過(guò)和頭部的位姿傳感采集的數(shù)據(jù)配合，讓三維引擎響應(yīng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)方向，以很高的頻率實(shí)時(shí)改變顯示的三維頭像，用戶(hù)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的角度剛好與三維引擎模擬的三維畫(huà)面視覺(jué)一致，讓用戶(hù)覺(jué)得與虛擬環(huán)境發(fā)生了交互。2.2.1.接近人眼的視覺(jué)接近人眼的視覺(jué)體驗(yàn)，具體拆解為顯示與光學(xué)兩部分。顯示部分與像素密度即分辨率相關(guān)，涉及到PPI（像素每英寸）、PPD（像素每度）；

光學(xué)部分與視場(chǎng)角相關(guān)，涉及到VFOV（垂直視場(chǎng)角）、HFOV（水平視場(chǎng)角）。其中，PPI與PPD均是描述分辨率的單位，PPI是像素每英寸，是圖像分辨率，指的是圖像中存儲(chǔ)的信息量。但這個(gè)概念在VR中不太準(zhǔn)確，因?yàn)槟侵皇俏锢砥聊簧系南袼財(cái)?shù)，而不是帶上VR頭顯之后人在空間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)所感受到的像素?cái)?shù)，所以VR中有個(gè)新的概念叫PPD(PixelsPerDegree)，像素每度，為角分辨率，指視場(chǎng)角中的平均每1度夾角內(nèi)填充的像素點(diǎn)的數(shù)量。2.2.1.1.分辨率分辨率，又稱(chēng)為屏幕解析度或解像度，決定了位圖圖像細(xì)節(jié)的精細(xì)程度。通常情況下，圖像的分辨率越高，所包含的像素就越多，圖像就越清晰，印刷的質(zhì)量也就越好。分辨率可以具體分為顯示分辨率與圖像分辨率兩大類(lèi)。屏幕分辨率（顯示分辨率）是指顯示器所能顯示的像素有多少，一般是以(水平像素?cái)?shù)×垂直像素?cái)?shù))表示。由于屏幕上的點(diǎn)、線、面都是由像素組成的，顯示器可顯示的像素越多，畫(huà)面就越精細(xì)，同樣的屏幕區(qū)域內(nèi)能顯示的信息也越多，所以分辨率是個(gè)非常重要的指標(biāo)。顯示分辨率一定的情況下，顯示屏越小圖像越清晰，反之，顯示屏大小固定時(shí)，顯示分辨率越高圖像越清晰。圖像分辨率是指在計(jì)算機(jī)中保存與顯示一幅數(shù)字圖像所具有的分辨率，與圖像的像素有直接的關(guān)系。圖像分辨率表示的是圖片在長(zhǎng)和寬上占的點(diǎn)數(shù)的單位。例如，一張分辨率為640x480像素的圖片，其分辨率達(dá)到了307200像素，也就是常說(shuō)的30萬(wàn)像素；而一張分辨率為1600x1200的圖片，其像素約200萬(wàn)。圖像分辨率決定圖像的質(zhì)量。對(duì)于同樣尺寸的一幅圖，如果圖像分辨率越高，則組成該圖的圖像像素?cái)?shù)目越多，像素點(diǎn)也越小，圖像越清晰、逼真。提高VR設(shè)備的像素密度，并不是單純地把高密度顯示面板造出來(lái)然后放進(jìn)頭顯這么簡(jiǎn)單。從2K到4K、4K到8K的升級(jí)，每次升級(jí)表面上看只是數(shù)字翻了一倍，然而像素?cái)?shù)量卻是呈平方級(jí)提升的，4K是2K的4倍，8K是2K的16倍。同時(shí)也要考慮硬件的計(jì)算性能，也要相應(yīng)地提升數(shù)倍，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蛩亍Ｈ欢?6K分辨率也只是從理論上推出的極限數(shù)值，實(shí)際屏幕的分辨率只要達(dá)到12K左右就基本沒(méi)有晶格感了。總體來(lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上主流的VR頭顯分辨率基本上為4K、8K，低于4K會(huì)感覺(jué)不清晰，從而帶來(lái)眩暈感，且影響程度較為明顯。2.2.1.2.PPD在傳統(tǒng)硬件體系中，除了用每厘米像素?cái)?shù)（PPC，PixelPerCentimeter）來(lái)衡量圖像的分辨率，也會(huì)用每英寸的像素?cái)?shù)（PPI，PixelPerInch）來(lái)衡量。對(duì)于手機(jī)來(lái)說(shuō)，蘋(píng)果將視網(wǎng)膜分辨率的屏定義為300PPI，也就是每英寸有300個(gè)像素?cái)?shù)時(shí)，用戶(hù)在使用手機(jī)時(shí)感覺(jué)不到像素顆粒。盡管對(duì)目前的手機(jī)來(lái)說(shuō)，PPI數(shù)值基本都已達(dá)到視網(wǎng)膜屏的程度來(lái)了。但是在VR硬件，用PPI來(lái)衡量屏幕清晰度其實(shí)不太準(zhǔn)確，且VR體驗(yàn)對(duì)PPI的要求更高。因?yàn)閂R頭顯是透過(guò)光學(xué)系統(tǒng)看放大后的虛擬圖像，而不是直接看屏幕，單用PPI是無(wú)法衡量頭顯清晰度的。因此，我們需要引入一個(gè)更加跨平臺(tái)、與使用場(chǎng)景無(wú)關(guān)的通用衡量標(biāo)準(zhǔn)——角分辨率

（PPD，PixelPerDegree），指每一度視場(chǎng)角的像素?cái)?shù)。對(duì)于頭戴顯示類(lèi)產(chǎn)品，PPD數(shù)值越大，意味著人眼視野中單位區(qū)域的畫(huà)面內(nèi)填充的像素點(diǎn)的數(shù)量越多，視覺(jué)感受越清晰細(xì)膩。PPD提高一倍，則代表著同一視野區(qū)域內(nèi)填充的像素點(diǎn)數(shù)量增加為原來(lái)的4倍。2.2.1.3.視場(chǎng)角正常來(lái)說(shuō)，人眼視場(chǎng)角大致為30度到100度，雙眼的裸眼水平視場(chǎng)角略大于200度，垂直視場(chǎng)角約130度。其中又可分為幾個(gè)視域：

1)分辨視域，約15度，指映在人眼視網(wǎng)膜上的圖像，只有中心部分能分辨清楚；

2)有效視域，十幾度到30度，人還不需要轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，也能夠立刻辨別清楚在該區(qū)域內(nèi)物體及其狀態(tài)，但分辨能力已有所下降；

3)誘導(dǎo)視野，超過(guò)30度的周邊部分，俗稱(chēng)眼睛的余光，人只能感覺(jué)到物體的存在或有動(dòng)作出現(xiàn)，需轉(zhuǎn)動(dòng)頭頸才能看清楚。這一角度為30度到100度，不同人之間的差異較大。視場(chǎng)角的大小影響到VR的沉浸感與清晰度。視場(chǎng)角在VR中的作用主要是與沉浸感密切相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，視場(chǎng)角越大、越不容易產(chǎn)生眩暈感，沉浸感也就會(huì)越強(qiáng)；視場(chǎng)角小意味著看到的影像小，對(duì)分辨率的要求低。人眼正常的視場(chǎng)角為120度左右，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，較小的視場(chǎng)角如60度，就會(huì)產(chǎn)生黑邊效應(yīng)。因此，對(duì)于VR設(shè)備而言，其水平視場(chǎng)角至少要達(dá)到90度左右，才能夠保證用戶(hù)獲得較高的沉浸感。目前市場(chǎng)上主流VR設(shè)備的視場(chǎng)角范圍在90度-110度之間，如OculusQuest2的水平視場(chǎng)角為97度，PicoNeo3的水平視場(chǎng)角為98度，能支持大多數(shù)的VR游戲與應(yīng)用場(chǎng)景，PimaxVision8KX的水平視場(chǎng)角甚至做到了159度。VR中的視場(chǎng)角受多因素影響，并非越大越好，需搭配合適的屏幕。增大視場(chǎng)角是目前XR光學(xué)領(lǐng)域依然需要攻克的難題之一，但視場(chǎng)角并非越大越好，視場(chǎng)角只是影響VR沉浸感的因素之一，需綜合考慮諸如分辨率、對(duì)比度、透光率、失真、尺寸、重量、成本等因素，此外更大的視場(chǎng)角也將對(duì)設(shè)備計(jì)算力、功耗等提出更高要求。2.2.2.接近自然的交互每一次的技術(shù)革新及產(chǎn)品升級(jí)，都會(huì)帶來(lái)重大的人機(jī)交互方式變化。在PC時(shí)代與移動(dòng)互聯(lián)

網(wǎng)時(shí)代，人們分別通過(guò)鍵盤(pán)鼠標(biāo)與觸摸操作與數(shù)字信息進(jìn)行互動(dòng)。這些都是建立在二維世界的2D界面交互，并不適用于VR中的3D虛擬世界，2D交互遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以滿足沉浸感的需求。這就要求VR中的交互方式需被重構(gòu)，一方面是交互方式變得更加多樣化，另一方面是交互體驗(yàn)更加自然。不同于智能手機(jī)，VR產(chǎn)品的交互場(chǎng)景設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的核心壁壘之一。從感官體驗(yàn)的角度，人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)可以直接關(guān)系到VR的沉浸感，其中立體視覺(jué)與立體音效已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，觸覺(jué)、嗅覺(jué)與味覺(jué)的交互反饋技術(shù)也在加快發(fā)展。另外，在目前的VR交互體系之中，交互方式方式包括語(yǔ)音識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別、面部追蹤、眼動(dòng)追蹤等，未來(lái)還可能加入腦波控制、意念識(shí)別等。2.2.2.1.頭手6DoF人眼通過(guò)VR設(shè)備所看到的畫(huà)面是通過(guò)透鏡將顯示器上的畫(huà)面折射到視網(wǎng)膜，而人眼所看到的畫(huà)面會(huì)隨著身體與頭部的運(yùn)動(dòng)而不斷變化，陀螺儀的作用就是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到頭部的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)處理器來(lái)計(jì)算與生成顯示器上顯示的畫(huà)面。超強(qiáng)沉浸感的實(shí)現(xiàn)，除了全方位虛擬景象的展現(xiàn)，實(shí)時(shí)的交互也很重要。根據(jù)可交互程度的不同，VR設(shè)備常提到3DoF與6DoF的概念。DoF（DegreeofFreedom），即自由度。3DoF是指當(dāng)頭部處于一個(gè)固定位臵時(shí)，VR設(shè)備中的陀螺儀可以檢測(cè)到頭部向不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，并呈現(xiàn)全景畫(huà)面中相對(duì)應(yīng)的部分，從而使用戶(hù)在視覺(jué)上擁有被場(chǎng)景包裹的感受，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的視覺(jué)沉浸。VR設(shè)備從3DoF到6DoF的交互升級(jí)，也帶來(lái)了應(yīng)用場(chǎng)景的拓展與體驗(yàn)的升級(jí)。一般來(lái)說(shuō)，3DoF的VR設(shè)備對(duì)于不需要完全沉浸式的應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)夠用，比如看VR電影，而要達(dá)到玩游戲時(shí)與場(chǎng)景進(jìn)行交互，則需要能夠支持6DoF的VR設(shè)備，增加位臵追蹤功能可以帶來(lái)更多的參與體驗(yàn)，比如用戶(hù)可以在游戲中進(jìn)行躲避障礙、跳躍等互動(dòng)動(dòng)作。在具體的交互方式上，3DoF/6DoF的頭部交互主要是通過(guò)射線投射（Raycasting）的方式來(lái)進(jìn)行操作，其原理是從標(biāo)定的視野中心向正前方射出一束射線，射線與空間中的界面產(chǎn)生交集。常規(guī)的交互設(shè)計(jì)中會(huì)將雙目視線中央的一條線作為視中心，這樣一來(lái)視中心的射線就會(huì)與界面產(chǎn)生交點(diǎn)，從而引導(dǎo)用戶(hù)的視線落焦在相應(yīng)的信息上，也就是常說(shuō)的Cursor（光標(biāo)）。2.2.2.2.面部追蹤、眼球追蹤人的身體有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)五大感知系統(tǒng)，我們所接收的80%的信息都來(lái)自于眼睛，且人的頭部占據(jù)了四大感官系統(tǒng)。為追求更自然的交互，繼6DoF之后，面部追蹤、眼球追蹤等是眾多VR廠商都在極力研發(fā)與使用的技術(shù)。面部追蹤與眼球追蹤的概念由來(lái)已久，但在現(xiàn)階段將多項(xiàng)追蹤技術(shù)集成到一個(gè)VR頭顯中，還存在一定的難點(diǎn)，需要更多的組件，也意味著額外的成本，依賴(lài)軟硬件的共同進(jìn)步。眼球追蹤又稱(chēng)注視點(diǎn)追蹤，是利用傳感器捕獲、提取眼球特征信息，測(cè)量眼睛的運(yùn)動(dòng)情況，估計(jì)視線方向或眼睛注視點(diǎn)位臵的技術(shù)。眼動(dòng)追蹤被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)新的輸入方式，且可以提供注視點(diǎn)渲染。相較于面部追蹤，眼球追蹤技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，比如人與人之間的生物學(xué)差異大，不同國(guó)家不同人群的瞳距、散光等不同，很難全面覆蓋人群。2.3.為降低VR眩暈感，未來(lái)硬件、軟件、內(nèi)容的精進(jìn)路徑2.3.1.硬件技術(shù)迭代：降低四大MTP延遲2.3.1.1.傳感器延遲追蹤定位方案的不同影響MTP。VR顯示系統(tǒng)，技術(shù)路徑是經(jīng)典的“輸入——計(jì)算平臺(tái)——輸出”，即感知并認(rèn)知世界、決策、執(zhí)行這三個(gè)環(huán)節(jié)。按照技術(shù)的實(shí)現(xiàn)路徑，在MTP的構(gòu)成之中，輸入端承載著重要的作用，從深度映射到頭部追蹤，再到注視點(diǎn)追蹤與手勢(shì)傳感器等一系列的傳感器對(duì)于VR體驗(yàn)而言至關(guān)重要。因?yàn)橛袑?shí)時(shí)渲染的需求存在，開(kāi)發(fā)低延遲傳感器至關(guān)重要。如果人在VR中發(fā)生了移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，而畫(huà)面沒(méi)有及時(shí)得到相應(yīng)的變化，那么人就會(huì)感到不自然，所以需要對(duì)人的動(dòng)作與狀態(tài)進(jìn)行定位追蹤（Tracking）。人移動(dòng)的方向有三組，前后左右上下，頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也是有三組，左看右看，上看下看，還有左右歪著頭看，所以一共是有6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。而普通的手機(jī)追蹤系統(tǒng)是基于3DOF、陀螺儀，手機(jī)上的應(yīng)用與游戲只能感知到用戶(hù)在轉(zhuǎn)動(dòng)，但是不能確定用戶(hù)具體在什么樣3D空間中進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，即只能感知到用戶(hù)在平面內(nèi)做運(yùn)動(dòng)。（1）Outside-in外向內(nèi)追蹤技術(shù)根據(jù)定位信息采集的方式，由外向內(nèi)的定位方式又可以分為被動(dòng)式定位與主動(dòng)式定位。其中，被動(dòng)式定位由事先放臵的定位點(diǎn)收集信息進(jìn)行反饋，主動(dòng)式定位由頭盔主動(dòng)收集信息進(jìn)行反饋。相較于被動(dòng)式定位，主動(dòng)式定位屬于第二代定位技術(shù)，便利性更高。典型案例中，HTCVIVE采用的Lighthouse以及OculusRift采用的外臵光學(xué)攝像頭屬于主動(dòng)式定位。HTCVive-Lighthouse定位技術(shù)：采用紅外激光定位，基本原理是在空間對(duì)角線上安裝兩個(gè)配套的定位“燈塔”，分別在水平與垂直方向輪流對(duì)空間發(fā)射激光掃描定位空間，再通過(guò)自身頭顯與手柄上的接收器接收光束之后，計(jì)算兩束光線到達(dá)定位物體的角度差，從而計(jì)算出頭顯/手柄的空間坐標(biāo)。OculusRift主動(dòng)式紅外光學(xué)定位技術(shù)：有別于HTCVive的Lighthouse定位技術(shù)，Rift頭顯與手柄上配備了可以發(fā)出紅外光的紅外燈（為標(biāo)記點(diǎn)），利用配套的攝像機(jī)去捕捉頭顯與手柄上的紅外燈，過(guò)濾掉頭顯及手柄周?chē)h(huán)境的可見(jiàn)光信號(hào)后，隨后再利用程序計(jì)算得到頭顯/手柄的空間坐標(biāo)。（2）Inside-out內(nèi)向外追蹤技術(shù)Inside-out是一種光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)（CV，ComputerVision），其原理是以三角定位算法為基礎(chǔ)，基于環(huán)境中設(shè)備自身的攝像頭與傳感器進(jìn)行周邊環(huán)境的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)感知，并經(jīng)過(guò)視覺(jué)算法（SLAM算法）計(jì)算出攝像頭的空間位臵數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的位臵跟蹤。在VR設(shè)備中，主要是利用頭顯自身的攝像頭或視覺(jué)傳感器，讓設(shè)備自己檢測(cè)外部環(huán)境變化，并經(jīng)過(guò)視覺(jué)算法計(jì)算出VR頭顯的空間位臵。而根據(jù)光源發(fā)射裝臵（攝像頭）數(shù)量，可分為多目視覺(jué)定位（如OculusQuest）、單目視覺(jué)定位（如微軟系列VR頭盔）。對(duì)于多目視覺(jué)定位來(lái)說(shuō)，因?yàn)槎嗄總鞲衅髯陨斫嵌汝P(guān)系，既可以進(jìn)行靜態(tài)的位臵估計(jì)，也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的位臵估計(jì)。單目視覺(jué)定位則只能在動(dòng)態(tài)環(huán)境中獲取不同時(shí)刻的目標(biāo)圖像，再根據(jù)坐標(biāo)的變換進(jìn)行位臵估算。當(dāng)前主流的VR設(shè)備大多為多目視覺(jué)定位。Oculus旗下的Quest版本的頭顯均采用Inside-out定位技術(shù)，但第一代產(chǎn)品的體驗(yàn)仍不夠好，隨著算法的優(yōu)化，真正帶動(dòng)體驗(yàn)躍升的是Quest2版本，進(jìn)而對(duì)行業(yè)整體的提振很大。Pico旗下新一代Neo系列頭顯亦采用了Inside-out定位技術(shù)，追蹤攝像頭數(shù)量從兩個(gè)變成了四個(gè)，與Quest一樣分布在頭顯的四角邊緣位臵。2021年1月，愛(ài)奇藝奇遇VR召開(kāi)發(fā)布會(huì)，正式推出國(guó)內(nèi)首個(gè)CV頭手6DoFVR交互技術(shù)，以及定位為“發(fā)燒級(jí)游戲大作”的國(guó)內(nèi)首款CV頭手6DoFVR一體機(jī)“奇遇3”。我們認(rèn)為，基于CV技術(shù)的Inside-out定位技術(shù)未來(lái)將成為主流方式，且具備非常大的想象空間。目前市場(chǎng)上主流的VR頭顯基本上都采用了Inside-out定位技術(shù)，從未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，更高的沉浸感、更自然的交互、更逼真的場(chǎng)景體驗(yàn)都對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)定位技術(shù)提出了更高的要求，Inside-out空間定位技術(shù)預(yù)計(jì)將成為未來(lái)主流方式。另外，由于CV技術(shù)是算法依賴(lài)的，其優(yōu)點(diǎn)是可以與AI深度融合，能夠不斷的提升，因此隨著算法的優(yōu)化，相關(guān)技術(shù)成為眾多行業(yè)應(yīng)用底層技術(shù)，如在自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用已落地，未來(lái)前景廣闊。2.3.1.2.計(jì)算延遲根據(jù)CSDN平臺(tái)用戶(hù)“限量發(fā)行”的觀點(diǎn)，Android系統(tǒng)采用一種稱(chēng)為Surface的UI架構(gòu)為應(yīng)用程序提供用戶(hù)界面。在Android應(yīng)用程序中，每一個(gè)Activity組件都關(guān)聯(lián)有一個(gè)或者若干個(gè)窗口，每一個(gè)窗口都對(duì)應(yīng)有一個(gè)Surface。有了這個(gè)Surface之后，應(yīng)用程序就可以在上面渲染窗口的UI。最終這些已經(jīng)繪制好了的Surface都會(huì)被統(tǒng)一提交給Surface管理服務(wù)SurfaceFlinger進(jìn)行合成，最后顯示在屏幕上面。無(wú)論是應(yīng)用程序，還是SurfaceFlinger，都可以利用GPU的算力來(lái)進(jìn)行UI渲染，以便獲得更流暢的UI。在Android應(yīng)用程序UI架構(gòu)中，還有一個(gè)重要的服務(wù)WindowManagerService，它負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的所有窗口，例如管理窗口的大小、位臵、打開(kāi)與關(guān)閉等。在傳統(tǒng)的智能手機(jī)UI架構(gòu)上，用戶(hù)與手機(jī)交互的過(guò)程中，手機(jī)屏幕最終所顯示的信息是一層層刷上來(lái)的。這就帶來(lái)了延遲的問(wèn)題，但手機(jī)的操作延遲對(duì)用戶(hù)的體驗(yàn)并影響不大。UI用戶(hù)界面，主要包含視覺(jué)（比如圖像、文字、動(dòng)畫(huà)等可視化內(nèi)容）以及交互（比如按鈕點(diǎn)擊、列表滑動(dòng)、圖片縮放等用戶(hù)操作）。1973年第一臺(tái)圖形界面操作系統(tǒng)電腦Alto問(wèn)世，UI開(kāi)始走上歷史舞臺(tái)，此時(shí)的UI是黑白塊與簡(jiǎn)單的圖形。到2015年UI的發(fā)展到達(dá)一個(gè)頂峰，UI是伴隨智能手機(jī)的崛起而發(fā)展壯大，隨后開(kāi)始緩慢發(fā)展。智能手機(jī)與VR硬件架構(gòu)運(yùn)行邏輯有非常大的不同。當(dāng)前智能手機(jī)上的UI，模式化太嚴(yán)重，很難區(qū)別一個(gè)產(chǎn)品與另外一個(gè)產(chǎn)品在界面表現(xiàn)上有多少特立獨(dú)行的地方。UI屬于非沉浸操作，用戶(hù)很容易被打擾，被其他東西分散注意力。UI帶來(lái)的主要是視覺(jué)體驗(yàn)，而VR帶來(lái)的卻是更多的感官體驗(yàn)，包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等。在開(kāi)發(fā)引擎上，智能手機(jī)與VR硬件運(yùn)行架構(gòu)邏輯最大的不一樣在于，手機(jī)是基于UI的架構(gòu)，而VR是基于三維圖形渲染的，也即以Unity與Unreal等游戲引擎為主，其中高通起到了非常關(guān)鍵的作用。高通XR計(jì)算架構(gòu)解決了底層計(jì)算架構(gòu)的問(wèn)題，促進(jìn)了VR一體機(jī)的發(fā)展。高通XR計(jì)算架構(gòu)的過(guò)程簡(jiǎn)單高效，繞過(guò)SurfaceFlinger，以最快的速度能夠直接將畫(huà)面渲染并傳輸至屏幕上，有效降低了MTP延遲。過(guò)去幾年，高通公司一直在產(chǎn)業(yè)鏈的最上游，即算力領(lǐng)域，支持著VR/AR的發(fā)展，且深度布局XR生態(tài)。XR芯片：高通針對(duì)VR/AR設(shè)備打造了專(zhuān)用的芯片XR1、XR2，涵蓋OculusQuest、3Glasses、微軟Hololens2、Nreal、愛(ài)奇藝

VR等40余款VR/AR設(shè)備。同時(shí)高通還提供包括平臺(tái)API在內(nèi)的軟件與技術(shù)套裝以及關(guān)鍵組件選擇、產(chǎn)品、硬件設(shè)計(jì)資料的參考設(shè)計(jì)，并在軟件算法端加入眼球/手勢(shì)追蹤、場(chǎng)景理解等功能應(yīng)用，為開(kāi)發(fā)者提供了強(qiáng)大的性能支持。XR平臺(tái)：高通推出驍龍SpacesXR開(kāi)發(fā)者平臺(tái)，該平臺(tái)具有成熟的技術(shù)、開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)、并支持第三方平臺(tái)拓展。圍繞這一平臺(tái)，高通還推出了“探路者計(jì)劃”，旨在通過(guò)讓AR創(chuàng)新者或企業(yè)提前獲得平臺(tái)技術(shù)、項(xiàng)目資助、聯(lián)合營(yíng)銷(xiāo)與推廣和硬件開(kāi)發(fā)套件的支持，助力構(gòu)建活躍的開(kāi)發(fā)者社區(qū)。2.3.1.3.刷新率/傳輸延遲傳輸延遲是指顯卡傳輸圖像到顯示器的時(shí)間。VR頭顯對(duì)于頭部運(yùn)動(dòng)的傳輸延遲與屏幕本身刷新率的過(guò)低會(huì)增加MTP延遲，進(jìn)而導(dǎo)致VR暈動(dòng)癥的產(chǎn)生。屏幕刷新率是指顯示器每秒鐘的顯示信號(hào)刷新次數(shù)，單位是赫茲（Hz），取決于顯示器。以計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)為例，是顯卡將顯示信號(hào)輸出刷新的速度，如60Hz就是每秒鐘內(nèi)顯卡向顯示器輸出60次信號(hào)。刷新率不僅僅包括繪制完全不同的內(nèi)容，也包括對(duì)完全相同的幀畫(huà)面的繪制。刷新率越高越好，圖象就越穩(wěn)定，圖像顯示就越自然清晰，對(duì)眼睛的影響也越??；

而刷新頻率越低，圖像閃爍與抖動(dòng)的就越厲害，眼睛疲勞得就越快。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)刷新率低于60Hz的時(shí)候，屏幕會(huì)有明顯的抖動(dòng)感與圖像閃爍，而一般要到70Hz以上才能較好的眼睛體驗(yàn)。2.3.1.4.屏幕響應(yīng)延遲顯示屏延遲實(shí)際上包含兩個(gè)部分：1）輸入延遲，又叫顯示傳輸延遲，與刷新率相關(guān)，顯示屏的刷新率決定了單位時(shí)間內(nèi)人眼可以看到多少畫(huà)面的變化；2）屏幕響應(yīng)時(shí)間，指像素收到輸入信息時(shí)響應(yīng)并改變顏色所用的時(shí)間。VR顯示系統(tǒng)的刷新率高低只會(huì)影響顯示傳輸?shù)臅r(shí)間。以60Hz的刷新率為例，1秒刷新60幀，每一幀時(shí)間為T(mén)=1/60=16.7ms，即60Hz刷新率的輸入延遲需要16.7ms，75Hz刷新率的輸入延遲需要13.3ms。同時(shí)還要考慮顯示器將圖像顯示出來(lái)的時(shí)間，即屏幕響應(yīng)時(shí)間。屏幕響應(yīng)時(shí)間是VR設(shè)備延時(shí)的最主要因素之一，所需時(shí)間占比較高。但LCD屏幕也有一定的優(yōu)勢(shì)，在VR頭顯中，LCD屏幕相比OLED的優(yōu)點(diǎn)包括：成本更低；

標(biāo)準(zhǔn)RGB、顯示更細(xì)膩；可明顯減輕OLED存在的紗窗效應(yīng)等。故目前的VR產(chǎn)品硬件會(huì)綜合考慮多種因素，在LCD、OLED或更好的屏幕上去做選擇。VR的顯示屏幕方案迭代趨勢(shì)正在由Fast-LCD向MicroOLED過(guò)渡。目前來(lái)看，主流VR顯示屏幕以Fast-LCD為主，兼顧高刷新率與性?xún)r(jià)比。短中期具備高像素密度、高刷新率、輕量化的MicroOLED更有優(yōu)勢(shì)。遠(yuǎn)期看MicroLED高集成半導(dǎo)體信息顯示技術(shù)或?yàn)樽罴呀鉀Q方案。2.3.2.軟件算法優(yōu)化：Runtime環(huán)節(jié)有望創(chuàng)新與突破相比聽(tīng)覺(jué)、體感、操作，VR產(chǎn)品最重要的一個(gè)體驗(yàn)因素是觀看舒適度。VR頭顯成像質(zhì)量的高低會(huì)影響用戶(hù)的眩暈程度，成像質(zhì)量包括圖像細(xì)節(jié)的精細(xì)程度、色彩，以及是否畸變扭曲等方面。當(dāng)前VR頭顯的設(shè)計(jì)大多從電子硬件的角度去精進(jìn)，而光學(xué)系統(tǒng)卻鮮有突破。一個(gè)好的光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)于優(yōu)化VR的觀看體驗(yàn)至關(guān)重要。VR頭顯所使用的透鏡會(huì)帶來(lái)圖像畸變的問(wèn)題。VR顯示的本質(zhì)是通過(guò)透鏡及光學(xué)系統(tǒng)將屏幕放大并投射到人眼中，人眼所看到的其實(shí)是屏幕的虛像，從而營(yíng)造出一種虛擬的沉浸感。但是，任何圖像經(jīng)過(guò)透鏡之后都會(huì)發(fā)生光學(xué)畸變，也就是在不經(jīng)過(guò)一定的光學(xué)處理的時(shí)候，VR頭顯將圖像投射到人眼中時(shí)，圖像是扭曲的?；兣c光學(xué)鏡片有著固有特性關(guān)系，無(wú)法被完全消除，只能改善。因此，在軟硬一體化的趨勢(shì)下，有實(shí)力的企業(yè)能夠特別地針對(duì)自研的光學(xué)畸變參數(shù)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行修正，推出相應(yīng)的軟件架構(gòu)或程序（Runtime），去實(shí)現(xiàn)兼容，可以有效屏蔽了系統(tǒng)的差異性，當(dāng)VR應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，會(huì)根據(jù)應(yīng)用運(yùn)行的系統(tǒng)要求自動(dòng)選取對(duì)應(yīng)的Runtime。比如OculusSDK有專(zhuān)門(mén)的DistortionMesh內(nèi)容渲染開(kāi)發(fā)指南等。在VR中，Runtime指的是一整套軟件架構(gòu)或程序，是偏軟件算法的部分。傳統(tǒng)流程下，游戲引擎驅(qū)動(dòng)GPU進(jìn)行畫(huà)面的渲染，然后投射到屏幕之上。但是在VR的流程下，在游戲引擎與GPU渲染之間額外增加了一層Runtime的過(guò)程，VR廠商以及OEM公司把大量與VR相關(guān)的算法加進(jìn)來(lái)，其實(shí)是作為VR的補(bǔ)丁框架。2.3.3.VR內(nèi)容制作的標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)化暈動(dòng)癥除了由MTP造成的延時(shí)之外，其實(shí)還有其他好多因素，比如VR內(nèi)容制作本身也是非常重要的因素。在Oculus的開(kāi)發(fā)者手冊(cè)中，明確了有關(guān)暈動(dòng)癥的內(nèi)容設(shè)計(jì)要求，針對(duì)VR內(nèi)容制作給出了一系列的指導(dǎo)。在做VR內(nèi)容的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，往往此前都是做3D內(nèi)容的，因此他們需要知道不同內(nèi)容制作的差別在哪。（1）內(nèi)容本身設(shè)計(jì)及渲染很多VR游戲，本身的內(nèi)容就會(huì)產(chǎn)生暈眩。比如人在坐“VR過(guò)山車(chē)”時(shí)，視覺(jué)上人正處于畫(huà)面中的狀態(tài)，在做劇烈的高速運(yùn)動(dòng)，但是前庭系統(tǒng)卻表示并沒(méi)有在運(yùn)動(dòng)，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致頭暈。閃爍是導(dǎo)致VR中暈動(dòng)癥的一個(gè)重要因素，通常呈現(xiàn)為部分或全部屏幕上的亮暗之間的快速

“脈沖”。有些人對(duì)閃爍非常敏感，因此會(huì)出現(xiàn)眼睛疲勞，疲憊或頭痛；而另一些人甚至從未意識(shí)到它并沒(méi)有任何不良癥狀。不要故意制造會(huì)產(chǎn)生閃爍的內(nèi)容，高對(duì)比度，閃光（或快速交替）會(huì)引發(fā)某些人的光敏性癲癇。與此相關(guān)，高空間頻率紋理（例如精細(xì)的黑白條紋）也可以觸發(fā)光敏性癲癇發(fā)作。（2）內(nèi)容場(chǎng)景設(shè)臵在VR游戲中，經(jīng)常提供平移與瞬移兩種可選位移方式。選擇平移時(shí)，游戲中的場(chǎng)景持續(xù)相對(duì)玩家進(jìn)行移動(dòng)。但由于移動(dòng)由手柄控制，人體無(wú)法產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)感，導(dǎo)致大腦產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，容易造成眩暈。相對(duì)應(yīng)的解決的辦法是，將移動(dòng)方式由平移改為瞬移、通過(guò)軟件設(shè)臵提升畫(huà)面刷新率等方式都可以減輕視覺(jué)運(yùn)動(dòng)感錯(cuò)位的情況。位移方式的修改一般需要在各游戲的游戲內(nèi)菜單完成。將位移方式改成瞬移的話，我們?nèi)搜鬯?jiàn)的移動(dòng)場(chǎng)景真實(shí)感下降。此時(shí)沉浸感降低，反而不容易混淆大腦，從而緩解暈動(dòng)癥狀。（3）視野高度人們的視覺(jué)有一個(gè)舒適的高度，比如用戶(hù)是1.7m，那以1.7m的高度去看內(nèi)容與場(chǎng)景是正常的，如果在VR中以1.85m的高度看內(nèi)容就會(huì)感到不舒服，好多內(nèi)容開(kāi)發(fā)者根本就不在乎這個(gè)因素，若以太高的視角去看內(nèi)容與場(chǎng)景，可能會(huì)有高空眩暈感。所以VR的內(nèi)容設(shè)計(jì)對(duì)視野的高度也是有要求的，這也是為什么有的VR設(shè)備要求用戶(hù)輸入身高的信息，為的是使得內(nèi)容與用戶(hù)的視野高度一致。（4）空間化的音頻為所有具有明顯位臵來(lái)源的聲音進(jìn)行空間化處理，音頻應(yīng)該與其來(lái)源的方向相同，音頻應(yīng)該在用戶(hù)佩戴耳機(jī)時(shí)跟隨用戶(hù)的頭部動(dòng)作而有所變化。允許用戶(hù)在游戲設(shè)臵中選擇他們的輸出設(shè)備，并應(yīng)考慮到頭部相對(duì)于輸出設(shè)備的位臵，從而確保游戲中的聲音看起來(lái)從正確的位臵發(fā)出。此外，對(duì)于有位臵跟蹤的App，聲音應(yīng)該隨著用戶(hù)接近其來(lái)源而變大，即使avatar是靜止的。隨著越來(lái)越多好內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容出現(xiàn)，內(nèi)容制作帶來(lái)的眩暈問(wèn)題都會(huì)慢慢被解決。2.4.產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵部位在于光學(xué)、顯示與交互我們認(rèn)為，VR是對(duì)過(guò)去50年一系列二維設(shè)備的全部生態(tài)的迭代。參考個(gè)人電腦與智能手機(jī)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，未來(lái)VR普及的關(guān)鍵因素在于：用戶(hù)體驗(yàn)的改善、技術(shù)壁壘的攻克、內(nèi)容與應(yīng)用生態(tài)的全面起步。相較于智能手機(jī)，VR硬件體驗(yàn)的舒適度尤為重要，原因在于VR的近眼顯示設(shè)計(jì)可提供逼真的視覺(jué)體驗(yàn)，同時(shí)也更容易帶來(lái)眩暈感。因此，從VR問(wèn)世的第一天起，體驗(yàn)問(wèn)題一直備受關(guān)注，暈動(dòng)癥是VR發(fā)展過(guò)程中的主要痛點(diǎn)之一。由于VR與智能手機(jī)兩者在底層架構(gòu)上的邏輯不同，實(shí)時(shí)渲染的要求使得MTP（動(dòng)顯延遲）的概念被凸顯，MTP數(shù)值越大越容易引起眩暈的問(wèn)題。為解決延遲帶來(lái)的眩暈問(wèn)題，各VR廠商無(wú)非是從硬件與軟件兩個(gè)角度去著手?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，相較于智能手機(jī)，VR硬件架構(gòu)的核心體現(xiàn)在光學(xué)、顯示與交互，未來(lái)重點(diǎn)關(guān)注這三方面的進(jìn)展突破。（1）顯示：預(yù)計(jì)不太可能成為短板VR有一個(gè)長(zhǎng)期發(fā)展的核心矛盾——顯示，VR的顯示=顯+光。其中顯示屏是一個(gè)延續(xù)的進(jìn)展，可以借助過(guò)去幾十年的行業(yè)積累，目前顯示屏的成像質(zhì)量預(yù)計(jì)已經(jīng)不是最關(guān)鍵的因素，比如即使到達(dá)不了8K的顯示質(zhì)量，2K、4K也能被消費(fèi)者所接受。即顯示屏還不足以影響大家對(duì)于VR的接受度，不太可能成為VR發(fā)展過(guò)程中的短板。（2）光學(xué)：核心技術(shù)與難題但VR顯示中的“光學(xué)”預(yù)計(jì)現(xiàn)階段比較大的限制因素，比如輕薄小型化、視覺(jué)輻輳問(wèn)題等。在VR設(shè)備結(jié)構(gòu)中，光學(xué)模組作為連接顯示屏和人眼的重要橋梁，是最為關(guān)鍵的組件之一，直接影響到最終的顯示效果與使用體驗(yàn)。光學(xué)技術(shù)的發(fā)展緩慢，一直是VR快速擴(kuò)張的瓶頸。因光學(xué)技術(shù)的門(mén)檻高低不同，VR目前的內(nèi)容生態(tài)已經(jīng)起步，而AR則依舊在解決光學(xué)技術(shù)難題的道路上摸索前進(jìn)。（3）交互：等待拐點(diǎn)發(fā)生上一個(gè)定義人機(jī)交互的是蘋(píng)果

iPhone，目前VR的交互發(fā)展還較為緩慢。交互上的進(jìn)展，分兩方面，一是硬件上的進(jìn)展，增加更多的傳感器，以調(diào)動(dòng)更多的感官體驗(yàn)，比如當(dāng)前面部追蹤、眼動(dòng)追蹤等技術(shù)正在發(fā)展；二是軟件上的進(jìn)展，就像Windows之于計(jì)算機(jī)、Android與iOS之于手機(jī)，操作系統(tǒng)的本質(zhì)是一種交互方式，需要有類(lèi)似喬布斯這樣的天才制作人來(lái)進(jìn)行定義，等待拐點(diǎn)發(fā)生。目前來(lái)看，VR的競(jìng)爭(zhēng)還還未達(dá)到操作系統(tǒng)這個(gè)階段。上半場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)是硬件與內(nèi)容生態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)，下半場(chǎng)才輪到操作系統(tǒng)。3.以小派、Oculus、Pico為例，探尋VR產(chǎn)品迭代路徑以小派為例：Pimax4K→PimaxVision8KX→PimaxReality12KQLED2017年到2021年，小派產(chǎn)品迭代兩次。分辨率方面，產(chǎn)品的分辨率從4K逐漸提高到12K，清晰度越來(lái)越高；鏡片光學(xué)方面，4K與8K產(chǎn)品的鏡片都是菲涅爾鏡片，12K的產(chǎn)品采用復(fù)合鏡片，結(jié)合了菲涅爾鏡片與非球面透鏡的優(yōu)勢(shì)；刷新率方面，從4K產(chǎn)品的60赫茲提高到8K產(chǎn)品的120赫茲，再到12K產(chǎn)品的200赫茲；視場(chǎng)角方面，從4K產(chǎn)品的水平110度，垂直90度，到8K產(chǎn)品的水平130度，垂直95度，到12K產(chǎn)品的水平200度，垂直135度，逐漸接近人眼的視場(chǎng)角；跟蹤類(lèi)型方面，從3DoF升級(jí)到3DoF交互，12K通過(guò)4個(gè)集成攝像頭進(jìn)行6個(gè)DoF自?xún)?nèi)到外；增加了無(wú)線連接。內(nèi)容平臺(tái)是SteamVR與Pimax自建平臺(tái)。以O(shè)culus為例：OculusRiftS→OculusQuest→OculusQuest2分辨率仍處在4K階段，最新產(chǎn)品單眼1832x1920，遠(yuǎn)低于小派一代產(chǎn)品單眼1920x2160；

鏡片一直采用菲涅爾鏡片；刷新率從OculusGo的60赫茲，到OculusQuest的72赫茲，到OculusRiftS80赫茲，再到OculusQuest2的120赫茲；視場(chǎng)角方面，逐步提升，但變化不大，最新的產(chǎn)品視場(chǎng)角是水平97度，垂直93度；跟蹤類(lèi)型方面，OculusGo是3DoF非定位，OculusRiftS通過(guò)5個(gè)集成攝像頭進(jìn)行6個(gè)DoF自?xún)?nèi)到外，后面兩代產(chǎn)品都是通過(guò)4個(gè)集成攝像頭進(jìn)行