TOYO带您探索元宇宙核心载体VR
什么是云宇宙?
元宇宙(Metaverse)，是人类运用数字技术构建的，由现实世界映射或超越现实世界，可与现实世界交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。
元宇宙：七层产业链，八核心要素
VR / MR / AR硬件是底层核心
硬件是构成元宇宙“七层产业链”并实现“八要素”的核心。实现计算、感知、交互等功能的智能设备和基础硬件是元宇宙产业链的重要载体，硬件技术提供的感知体验和交互特性直接决定元宇宙的吸引力。
VR/MR/AR设备是元宇宙的底层载体，实现人、虚拟世界、真实世界之间没有边界感的互联互通：
VR(虚拟现实)设备是将用户的感知带入由它创建的虚拟世界的设备，实现人与虚拟世界间的沉浸交互;
MR(混合现实)设备在虚拟世界叠加真实世 界信息，实现人、虚拟世界、真实世界间的初步融合;
AR(增强现实)设备是指基于真实世界叠加虚拟世界信息，与MR设备的本质区别在于人与真实世界交互更直接，进而实现更自然的人、虚拟世界、真实世界之间的融合。我们认为设备发展以 VR为基础积累技术，短期看沉浸(VR，重应用)，长期看交互(AR，轻应用)，共筑元宇宙底层核心。
元宇宙进化：三阶段递进，虚拟建设→由虚向实→虚实融合
初期：虚拟建设(现已起步，VR为主，AR尝试)：云计算、AI运算、网络等基础建设高速发展，游戏、影视娱乐、社交等内容不断丰富，硬件载体VR设备率先落地，沉浸感提升并吸引更多用户加入元宇宙，虚拟世界加速建设。这个阶段硬件设备以VR设备为主，AR硬件及初级应用开始出现。
中期：由虚向实(五年维度，MR融合，AR落地)：虚拟世界建设较为丰富，元宇宙在发展上不再局限于单纯以娱乐、社交为主的虚拟世界，而是将反哺真实世界以提高生产效率，元宇宙开始由虚向实：
1)VR发展，并向MR进化实现初步的虚实融合，进而拓展轻办公等丰富应用场景，电商、教育、旅游等基础服务业有望进驻元宇宙;VR设备亦持续增强沉浸感且市场需求不断提升，VR/MR设备用户规模、使用时长、用户粘性将明显提升;
2)AR在VR基础上发展，并真实落地(社交、健康、时尚、交互等方面)，轻薄化日常佩戴AR设备和粘性需求成为可能。AR可实现更直接、更自然的虚实融合，并且随着基础建设和技术水平不断完善，有望真正消除虚拟和现实间的边界感。
远期：虚实融合(十年维度，VR沉浸，AR常在)：VR成为专家场景，作为生产力工具以拓展更多应用，更强调沉浸式应用场景;AR成为主流场景，覆盖生活各个角落，专注强交互场景。
元宇宙硬件进化：VR->AR，VR务虚，AR向实，初期务虚，由虚入实
虚拟建设阶段：VR设备为主，AR设备初兴。主要目标是构建更真实的虚拟世界，需不断提升硬件载体VR设备的沉浸感、舒适感，同时注重佩戴轻量化和算力。
由虚向实阶段：MR设备趋势明确，AR设备切实落地。目标是将虚拟与现实初步融合，VR设备在追求更高沉浸感的同时，添加虚拟显示的真实世界信息，实现虚拟与现实初步融合，进化为MR设备。
虚实融合阶段：VR设备深入元宇宙(强沉浸)，AR设备联通元宇宙(常交互)。目标是进一步提高生产效率，VR设备聚焦强沉浸场景，成为元宇宙重度沉浸式终端 。
当前VR相对AR：全沉浸体验，“游戏+直播+影视”，场景相对明确
从使用视角来看，VR设备以虚拟信息为主，重点追求全沉浸体验。用户佩戴VR设备时，主要接受设备创建的虚拟世界信息，达到完全沉浸的效果，AR设备以现实世界叠加虚拟信息为主，重点追求交互性，沉浸式体验效果较弱。
从现有场景来看，VR设备聚焦于游戏、影视，AR主要用于提升效率，落地场景尚需探索。
当前VR相对AR：硬件技术率先落地，全虚拟成像，光学系统相对简单
VR率先落地，透光性需求导致AR设计难度较VR更大。VR设备中，用户视角完全为虚拟信息，显示系统与成像系统间的匹配难度相对较低;而AR设备中，用户视角则需在真实世界信息上叠加虚拟信息，因此在光学方案设计上需实现高透光性，进而对硬件参数要求更高。
总体而言，当前VR设备较AR设备技术成熟度更高。
VR设备未来：更轻更快更耐用，前期发力沉浸感，后期升级交互性
1. 舒适性：更轻(重量)、更快(时延)、更耐用(续航)。重量：当前VR设备普遍在300g以上，重量主要集中在光学透镜、电池、结构件上，合计占比接近90%，预计光学透镜将向更轻更薄方向升级，电池容量密度将进一步提升，结构件将更紧凑，用料更少，采用更轻量材料;时延：主要为计算时延和网络时延，更高算力的芯片、更高效率的算法有望降低计算时延，而带宽升级、网络速率提升可改善网络时延;续航：需要在计算、显示、电池上改善，芯片能耗比提升、显示材质优化、电池容量密度提升可延长设备续航;
2. 沉浸感：光学升级、显示升级、音频升级。光学：当前视场角约100°，视角分辨率(PPD)仅20，距离人眼舒适的理想状态(视场角150°以上，PPD大于60)仍有较大差距，光学方案有望从目前的菲涅尔透镜往折叠光路升级;显示：当前刷新率约90-120Hz，像素密度(PPI)约1000，距离人眼舒适的理想状态(刷新率120Hz以上，PPI超2000)仍有较大差距，显示方案预计从目前的Fast LCD向Micro OLED、Mini/Micro LED升级;音频：目前可支持空间音频但延迟较高(百毫秒量级)，未来不仅要降低延迟，亦需补充主动降噪、自适应均衡等功能。
3. 交互性：人机交互更自然，联动交互更多元，端云交互更实用。人机交互：当前采用头显&手柄6自由度(DoF)方案，但操作复杂、便携性差，预计将向眼动追踪、手势识别等升级;联动交互：当前以VR设备与其他显示设备投屏为主，预计未来将与手表/手环、智能汽车、手套等产生丰富联动，拓展更多元应用领域;端云交互：本地化处理的VR仍然有局限性，包括渲染能力弱、功耗与算力难以平衡、续航短等，未来实时渲染和数据处理所需的GPU庞大算力将由云端或者MEC边缘云完成，就近完成渲染处理后进行下发，凭借高速稳定的网络降低传输造成的时延，实现进一步的端云交互。
VR设备未来发展趋势上，前期将更聚焦沉浸感，后期则更关注交互性。VR设备是元宇宙初期虚拟建设阶段的硬件载体，核心功能是创造沉浸感极强、足够真实的虚拟世界，只有足够沉浸才能吸引更多用户加入元宇宙，因此我们认为VR设备在发展前期将聚焦于沉浸感提升;而为实现更丰富多元的应用和内容，则需要在交互上不断改善提升，因此我们认为VR设备在发展后期会更关注交互性的优化，完善虚拟世界建设。
东佑达
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