虛擬現實與HMD硬件組成及分類盤點

　　1、VR/AR硬件分類

　　目前比較常規VR/AR設備套組由以下4種組成：頭戴式顯示設備；主機系統；追蹤系統；控制器。

　　1）頭戴式顯示設備（HMD）：這是大家最熟悉的，俗稱虛擬現實眼鏡，它是一種硬件設備，放在用戶眼前，讓用戶看到AR或VR效果。比如三星Gear VR和Facebook Oculus Rift。

　　2）主機系統：主機系統是指為HMD提供各種功能保證的設備，比如智能手機、PC等。主機系統決定了HMD設備的智能化和自動化程度。目前的VR、AR廠商也非常樂于與主機系統廠商合作，比如Oculus與PC品牌廠商合作推出的“Ready PC Program”項目、華碩和Alienware的幾款高端PC產品已經獲得了Oculus的認證，可全面支持Oculus Rift。

　　3）追蹤系統：追蹤系統一般作為HMD的外設，當然也可以被整合到設備中去。一般包括內置傳感器、陀螺儀和磁力計。追蹤系統是通過捕捉用戶運動來創造一種沉浸式的體驗，比如你帶著HMD設備抬頭，那屏幕畫面就可以通過接受追蹤系統發送的信號把畫面轉化為天空。

　　4）控制器：一般作為手持設備出現，通過它可以讓用戶追蹤自己的動作和手勢。比如Oculus Touch、三星的Gear VR Rink。

　　2、HMD硬件組成

　　HMD硬件由顯示屏、處理器、傳感器、攝像機、無線、存儲、電池、鏡片組成。

　　1）顯示屏：大多數HMD設備都有一至二塊屏幕，主要用4K UHD或者更高的分辨率屏幕。分離式HMD設備屏幕多采用OLED，而整合式HMD用的是微投影技術。

　　分辨率：高分辨率的屏幕無意會強化VR/AR的體驗感，因此UHD顯示面板的市場需求在VR爆發后應該會有大幅增長。

　　OLED：OLED與LCD相比有更多的優勢，比如刷新率更快，延遲度更低，這就保證用戶不會在使用過程中暈屏。PlayStation VR和Facebook Oculus都采用的是OLED屏幕。

　　微投影技術：微投影在AR設備中是使用的最廣泛的。Google glass采用的就是微投影技術，未來的AR設備也將廣泛采用這項技術。因此，對于微投影模塊廠商是一個新的機遇。

　　2）處理器：與擁有主機系統的分離式HMD不同，HMD整機是需要內置處理器的。特別是對于刷新率要求很高的VR/AR設備來說，高性能的CPU、GPU、HPU（全息處理器）顯得格外重要。

　　3）傳感器：傳感器在HMD設備中的目的就是追蹤用戶眼部、頭部的運動，將信息反饋給處理器，然后進行圖像的刷新。它在VR/AR體驗中是至關重要的，因為只有讓延遲度降低，才能為用戶提供真實的沉浸式的感覺。目前用于追蹤動作的傳感器包括：FOV深度傳感器、攝像頭、陀螺儀、加速計、磁力計和近距離傳感器等。當前，每家VR硬件廠商都在使用自己的技術，索尼使用PlayStation攝像頭作為定位追蹤器，而Vive和Oculus也在使用自己的技術。

　　4）攝像機：一些HMD設備通過前置攝像頭進行拍照、位置追蹤和環境映射，另一些則采用內部攝像頭來感知環境和周圍目標。

　　5）無線連接：HMD和控制器之間采用的是無線連接技術。但由于圖像的高分辨率和高刷新率，HMD和PC/游戲機之間的無線連接還有諸多技術故障需要克服。

　　6）存儲/電池：內存主要用于存儲/緩存VR/AR圖像和視頻，而VR/AR使用較高分辨率的內容，因此對內存的要求較高。至于電池，對于整合式HMD設備尤為重要，你總不希望游戲打到一半沒電了吧。

　　7）鏡片：滑配式和分離式HMD設備廣泛均采用非球面鏡片，它們擁有較短的焦距，與其他鏡片相比擁有更高的放大率和更廣的視野。Oculus Rift、HTC Vive和PlayStation VR采用的都是非球面鏡片。

　　3、HMD廠商、材料成本和銷售價格

　　1）滑配式HMD設備

　　滑配式是目前最初級的HMD設備，只要一部智能手機，就可以把2D變為3DVR現實。

　　廠商：谷歌Carboard、三星Gear VR

　　谷歌Carboard：目前最廉價的VR硬件產品。不過和其他配備動作追蹤傳感器的設備而言，體驗也較差。作為一款入門產品，推薦給想初步體驗VR的用戶。

　　三星GearVR：由三星和Oculus聯合開發。雖然工作原理與谷歌Carboard類似，但Gear VR的效果更出色，配備了內置的追蹤傳感器，先進的3D鏡片和塑料殼。

　　材料成本：高盛預計，類似于三星Gear VR的滑配式HMD設備的材料成本在80美元至90美元之間。

　　平均銷售價格：最新版本的三星Gear VR（2015年第三季度推出）目前售價99美元。以此作為基準，高盛認為滑配式HMD設備的平均銷售價格約為100美元。

　　2）分離式HMD設備

　　分離式HMD設備較滑配式HMD設備復雜，內置多種電子零部件。兩者的主要不同是，分離式HMD設備擁有自己的顯示屏，也可能配備自己的處理器，提供簡單計算能力。

　　雖然分離式HMD設備不能獨立于主機系統而工作，但卻為VR市場創造了新的機會，因為主機系統已不再局限于智能手機，PC和視頻游戲機也能用于提供VR體驗?？傊?，分離式HMD設備能提供高質量的VR體驗。

　　廠商：Facebook Oculus Rift、HTC Vive、PlayStation VR

　　Facebook Oculus Rift：Oculus Rift依賴于主機系統（PC）作為主要計算平臺。特別之處在于其定位傳感器，由至少40個IR LED和一個單獨的攝像站組成。這套追蹤系統的工作機制是：由LED發出紅外線，而攝像站（位于房間的一角）能感知IR光線的變化。由于LED面對不同的方向，不僅用戶的位置能夠被感知，用戶的方向也能被感知。

　　HTC Vive：由HTC和Valve聯合開發。由于主要面向游戲玩家，HTC Vive也采用了與Oculus Rift類似的高分屏?？刂破鞫ㄎ幌到yLighthouse采用的是Valve的專利，它不需要借助攝像頭，而是靠激光和光敏傳感器來確定運動物體的位置，也就是說HTC Vive允許用戶在一定范圍內走動。這是它與另外兩大頭顯Oculus Rift 和PS VR的最大區別。

　　索尼PlayStation VR：主機系統是PlayStation 4游戲主機。PS VR的追蹤系統基于PlayStation攝像頭和HMD設備商的LED燈。為了提高輸入信號的質量，索尼把數字信號處理單元轉移入PU（處理器單元）盒中。這可以更好地處理來自游戲主機的數字信號，然后發送給HMD設備和電視機。

　　材料成本：高盛預計，分離式HMD設備的材料成本在350美元至500美元之間。其中，Oculus Rift為500美元，HTC Vive為400美元，而PlayStation VR為350美元。

　　平均銷售價格：Oculus已經表示，將以材料成本價格出售Oculus Rift。因此高盛認為，平均銷售價格將與我們預期的材料成本一致，即350美元至500美元。

　　3）整合式HMD設備

　　整合式HMD設備擁有強大的計算能力和追蹤系統。當前，整合式HMD設備主要為AR HMD。作為一款獨立的計算設備，整合式HMD設備將配備一整套零部件，價格甚至高于普通PC。VR/AR數字信號所需計算能力遠超傳統的2G圖形。

　　廠商：微軟HoloLens

　　微軟HoloLens：HoloLens的三大主要零部件是處理器、顯示屏和攝像頭。有報道稱，HoloLens采用英特爾最強大的處理器Atom Cherry Trail，擁有2.7GHz的主頻，支持無線充電。再加上GPU和HPU，導致微軟HoloLens的成本較高，相信短期內不可能獲得規模經濟。至于顯示屏，微軟使用了2個HD微投影系統來確保鏡片透明。谷歌眼鏡使用的是LCos顯示模塊，相信微軟HoloLens也采用同樣的模塊。此外，HoloLens至少擁有7個攝像頭來追蹤用戶動作，感知周圍環境。

　　材料成本：微軟HoloLens將采用三個處理單元，合計成本約為375美元。而整體HoloLens的材料成本預計為1500美元。

　　平均銷售價格：以微軟HoloLens為基準，高盛預計整合式AR HMD設備的平均銷售價格約為1500美元。