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传奇霸业古树死了:中國AR/VR行業發展:5G在行業的新生態及交互技術支持與應用場景分析[圖]

2019年05月28日 13:49:26字號:T|T

传奇霸业2345双线 www.jhmtu.icu     經歷前期資本熱潮,行業逐步進入技術驅動的理性發展階段。5G的到來將真正賦能VR/AR技術落地,結合邊緣計算推動行業進入無繩化、輕量化的云VR/AR時代。未來,VR/AR將加速向多領域滲透。

    虛擬現實技術(VirtualReality,即VR)指借助近眼顯示、感知交互渲染處理、網絡傳輸和內容制作等新一代信息通技術,構建逼真的人工虛擬環節,從而使用戶感受身臨其境與虛實融合沉浸體驗所涉及的產品和服務。簡而言之,虛擬現實技術就是通過計算機創造仿真的虛擬場景,實現更深層次的人機交互。其三個基本特性為沉浸性(Immersion)、交互性(Interactivity)和想象力(Imagination),簡稱“3I”。

    增強現實技術(AugmentedReality,簡稱AR)是VR技術的重要分支,通過將虛擬畫面、信息疊加到真實場景來實現“增強”現實。其特點在于虛實結合、實時交互、三維注冊,要求合成到真實場景中的虛擬信息具有真實的存在感和位置感。

    兩者的區別主要在于用戶進行交互的對象。VR技術使用戶與虛擬場景進行交互,因此技術發展主要圍繞虛擬場景。而AR技術結合了現實場景與虛擬場景,使用戶結合虛擬畫面在現實場景中進行展示和互動,因此技術強調自動識別與分析功能。兩者的區別決定了AR技術擁有更加廣闊的市場潛力,但VR領域目前有更加成熟的技術支撐。

    近年來虛擬現實技術在全世界掀起了一股狂熱浪潮,而實際上VR技術已有半個多世紀的歷史。從概念提出、技術探索與積累到產品更新和實現產業化,VR技術大致上經歷了萌芽探索、初步應用、快速發展以及行業洗牌四個階段,逐漸從軍用市場拓展到消費級市場,向更多行業領域滲透。而AR技術作為其重要分支,相比于VR技術要滯后約5~10年,目前仍處于發展初期。

    根據調查數據預測,全球虛擬現實市場規模2018年超過700億元人民幣,同比增長126%,在未來四年將持續保持高速增長態勢,且有望在2022年突破4700億人民幣。其中VR占據主導地位,AR增速顯著。從產業結構看,終端設備領域市場份額占據首位,內容應用市場快速增長。終端設備領域占全球虛擬現實市場比重接近50%。同時,內容價值不斷凸顯,是VR產業價值實現的核心環節,將驅動VR/AR行業被用戶接受并進入落地階段。

    當前行業內容生產出現了跨平臺合作趨勢,能有效解決開發者就相同內容進行重復開發、耗費時間的問題,從而助推VR/AR產業生態加速成形。

2018-2022年全球虛擬現實市場規模及預測(億元)

數據來源:公開資料整理

2016-2020年全球虛擬現實市場規模及預測(億元)

數據來源:公開資料整理

2016-2020年年中國VR市場規模(億元)及增速預測(%)

數據來源:公開資料整理

2018年中國VR市場規模結構分布

數據來源:公開資料整理

    發展進入理性調整階段。全球VR/AR投融資總額保持在30億美元以上,全球虛擬現實風險資本市場針對產業鏈展開展審慎投資。據VR陀螺統計,2016年、2017年與2018年全球VR/AR行業投融資額分別為23億美元、31.8億美元和32億美元,呈上升趨勢,但同時融資筆數從2016年的250筆大幅減少至2018年的151筆。結合VRVCA機構發布的報告,2016年與2017年規模排名前三融資均接近總投資額的40%,我們預測未來資金將繼續向行業頭部聚集。

全球AR/VR行業投融資規模(億美元)及增速

數據來源:公開資料整理

    2018年調查數據顯示,2016~2018年,硬件終端在整體風險投資規模中占比均在60%左右,位居首位,頻次約占比20%至30%位居第二;行業應用在整體規模中占比10%至25%,位居第二,頻次占比40%左右,位居第一。近期投資向硬件終端與行業應用領域的流動,表明VR產業仍處于初級發展階段,其原因在于,大眾消費市場規模有限,而變現能力強的硬件終端和行業應用公司更容易獲得資本青睞。

    從全球投融資目標地域分布看,中美聚集資金規模引人注目,頭部企業為國內資本的主要投資標的。從2017年至2018年,中國獲風險投資公司數量從77家減少至44家,融資規模從18億人民幣增長到30余億人民幣,獲融資企業平均融資額從兩千萬增至近七千萬,其中十余家公司融資規模破億。

2018年全球VR行業投融資規模

數據來源:公開資料整理

    從需求端角度看,VR/AR技術強調視覺、觸覺、聽覺等多感官交互方式,符合消費者自然行為的需求發展趨勢,有望成為繼移動互聯網之后的下一代計算平臺。其技術本身對人類需求的滿足決定了該行業方興未艾的發展潛力。從供給端角度看,第一,行業熱潮退去、進入冷靜發展階段,使得產業鏈各環節企業優勝劣汰,優質企業增強布局力度,加大技術投入,產品質量提升;第二,5G技術作為眾多尖端技術應用的基礎技術支撐,其到來將解決VR/AR行業諸多痛點,優化產品體驗,為VR/AR行業帶來新機遇;第三,隨著行業的不斷成熟,VR/AR產品逐漸被市場接受,價格的下降和內容的豐富將引起用戶群體的再次關注,同時,技術在游戲、影視等商業領域的應用拓展使行業進入落地階段。

    在VR硬件設備中,最核心的部分是頭戴式顯示設備,簡稱VR頭顯,是一種將人對外界的視覺、聽覺封閉,引導用戶產生一種身在虛擬環境沉浸感受的設備。其顯示原理是使人左右眼分別接收左右屏幕的有差異的圖像信息從而在腦海中產生立體感。一般來說,VR頭顯分為主機式頭顯(PC端VR)、手機式頭顯(手機盒子)和一體式頭顯(一體機)三大類,其中一體機結合了PC端VR與手機盒子的優點,實現了便攜、運算能力和沉浸感強等優點,被預測為VR頭顯產品的發展方向。

    目前市面上主流VR頭顯最佳指標參數為:六自由度、4K分辨率、120°以上視場角、120Hz以上刷新率、低于20ms延遲時間。其中六自由度又稱6DoF,是相對于3DoF(三自由度)而言的空間移動屬性。前者意味著使用者可以在虛擬現實

    世界內不受拘束地自由移動并被設備所追蹤識別,而后者意味著設備只能感知使用者頭部轉動,而不能識別用戶在空間中的位移。分辨率決定了屏幕圖像的清晰度,分辨率越高,圖像更清晰,目前主流VR頭顯設備均將實現4K分辨率作為一項重要技術衡量指標。視場角越大,用戶能體會約強的沉浸感。刷新率與延遲時間影響的則是用戶佩戴VR設備時產生的眩暈感,達到120Hz以上刷新率、低于20ms延遲時間的參數能大大提高使用的舒適度。目前國內外VR/AR企業與產品整體情況仍存在較大差異,如下表所示,國VR/AR產業發展仍處于起步階段。

目前VR頭顯最佳參數指標

數據來源:公開資料整理

    除HTC外,市面上主機式頭顯主要由國外Oculus、SONY等龍頭企業生產;現有產品多以手機式頭顯為主,可適配大部分主流智能手機,分辨率、流暢度等性能主要由適配手機決定,對適配硬件要求低,技術含量較低,售價較低且差距大;國內小米、愛奇藝等大型企業積極布局一體機生產,且產品質量不斷向行業標桿靠近,相比于Oculus等品牌性價比更高。

    手機式頭顯(也稱“手機盒子”)技術門檻和制造成本均較低,且在VR徹底被大眾市場接受之前,真正追求極致產品體驗的消費者只占少數,對于只追求“嘗鮮”的普通用戶來說,Oculus、HTC、SONY等品牌所生產的主機式頭顯的昂貴價格讓人望而卻步,而價格在幾十至幾百范圍內的手機盒子正好能滿足這樣的嘗鮮需求,市場反而廣闊,因此大量小型生產商缺乏更新技術的動力。但隨著VR技術逐漸面向大眾,市場不斷成熟,VR設備生產端必將優勝劣汰,由掌握核心技術的龍頭企業主導整個市場。

    VR產業鏈

    產業鏈的上游包括為內容制作生產硬件、提供解決方案以及為設備整合提供硬件生產與軟件開發的廠商。1)在設備生產上,硬件生產主要包括以及以頭顯為主的輸出設備、負責動作識別與捕捉的輸入設備以及傳感器、芯片、顯示屏等零部件;軟件生產主要是指操作系統與采集系統的開發,操作系統包括操作引擎、SDK等,采集系統包括360度全景視頻、光場、3D重建等技術。2)在內容制作上,硬件主要針對內容拍攝等需求。目前國內的VR產業發展主要集中在硬件生產領域,在軟件開發領域中國仍處于追趕期,國外廠商先發優勢明顯。

    產業鏈的中游主要包括VR整機設備商以及整合式內容制作商。同時,在該環節還有還有適配設備生產商、開發者服務商以及系統、云服務、內容運營等平臺分別為兩大類廠商提供服務。其中提供開發者服務的主要企業有京東智能、淘寶眾籌等。

    產業鏈的下游則通過渠道向用戶輸送產品與服務。分發平臺聚集了用戶與內容資源,用戶可通過應用商店這樣的分發平臺獲得所需的內容資源。目前全球知名的VR內容分發平臺有Steam、Viveport、WeArVR。同時,用戶可通過線上線下的銷售渠道體驗、購買VR設備。

    5G搭載云計算實現云VR/AR,可以有效解決渲染不足、計算超載等問題,降低對GPU等的硬件要求,從而能夠實現設備“輕量化”。此外,邊緣計算則助力VR/AR實現超低延時與實時交互。用戶要達到沉浸式的完美體驗,高帶寬(單用戶VR帶寬需要達到Gbps級別)、低時延(MTP<20ms)、高移動性(無繩化)等網絡傳輸能力缺一不可。現有的4G網絡傳輸難以實現,過低的帶寬和時延將嚴重影響用戶體驗,會給用戶造成難以忍受的眩暈感。5G帶來的技術革新能夠很好的彌補這一問題,VR作為5G的首批典型應用之一,也有望率先享受相關技術紅利,進一步拓寬應用和業務范圍并深度規?;?。

    虛擬現實為了獲得完美的沉浸式體驗,需要穩定高速網絡傳輸,否則將導致實時渲染不足,同時時延過高帶來眩暈感。傳統網絡傳輸速度慢且無線傳輸不穩定,現有VR設備通常通過有線連接來保障用戶體驗。5G的高帶寬和低時延使得VR/AR能夠隨時隨地通過云端(CloudVR)運行程序,并且無線傳輸時延低、穩定性高,5G傳輸將使VR設備徹底告別有線連接,從而真正實現“無繩化”。

    5G+云計算實現”虛擬現實設備“輕量化”。傳統的VR頭顯設備不僅需要借助有線傳輸,同時為了達到高分辨率實時渲染,需要高性能GPU等多設備支持,導致了頭顯設備復雜度極高且設備笨重。借助云計算技術,將復雜的渲染程序通過5G網絡傳輸放在云端服務器中實時處理,避免了由于本地設備計算力不足所帶來的渲染不足、畫質粗糙、交互淺顯等問題。云計算技術降低了用戶的GPU等配置要求;在降低設備成本的同時,使得用戶依然能夠感受到PC級的沉浸式體驗。但是云計算需要較高的寬帶支持,5G的應用將使得云計算賦予VR/AR更多可能性。

    5G+邊緣計算實現超低時延賦能行業多樣化。“無繩化”和“輕量化”能有效提高便攜性和降低設備復雜度,但遠距離無線傳輸不可避免地帶來高時延。區別于傳統4G的大基站傳輸,5G將采用更多的微型基站,通過邊緣計算將復雜的程序處理傳遞到近用戶端的網絡邊緣,借此5G將提供低至1ms往返延遲。邊緣計算(EdgeComputing)作為一種分布式計算的架構,它通過具有計算資源和網絡資源的網絡邊緣結點來處理和分析數據,而不需要上傳到云計算中心。相對于云計算來說,邊緣計算能夠在數據源頭進行數據處理,從而帶來更快的響應速度,以及更少的數據流量云計算一定程度上解決了虛擬現實大量數據計算能力的要求。但是對于虛擬現實低時延的特性,邊緣計算通過借助邊緣網絡結點的計算和存儲能力能夠更好滿足虛擬現實的要求。

    隨著5G商用落地預期提升,VR已經不再局限于傳統的游戲娛樂領域,而是逐漸融入其他垂直領域。云VR/AR時代,“VR+社交”、“VR+教育”、“VR+醫療”等廣泛的VR應用場景或將極大的改變我們目前的生活形態。

    ToF技術

    ToF又稱飛行時間法3D成像。其測距原理是利用光源發出脈沖波,遇到目標后反射,接收器接收返回的光波,通過測量光脈沖的往返時間來計算距離。由于ToF技術可以直接獲取目標物體的深度信息,省去了復雜的計算,因此常被用于激光雷達的制造。隨著智能設備不斷發展,人們對深度攝像技術要求越來越高,而ToF又具有體積小、時延短、不易被影響的突出優勢,成為移動設備深度攝像的熱門解決方案。

ToF技術原理圖

數據來源:公開資料整理

    在AR/VR方面,ToF技術在動作識別方面的優點與虛擬現實技術強調的交互性相匹配,被用于體感游戲的開發,還可以與電商結合提升購物體驗。汽車電子方面,ToF技術被用于自動駕駛、駕車輔助以其他與安全有關的功能。ToF可以通過識別身體姿勢和手部動作來操控汽車,同時識別駕駛人是否有異常行動來減少安全隱患。拍照方面,把ToF技術與攝像頭結合,可以提高照片質量,增加照片立體感。

    游戲應用場景

    VR領所具備的沉浸感特性給玩家帶來全新游戲體驗,有望引領VR應用。目前國內外已有不少大型游戲廠商以及獨立開發團隊深入布局VR游戲領域。據Omni萬向移動平臺統計,在各類主題游戲中射擊、恐怖以及兒童向游戲最受歡迎。

    游戲引擎是VR。游戲制作需要經歷的最重要的環節。游戲引擎是一種為開發計算機游戲而編寫的軟件組件,相當于游戲的框架。游戲開發者通過將已編寫好的框架、接口稍作修改并重組,更高效地開發不同游戲所需的各種工具?;諂浣讜汲殺?、縮短開發周期以及降低風險等功能,如今游戲引擎已成為游戲開發不可或缺的重要環節。
直播應用場景

    VR直播是在虛擬現實技術和直播平臺發展的基礎上誕生的新的傳播方式。它依托VR技術,對音頻與視頻資源進行實時傳輸、播放,從而提高用戶的沉浸體驗。其與傳統直播的不同主要在于實現了360度全景拍攝、3D場景構建以及交互性。

    VR直播在體育賽事、演唱會、秀場直播領域有較大潛力,且在新聞、會議播報等場景下已實現強勢突破。在體育賽事直播領域,美國知名VR流媒體公司NextVR與NBA合作成功采用VR技術對2017~2018賽季27場比賽進行直播。在演唱會、秀場直播領域,繼騰訊視頻在韓國男子團體BIGBANG2015年演唱會直播中融入可多視角切換的VR技術后,2018年12月19日,VR音樂公司MelodyVR與前英國男子組合OneDirection成員利亞姆•佩恩(LiamPayne)合作舉辦首個VR現場秀,粉絲可借助OculusGo或三星GearVR頭顯自由選擇場館的任意位置,身臨其境地感受現場氣氛。在新聞播報領域,2018年美國中期選舉期間,美國廣播公司ABCNews利用AR技術以及定制的360度直播室對選舉最新進展進行報道。在會議直播領域,2018年第四屆世界物聯網大會上微鯨VR直播團隊對中國電信“天翼高清•浙江IPTV全新智能視頻產品”發布全程進行了零延時超高清VR直播。

    從技術層面看,VR直播的流程可概括為數據源采集、數據實時處理、云端轉碼與分發以及終端體驗四個階段。數據源采集即通過3DVR攝影機、360度全景相機等特殊設備采集現場音頻、視頻信息。數據實時處理即通過擁有強大CPU與GPU運算能力的主機系統,對所采集的數據源進行初步加工,主要涉及視頻的縫合、拼接,合成處理成相對完整的深度與方位信息。云端轉碼及分發即通過云端服務器將還原的圖像、音源信息進行編碼轉換、壓縮與優化,并在保證輸出質量的前提下盡可能降低帶寬,將體量控制在網絡環境與硬件設備可承載的參數范圍內,以保證輸出資源的流暢度。終端體驗即用戶通過PC、手機以及VR設備等終端接收信息的環節。
影視應用場景

    VR影視是指以VR攝像機作為輸入設備拍攝的影視作品形式。憑借傳統電影難以比擬的劇情代入感以及互動形式,VR影視經過幾年時間的醞釀,正在向著最終質變邁進。目前VR影視領域拍攝、制作的基礎技術支撐已經具備,但由于行業尚未大規模鋪開,制作成本高企,使得VR影視作品的時長普遍偏短,大多在2至20分鐘之間,形式則以微電影、電影預告片、紀錄片為主。

    支撐VR影視拍攝的核心技術基礎主要有動作捕捉技術與全景拍攝技術兩大方面。1)動作捕捉包括肢體動作捕捉與表情捕捉。動作捕捉往往通過在角色的骨骼關節、肢體末端等動作關鍵位置設置相應傳感器,并利用攝像機、計算機對其位置信息進行跟蹤,最終轉化為可視化圖像。表情捕捉技術則頻繁被運用于捕捉真人演員細微的臉部表情動態,加上后期特效后合成為逼真且超現實的虛擬角色。2)全景拍攝技術:與VR直播的數據源采集類似,VR影視拍攝也不可缺少360度攝像機這一技術基礎。在視點中心位置固定的前提下將若干攝像機鏡頭組合成球型,以360度全方位拍攝周圍環境,實現全景拍攝。后期這個中心視點成為觀眾的視點,使得觀眾擁有在電影中任意切換視角的選擇權,從而顛覆傳統的影視體驗。目前這兩大核心技術基礎趨于成熟,已成功運用在VR影視的拍攝與制作過程中。

    虛擬現實技術自身的特色決定了其與懸疑、恐怖、科幻、記錄等題材天然有著較高的結合可能性,而在其他一般主題的內容領域難以對用戶產生較大吸引力。同VR游戲領域類似,若無法提供更多具備強吸引力的現象級內容,需求市場將無法實現大的突破。

    虛擬現實技術自身的特色決定了其與懸疑、恐怖、科幻、記錄等題材天然有著較高的結合可能性,而在其他一般主題的內容領域難以對用戶產生較大吸引力。同VR游戲領域類似,若無法提供更多具備強吸引力的現象級內容,需求市場將無法實現大的突破。

    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國虛擬現實(VR)行業市場潛力分析及投資機會研究報告

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