2.1　硬件

2.1.1　VR/AR：VR/AR是元宇宙从概念走向现实的必经阶段

VR（Virtual Reality）与AR（Augemented Reality）互相竞争、互相成就。AR由于需要在用户真实视觉场景中构造出虚拟三维物体，本身就带有一定的VR色彩，因而AR与VR常统一为VR/AR概念一并进行讨论，此外我们看到苹果预计在2022年底发布的产品有可能也是一款融合类的产品。如图2-6所示，两者的区别主要体现在：

（1）两者的目的不同。VR的目的是提供一个完全的虚拟化三维空间，令用户深度沉浸其中。AR的目的是为用户在真实环境下提供辅助性虚拟物体，本质只是对用户视野内现实世界的延伸。

（2）两者的实现方式不同。现有的主流VR头显技术通过用户定位，利用双目视差分别为用户左右眼提供不同的显示画面，已达到欺骗视觉中枢制造幻象的目的。相比之下，AR技术则通过测量用户与真实场景中物体的距离并重构，实现虚拟物体与现实场景的交互。

（3）两者的技术痛点不同。VR的关键在于如何通过定位与虚拟场景渲染实现用户“以假乱真”的沉浸体验，目前的应用瓶颈在定位精度、传输速度和本地化的数据处理能力。AR的关键是如何通过在虚拟环境里重构现实世界的物体已实现“现实一虚拟”交互，目前的技术瓶颈主要在算法和算力上。

（4）两者的服务对象不同。VR产品经过多年发展，已逐步进入商品化流程，目前零售产品报价为500—4000元，面向终端toC消费者。AR产品仍然处于发展的初期，相关新品的报价为20000—50000元，主要面向特定企业级用户预订，个人用户使用相对较少，大家简单一些理解就是透明的是AR设备，不透明的是VR设备。

虽然VR、AR存在明显的差异，但它们并非完全独立的技术。VR和AR在互相竞争的同时，也在互相成就。VR利用计算机生成的图像完全取代现实世界，AR则将计算机生成的图像添加到用户周遭环境中。但最终两种技术的竞争将会模糊化，同一设备可以两种技术兼而有之，这也是为什么苹果预计发布相关二合一产品的原因所在。

从VR与AR的区别我们不难发现VR本质上是更先进的媒体形式，而AR却是强大的计算平台。VR主要应用于游戏、娱乐方面，如同将游戏机放在眼前；而游戏、娱乐仅仅是AR应用的子集，未来AR在医疗、工业、教育、零售等市场有巨大的发展潜力。

按照技术成熟度曲线拟合，VR/AR产业当前已走出泡沬破火低谷期，位于稳步爬升复苏期。技术成熟度曲线（The Hype Cycle）专门用以拟合与描述新技术的发展阶段，曲线横轴是技术随着时间的推移的成熟度，纵轴则是技术的曝光度/业界的关注度。技术成熟度曲线能够揭示新技术的发展规律，我们以此将VR/AR产业分为五大发展阶段：

（1）技术萌芽期（1968—2012年）：VR/AR新技术被提出并开始逐步进入大众视野。1968年，美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan组织开发首个计算机图形驱动的头盔显示器及头部追踪系统。

（2）期望膨胀期（2012—2016年）：大众企业/研究机构开始仓促进入VR/AR领域，意图抓住新的增长点以占领先机，VR/AR设备大量涌现。2012年，谷歌推出Google Glass的第一代眼镜产品。2014年，Facebook以20亿美元收购Oculus并推出VR头盔。2014年，VR/AR概念进入市场视野，被认为是替代智能手机的下一代通用计算平台。Facebook、微软先后进入VR/AR领域，Sony、三星、HTC等多家大厂也推出相关硬件产品。2015—2016年，VR/AR市场热度达到高点，2016年是产业元年，Sony、HTC、Oculus推出第一代面向大众消费市场VR终端“三剑客”（PS VR、HTC Vive、Oculus Rift）。谷歌以5亿美元投资MagicLeap。Microsoft推出面向垂直行业市场的AR终端Holdens。

（3）低谷期（2016—2019年）：受限于商业模式仍不明晰，网络、硬件及内容的瓶颈均未突破，人们逐渐修正对VR/AR“光明前景”的到达预期，资本市场热度下降、收紧投资，VR/AR行业退潮、进入寒冬。市场中缺乏竞争力的企业失去资本造血，留存企业积蓄力量、韬光养晦。直到2019年起Oculiis、HTC、Valve、华为、Microsoft等密集发布新一代硬件产品，我们认为当时最主要的原因是相关产品的技术能力还不够成熟，另外当时出现了消费者定位不够明确，用户培养时间不足等问题。

（4）复苏期（2019年至今）：基于第一波产品的失败经验教训，新技术逐步改进、产业链趋于成熟，产品体验及性价比明显提升。2019年底随着全球5G正式展开部署，VR/AR作为5G核心的商业场景重新被认识及重视，行业重回升势；同年Qculiis Quest发售，VR游戏《Beat Saber》全球销量超100万份。2020年，VR/AR行业产业链各环节成熟度提升，叠加疫情推动居家需求上升，以Facebook发布的Qculus Quest2为代表的消费级VR设备需求增长强劲，爆款VR游戏《Half-Life：Alyx》引爆行业。2020年，VR/AR产业投融资活跃，金额及数量均回到2016年的高点水平。

（5）生产稳定期：VR/AR新技术的性能/效果最终能满足消费者需求时，将进入实质的普及生产阶段。对照VR/AR产业的五大沉浸阶段，2016年、2019年、2021年是三大关键时间节点。中国信通院《虚拟（增强）现实白皮书（2017年）》参考国际上自动驾驶汽车智能化程度分级将虚拟现实技术发展划分为五大发展阶段，不同发展阶段对应相应沉浸体验层次：0——无沉浸、1——初级沉浸（2015—2017）、2——部分沉浸（2018—2020）、3——深度沉浸（2021—2025）、4——完全沉浸（2026—2030）。目前，VR/AR产业正处于部分沉浸期，此阶段的主要技术指标表现为1.5K—2K单眼分辨率、100—120度视场角、百兆码率、20毫秒MTP时延、4K/90帧率渲染处理能力、Inside-Out的追踪定位与沉浸声的声音交互等。对照VR/AR产业的五大沉浸阶段，2016年、2019年、2021年恰好落入初级沉浸期、部分沉浸期、深度沉浸期。2016年，VR/AR产业的火热昙花一现归于泡沬，主要系技术发展仍处于初级沉浸阶段，产品体验无法为大众所接受。2019年，VR/AR硬件体验持续进步，Oculiis Quest、Valve Index等提升消费级VR的市场热度。2021年，系虚拟现实沉浸体验深度沉浸期的开局之年，各项技术指标均得到跨越式提升。2021年将成为VR/AR“产业规模化元年”：从产业发展进程来看，技术发展驱动市场渗透率加速提高，VR/AR产业正跨越低谷迎来复苏，关键标志是硬件市场渗透率大幅增长；从国内外投融资环境来看，国内外VR/AR资本热度回归且流向更加理性，国内政策大力引导产业规模化发展，意味着行业玩家有动力且有资源扩充产能（见表2-2）。

表2-2　虚拟（增强）现实沉浸体验等级以及参数

元宇宙旨在构建一个持久的虚拟共享空间，同时依然能够保持对现实世界的感知和体验。在元宇宙的构建过程中，沉浸式设备必将作为必要的交互手段。

沉浸式交互设备包括VR设备、AR设备以及脑机接口设备等。其中，VR/AR设备相对成熟、已经能够应用于部分商业场景，如3D电影、3D演唱会、模拟驾驶训练、线上虚拟旅游等。然而，仅仅依靠VR/AR设备远远无法达到完全理想的Metaverse元宇宙，尚无法为用户提供顺畅无阻、稳定持久及虚拟共享的大规模交互与共享体验。VR/AR终端复杂沉重，只能赋予人们局部感官的超现实体验，并不能实现所有感官的共享与交互，脑机接口技术（Brain-Computer Interface，BCI）因此脱颖而出。脑机接口技术是指通过人脑与其他电子设备之间建立直接的信号通道，从而绕开语言和肢体的方式实现与电子设备的交互。由于人类的所有感官最终都是通过将信号传递到大脑才形成的，如果通过脑机接口技术，原则上将能够通过刺激大脑对应区域从而完全模拟所有的感官体验。相比于VR/AR设备，直接与人类大脑皮层相连的脑机接口更有可能成为未来元宇宙时代中玩家与虚拟世界之间交互的最佳设备。

Metaverse从概念走向现实，VR/AR是必经阶段。一定程度上，VR/AR是Metaverse的技术基础。Metaverse是一个共享的虚拟空间，允许个人与数位环境中的其他用户进行互动，让人们可以以具体的虚拟形象存在其中，就如同活在与现实世界平行的世界。VR/AR技术将塑造网络呈现的新形态，VR技术将让用户在虚拟的网络世界中获得更加真实、具体化的体验，使虚拟世界与真实世界的运行模式更加相似；AR技术则可以将虚拟世界与现实融合得更紧密。

全球VR/AR市场规模已近千亿元，未来五年CAGR达到54%。据IDC等机构统计，2020年全球VR/AR市场规模约为900亿元，其中VR市场规模620亿元，AR市场规模280亿元。中国信通院预测全球虚拟（增强）现实产业规模2020—2024年的年均增长率约为54%，其中VR增速约45%，AR增速约66%，2024年两者市场规模接近，均达到2400亿元（见图2-7）。

为什么是由VR/AR开启，而非区块链、人工智能等革命性计算机技术。云计算、人工智能、大数据、区块链等计算机技术都需要依托其他产品而存在，其存在是为了补充强化其他产品，如更快捷、易用、强大的服务器，更聪明、智能的电子设备，更高效、准确的信息分析系统，更不易篡改的信息记录系统等。当前，所有未来的主要前沿计算机技术中只有VR/AR拥有“全新且独立的产品形态”，不需要依附于其他物品对象而存在。VR/AR将是继PC电脑、智能手机之后的下一代消费级计算机科技产品，其产品形态将会遵循类似从PC电脑（VR/AR头戴式显示器，简称“头显”）到智能手机（智能VR/AR眼镜）的发展路线。

2020年，VR/AR出货量增长显著，VR/AR产业发展按下加速键，已进入产业化放量增长阶段。2020年因新冠肺炎疫情造成的社交隔离激发了VR游戏、虚拟会议、AR测温等需求崛起，Steam平台VR活跃用户翻倍增长，虚拟会议，云端展览案例层出不穷。较之2018—2020年相对平缓的终端出货量，随着Facebook Quest2、微软Hololens2等标杆VR/AR终端迭代发售、电信运营商虚拟现实终端的发展推广，以及平均售价从当前2500/9700元进一步下降，2021—2022年VR/AR终端规模上量、显著增长。依据陀螺研究院报告显示，2020年VR头显全球出货量达670万台（yoy+72.0%）；AR眼镜全球出货量达40万台（yoy+33.3%）；VR/AR全球出货量将持续高速增长，预计到2022年VR/AR全球出货量将分别达1800/140万台（见图2-8、图2-9）。

凭借消费级硬件产品、VR游戏逐步向C端市场渗透。（1）标杆VR头显Oculns Quest2在2020年完成迭代，同期销量超一代5倍以上，Quest热销促进了VR内容消费的繁荣，Quest平台累计销售收入超1.5亿美元，超60款VR游戏收入达100万美元。据Facebook Reality Labs副总裁Andrew Bosworth称，Oculus Quest2发售半年时间内累计销量就已经超过历代Oculus VR头显总和。据SuperData统计，Oculus Quest2在2020Q4单季度销量达109.8万台；RecRoom根据新增用户数预测2020Q4单季度销量为200万—300万台。假设2021Q1—2021Q3单季度销量维持100万台，Q4旺季销量200万台，得到2021年Oculus Quest2保守预计销量500万台；假设2021Q1—2021Q3单季度销量维持200万台，Q4旺季销量400万台，得到2021年QculusQuest2乐观预计销量900万台。综上所述，Oculus QueSt2在2021全年销量有望达到500万—900万台（见图2-10、图2-11）。（2）《Half-Life：Alyx》VR游戏显著带动Valve Index头显销量，游戏宣布开售后Valve Index头显相继在31个国家售罄。2020年3月，在《Half-Life：Alyx》上线的推动下，steam平台Valve Index占头显设备比重从上月的7.69%增加至11.14%，环比增幅达3.48%。此外，RiftS、HTCVive占比均有所增加。在B端市场，VR同样在教育培训、文化旅游、展览展示等场景展示出强大的商业前景。

AR产业产品形态、价格尚未达消费级水平，仍在B端商业场景落地。2021年预计光波导镜片、MicroLED微显示屏幕良率及量产难题被突破，AR眼镜在功耗、体积、重量、视场角会有大幅的改善及提升，AR眼镜将越来越接近普通眼镜形态。基于AR的远程协作解决方案是AR在B端市场的重要落地场景，AR远程协作可通过AR眼镜或具备AR功能的手机等采集声音音频，并通过无线网络传输到后台协助端进行技术支持，具有低延迟、高画质的优良特性。AR产业进入C端市场尚待时日，须苹果、微软等巨头的推动及产业界共同努力。