VR行业专题研究:Pico & Quest VR拆机对比分析

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(报告出品方:方正证券

一.整体外观:电池后置成趋势,关注“手势识别化”

Pico&Quest整体外观:主要差异在“电池位置”

主体部分和定位方案一致:Oculus Quest2和Pico Neo3同样由头戴主机和两只手柄组成,定位方案也是摄像头捕捉手柄的追踪光环。 整体构成:头戴主机+左右手柄 。头戴主机:包括输入设备(摄像头、麦克风)、输出设备(屏幕、镜片、麦克风)、内部运算、蓄电锂电池等。 手柄:Pico Neo3单手柄2节五号电池,Quest2单手柄1节五号电池。手柄包括追踪光环、遥杆(方向)、按键(功能)、扳机(确认)、侧按键(抓取),手柄内有干电池仓。 增加散热口,电池后置:Pico Neo3前盖相比Quest2额外增加了一个散热口帮助散热,同时电池后置也是两者在外观上的明显差异。

Pico&Quest面罩:Pico相对更加宽大,可戴眼镜佩戴

Pico Neo 3的面罩设计更加宽大,配搭舒适度 更高。和Quest 2相比上端凹口更宽、更浅(弧 度更小)。 近视用户实际使用时可以正常佩戴眼镜。Neo 3深度7.5cm,长度17.7cm,面罩两侧也为镜 腿预留了专门的空间,保证佩戴的舒适性。 近视用户同时还可以采用其它的方案使用VR一 体机,这部分将在下一章具体展开。

Pico&Quest电池:Pico后置方案前部更轻,整体平衡

主机更轻:Pico Neo3将电池移出主机,通过连接线置于脑后位置,因此虽然整体重量与Quest2接近,但正面主机重量只有440g(官方395g),后部220g,脑后重量的平衡,能显著降低面部和鼻部压力。电池容量更大:外移后的电池包减重需求弱,Pico Neo3配备5300mAh电池,相比Quest2的3640mAh多出近50%。

Pico手柄:行业暂时采用“追踪光环配合头显摄像头”

手柄主体部分:由面板上的摇杆、两个功能按键,侧按键和正面板机组成。手柄追踪光环:环绕手柄换装部分外侧,使用时可发出难以观测的弱光,暂时是一种通用的识别方案。手柄内部具有陀螺仪传感器,辅助视觉定位方案。

未来趋势:“后置电池”获得更多VR头显采用

后置电池方案显著提高佩戴舒适度,实际佩戴时,Quest2所采用的前置电池的方案导致主机有明显的下坠,产生视觉效果不清晰,眼部、额头承受压力的不良体验。同时减少一体机的减重要求,为更大的电池容量提供设计上的基础。 后置电池方案成为主流设计方案。22年后上市的一体机中后置电池的设计方案成为主流的选择。

二.光学结构:决定头盔厚度,关注“Pancake化”

影响头盔厚度的因素:“光学方案”决定厚度

目前在VR一体机上使用的光学成像方案主要有三种,分别是非球面透镜、菲涅尔透镜和反射折射透镜(Pankcake方案)。 1)非球面透镜:其特点是低散光,但需要使用更大的显示屏幕和更厚的光学元件,导致设备非常笨重;2)菲涅尔透镜:在反射折射透镜与非球面透镜之间的这种解决方案,散光的问题可能会导致低对比度和分辨率的降低;成像距离在40mm左右;3)反射折射透镜(Pancake方案):Pancake方案的成像距离极大的缩短,使得VR设备变得更加轻巧,但同时其光效显著的受到影响,对屏幕亮度有更高的要求(需要采用发光能力更强的屏幕方案),成像距离缩短到24mm。

显示屏幕:Pancake方案下“显示屏发光亮度将提升”

ancake方案下屏幕需要更强亮度:目前市面上大多数VR眼镜多使用LCD屏幕,依靠背光源照亮像素,尤其在高环境光的环境下,所以其亮度较低,通常只有500nit左右;由于Pancake光学方案,光线需要经过多次折射才能实现显示屏和镜头距离更低情况下,达到同样的进入人眼的面积。因此光利用率通常较低,仅为10-20%,LCD屏幕亮度可能无法满足该方案。采用Pancake光学方案需要更强发光亮度的屏幕如Micro OLED、Mini-LED等。

Pico&Quest瞳距调节:齿轮上下啮合的三档调节

Pico Neo 3和Quest 2在瞳距上都采用了3档的齿轮啮合的手动调节方案。Neo 3的瞳距分别为58mm、63.5mm、69mm,Quest 2的瞳距分别为58mm、63mm、68mm。市面上还有无极调节的瞳距调节方案,即在规定范围内的任意大小均可使用,其中创维数字PANCAKE1支持59-68mm的无极调节,arpara AIO 5k支持56-72mm的无极调节。

苹果:曾公开自动瞳距调节专利

美国专利商标局于2020年8月27日公开的一项专利显示,苹果具备透镜模组自适应调节的专利。该专利基于测量用户眼部的相关数据(例如瞳距和视线方向)来控制可调节镜片。控制电路可以将可调节镜片的中心之间的距离与测量得到的瞳距相匹配,并且可以将镜片中心与测量的观察方向对齐。

近视适配:arpata和创维采用屈光度调节方案

除了佩戴镜片和眼镜外,同样也有部分一体机通过屈光度调节的方式支持用户使用。创维数字PANCAKE1可进行0-500度范围的近视屈光度调节,arpara AIO 5K VR可支持远视眼100度到近视眼500度范围的屈光度调节。

声音设备:外设耳机可提高声音体验

外设耳机方案可满足对声音要求更高的用户的需求。Quest 2和Neo 3目前扬声器音质、响度上仍有提高空间。 罗技推出一款价值 99 美元的音频配件“Chorus”,旨在为 Quest 2 提供离耳式扬声器,提高Quest2 的音频质量,离耳式耳机设计在支持VR设备声音输出的同时接受周遭环境音,避免出现意外伤害。

未来趋势:头显的清晰度分辨率仍需提高

如何计算VR头显清晰度?头显PPD = 单眼分辨率/视 场角。头显清晰度原理与VR视频清晰度计算原理相 同,均为衡量单位面积所具有的像素量。 以Pico Neo 3为例:Pico Neo 3屏幕双眼分辨率为 3664*1920,单眼分辨率为1832*1832,视场角为 98°。根据前文所述的原理计算,Pico Neo 3的PPD = 1832/98 = 19,其1°单位视线范围内的像素量 =π*(PPD / 2)2 = 274。 Oculus Quest 2双眼分辨率与Pico Neo 3相同,视 场角为101°,PPD = 1832/101 = 18,略低于Pico Neo 3。

三.核心零件:“芯片&摄像头”决定AR性能,关注“MR化”

Pico&Quest整体对比:主要差异在紧凑程度

拆机后观察到的主机内部来看,Neo 3和Quest 2在布局上非常类似。中部是一个风扇散热器;散热器下方是一体机的主板;摄像头分布在四个角落。相比较而言,Quest2 多了保护杠,且拥有一块银色金属材料固定件,更加紧凑,但是重量也相应提升。

Quest 2的在散热上有更多准备。由于Quest 2的电池放置于头显外壳内侧,与主机距离较近,散热负担重。因此其采用导热性更好的金属片面板提高散热性能,同时散热风扇中Quest2的散射器采用扇形结构,更有利于散热。

主板对比:均采用主流高端VR芯片骁龙XR2

尺寸数据:Pico Neo3主板长度为98mm,宽度为44mm;Quest2主板长度为96mm,宽度为36mm。

主控芯片方案:高通于2019年12月推出的骁龙XR2是目前主流VR一体机芯片。 从视频解码看其性能:骁龙XR2最高支持8K@60fps与4K@120fps的视频解码

摄像头:采用四黑白摄像头,有望提升“数量和色彩”

Neo 3和Quest 2头戴主机上均装有 四个追踪摄像头,但均为黑白摄像 头,未来有望升级更新为彩色摄像 头或者更多摄像头。

未来趋势:彩色摄像头支持一体机AR化的进一步发展

预计未来上市产品将支持彩色透视功能,即配备彩色摄像头支持AR功能。未来的MR产品将真实世界和虚拟世界融合在一起,需要通过摄像头将真实世界捕捉进去,这就需要采用彩色摄像头,进而与虚拟世界用类似的色彩融合在一起。

无手柄全身追踪方案:目前摄像头布置仅能实现前方的肢体动作捕捉,即手势识别方案。通过摄像头对手部空间位置信息进行捕捉,在获取其位置、形状等信息后对其进行建模,处理后从一体机屏幕中显示具体位置。未来在摄像头能够实现身体下方包括脚部、腿部视觉信息获取的情况下,即可通过相同的技术手段实现无手柄的全身追踪方案。

四.带宽测速:VR直播兴起,带宽充足

VR内容的带宽需求分析框架

VR内容体验网络传输速率的需求主要受视频清晰度、可视角度、帧率、2D/3D以及码率等因素的影响。 清晰度:视频清晰度越高,每帧总像素数也就越高,对带宽的需求也就越高。视场角:在同清晰度条件下,高视场角视频相较低视场角视频画面更多,其文件大小也更多,对带宽的需求提高。 帧率:帧率则是指一个视频播放时,每秒钟播放的画面数,主要影响视频的流畅度。fps(framepersecond)为其单位,30fps、60fps为各类视频常用帧率格式。根据定义,60fps的视频相较于30fps的视频每秒显示的图像数多出一倍,因此60fps的视频相较于30fps的视频文件大小也约为两倍的关系,对带宽的要求也约为两倍。 2D/3D:VR视频存在2D/3D视频的区别。在现实中,人的双眼因存在间距,左右眼所捕捉的画面并不相同,存在视差。在观看2D视频时,双眼看到的都是同一画面,画面立体感弱,而3D成像则更具立体感。3D VR相机需模拟双眼间距,分配不同的摄像头分别记录两眼所看到的不同内容。因此其形成的视频文件大小也较2D视频约为两倍,对带宽的需求也约为两倍。码率:视频码率即数据传输时单位时间传送的数据位数,一般单位是kbps。码率主要受视频源文件大小与后期编码技术影响,码率越大,对带宽的需求也就越高。 其他:此外,VR对带宽的需求也受色深等因素的影响。

VR演唱之后,开启VR才艺直播

Pico VR直播发展现状:处于加速迭代阶段。 2022年4月4日,Pico专属应用“Pico视频”上线,但其功能与内容均较为局限,页面较简单,相较现今发展成熟的视频软件,Pico视频仍有极大提升空间。

实测:25Mbs带宽已满足Pico VR直播

经过测算,Pico视频直播以及Go Now视频直播的带宽占用分别在20Mbps、35Mbps左右。我国移动网络的服务能力已经能够较好满足VR视频和直播的带宽要求:根据中国信通院数据,2022年第一季度,我国5G网络的平均下载速率已达304.8Mbps,Wi-Fi的平均下载速率已达179.7Mbps,4G网络平均的下载速率已达27.8Mbps,均达到了VR视频和直播的基本要求。

Pico VR 直播对带宽的优化基础:火山引擎

云技术商可通过视频处理与编解码等技术,压缩视频文件,降低视频所需码率,以节省VR传输带宽。编解码技术旨在在有限的带宽条件下传输更高质量的视频,H.265是目前主流的视频编码技术。 火山引擎为Pico提供技术支持,近期将推出完整的H.266的视频解决方案。 2022年2月,字节跳动火山引擎首次公开其视频云服务产品矩阵,覆盖视频直播、点播、实时音视频、云游戏和云渲染等全链路产品。此外,火山引擎也针对VR应用场景做出了专门的优化,H.266相较于H.265有30%-50%的码率优化,部分场景下可达70%。H.266的使用将大幅降低超高清视频应用上的门槛,在受限的网络条件下提升用户视频体验。

报告节选:

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详见报告原文。   

精选报告来源:【未来智库】。

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