2016-2022，VR變了？

VR產(chǎn)品伴隨著元宇宙的火熱再度受人追捧。和上一次火熱相比，VR設備有了很大的變化。整體來看，芯片技術與顯示模塊的升級共同推動了VR設備的進步。

2016年VR設備首次在國內(nèi)消費市場爆火。當時VR眼鏡的出現(xiàn)帶給國內(nèi)消費者一種全新的體驗。我們知道，人之所以能夠看到立體物體，是因為雙眼的間距造成兩眼的觀測視角有細微差別，人類的大腦再將兩眼看到的不同圖像融合，產(chǎn)生出有空間感的立體視覺效果。VR眼鏡就是利用這個原理，用透鏡將不同視角的2D圖像映射到人眼內(nèi)來模擬3D效果。

我們可以依據(jù)VR的實現(xiàn)方式，把設備大致分為三大類：手機盒子，VR頭戴顯示器（PCVR）以及VR一體機。

圖片來源：華經(jīng)情報網(wǎng)

初代VR眼鏡的熱度僅維持了一年左右。很多消費者購買了VR設備，使用一兩次嘗鮮過后就將其束之高閣。用戶不喜歡使用VR產(chǎn)品無外乎幾點原因：卡頓、模糊以及眩暈感強。

這幾個問題在2016年無法得到有效解決。那時的VR眼鏡可歸納為有兩種顯示模式：手機盒子采用的同屏顯示雙眼信息模式，頭戴顯示器與一體機采用交替顯示模式。第一種很好理解，手機屏幕一分為二，通過擋光板與透鏡折射讓單眼看到一半屏幕來實現(xiàn)3D效果。第二種是屏幕上交替顯示左右眼信息，并利用VR設備中的液晶快速偏轉實現(xiàn)兩眼只能看到各自的畫面。也就是說，兩種顯示方法總要在分辨率和刷新率中犧牲一個，這也意味著我們要忍受模糊的畫面或卡頓的使用感覺。據(jù)業(yè)內(nèi)專家分析，要想體驗VR時不頭暈，其幀數(shù)最少需要達到90Hz才勉強能做到，而達到120Hz時，才能完全避免頭暈。另據(jù)神經(jīng)科醫(yī)生分析，在游玩低分辨率游戲的時候，人們更容易出現(xiàn)“暈車感”。2016年的手機普遍采用60Hz的屏幕，分辨率最高也就是1080P，手機盒子用戶“暈VR”在所難免，PCVR用戶也面臨卡頓的問題。

其實無論是卡頓、模糊還是畫面效果導致眩暈，綜合來說就是VR硬件性能不達標。

時過境遷，近兩年元宇宙概念的提出讓VR重新回到大眾視野，最近國內(nèi)外也有多款VR設備上市。市場研究機構Strategy Analyticsz報告中提到了元宇宙設備的發(fā)展，其中AR/VR設備隨著元宇宙的投資增加，將在未來幾年出貨量持續(xù)攀升，到2024年元宇宙設備的市場存量將達到1億。

2022年VR再次火爆的背后，它的硬件有了哪些變化？

芯片技術升級提升便攜與性能

2016年VR眼鏡正處于手機盒子火熱的時代，蘋果剛推出iPhone7，它的CPU為A10+M10協(xié)處理器。安卓方面，2017年初發(fā)布的小米6的SoC采用驍龍835。無論是小米還是iPhone7，播放VR視頻還能撐得住，運行VR游戲則力不從心。而同時代的PCVR，例如HTC Vive、Oculus Rift等需要連接高性能PC，且對顯卡算力需求十分巨大，做不到隨帶隨用。還有以KAT WALK為代表的虛擬跑步機，只能在固定位置使用，成本很高，這種VR設備的主流商業(yè)模式是在商場開設VR體驗館，以租代買，當人們新鮮感過后，逐漸無人問津。

KAT WALK  圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)

2022年的VR已不再是單純的手機“外設”或是PC的“VR顯示器”了，VR一體機概念逐漸流行。大部分產(chǎn)品已經(jīng)自帶SoC，不僅能輕松做到播放VR視頻，還可以運行大型VR游戲。從維深wellsennXR的PICO 4拆解報告我們可以看到，產(chǎn)品整體硬件配置已經(jīng)和同時代手機相當。PICO 4的核心處理器為一顆驍龍XR2 GEN1（SXR2130P），采用7nm工藝，4+4小大小核設計，高性能大核頻率高達2.842GHz，可以支持4K 120Hz顯示和7顆攝像頭并發(fā)工作。此外這顆SoC采用CPU與RAM堆疊的方式，有效降低DDR CL的延時。

PICO 4  圖片來源：PICO官網(wǎng)

同樣使用驍龍XR2系列芯片的還有Meta公司（原Facebook）的產(chǎn)品Oculus Quest 2與Quest Pro。作為元宇宙概念的提出者，Meta表示這顆SoC經(jīng)過了定制級優(yōu)化，擁有更加的散熱和處理性能。作為高端機型，Quest Pro配備了12GB運行內(nèi)存、256GB存儲和10個高分辨率傳感器。

高性能處理器帶來的不僅是更高清、更流暢的畫面，還能有效提高設備的靈活性。

從VR設備的首次爆火至今，高端芯片制程從16nm來到了3nm左右，這也意味著同樣性能的芯片體積更小。此外，藍牙、WIFI、射頻、MCU等芯片的搭載更是增加了設備整體的靈活性。2022年的VR一體機既擁有了當年PCVR的高品質(zhì)畫面，也擁有了如手機盒子一樣的便攜性，我們進入VR世界的大門不再局限于室內(nèi)一隅，只要設備在手，隨時可以沉浸其中。

顯示模塊全面升級

芯片提升的性能，需要優(yōu)質(zhì)的屏幕展現(xiàn)。VR屏幕主要有三個參數(shù)決定質(zhì)量：刷新率、分辨率以及視場角。

以2016年最火熱的HTC Vive舉例，它搭載了一塊OLED屏幕，雙眼合并分辨率為2160×1200的2K屏，單眼分辨率為1200×1080，像素密度為447ppi，視場角為110°。HTC Vive的屏幕在2016年已經(jīng)屬于頂尖水平，不過這也是建立在外接PC的基礎上——要求顯卡最低為英偉達 GeForce GTX 970。

HTC Vive  圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)

回頭看今天的VR產(chǎn)品。PICO 4搭載了群創(chuàng)的Fast-LCD屏幕，擁有最高90Hz刷新率，雙眼分辨率達到4K+，單眼分辨率2160×2160，100% SRGB色域覆蓋，像素密度達到了1200ppi，視場角為105°。Meta新產(chǎn)品Quest Pro搭載兩個LCD顯示器，雙眼分辨率3600×1920，單眼分辨率1800×1920，像素密度較前代產(chǎn)品Quest2提高了37%，視場角達到了106°。兩款產(chǎn)品均采用了LCD屏幕，相較于OLED，在亮度上有所提高，也支持更廣的對比度?？梢钥吹?，無論是分辨率，還是像素密度，2022年的產(chǎn)品都較2016年有了大幅提升，視場角也接近當年PCVR的水平，這還是在不依賴外部設備的情況下達到的。

Quest Pro  圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)

除了屏幕的提升，2022年的VR眼鏡中透鏡模組也有所改變。

VR設備最核心的配置是光學顯示模組，即顯示屏和透鏡共同構成的一組光學顯示單元。光學透鏡能修正晶狀體的光源角度，人眼重新讀取后，能達到增大視角、放大畫面、增強立體感的作用，從而讓人感覺身臨其境。

過去VR設備普遍采用菲涅爾透鏡方案，雖然透鏡本身厚度不大，然而其依舊需要較長的光路來讓光線精準的聚焦在眼睛上，這也導致VR眼鏡體積大，重量沉，佩戴體驗不佳。為了解決這類問題，工程師提出了Pancake VR光學方案?；谠摷夹g方案的VR眼鏡，圖像源進入半反半透功能的鏡片之后，光線在鏡片、相位延遲片以及反射式偏振片之間多次折返，最終從反射式偏振片射出。通過此種光學方案，理論上能將VR的體積縮小到菲涅爾透鏡方案的1/4。

涅爾透鏡與Pancake方案對比 圖片來源：Oculus

今年新推出的PICO 4以及Quest Pro都搭載了Pancake模組，不僅設備體積更小，其設備重心更靠近頭部，使用體驗也將提升不少。不過這種模式帶來的問題則是光學效率較低，意味著需要犧牲屏幕亮度，這可能也是兩款產(chǎn)品同時更換更大亮度的LCD屏幕的原因。

總結

2016-2022，VR設備在芯片技術與顯示技術上都有了長足進步。VR一體機也逐漸取代了手機盒子與PCVR的市場地位。當前元宇宙還處于初期發(fā)展階段，相比資本市場對元宇宙以及VR設備的期待，消費市場的熱度還有著不小的差距。隨著元宇宙的普及與VR硬件技術的進步，VR還將實現(xiàn)更多功能。

參考資料

Pancake VR光學方案已成趨勢，16家供應商介紹  https://www.cmpe360.com/p/167377

 XR硬件拆解及BOM成本報告:Pico 4 VR一體機  https://xueqiu.com/8161959142/232219762

芯視佳宣布完成超億元天使+輪融資，加速12吋硅基OLED生產(chǎn)線建設  https://www.eet-china.com/mp/a166977.html

聊一聊 VR虛擬現(xiàn)實（二）：VR眼鏡的分類  https://zhuanlan.zhihu.com/p/31649178