（报告出品方/作者：天风证券，潘暕）
1.虚拟显示产业风起云涌，多家巨头将发布新产品，苹果MR预计年下半年入场
根据工信部的定义，虚拟（增强）现实（VirtualReality,VR/AugmentedReality,AR）指借助近眼显示、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新一代信息通信技术，构建身临其境与虚实融合沉浸体验所涉及的产品和服务。为防止混淆概念，本报告中的虚拟显示指XR（包括虚拟现实VR、增强现实AR、混合现实MR)。
作为新一代信息技术融合创新的典型领域，虚拟显示在大众消费和垂直行业中应用前景广阔，关键技术日渐成熟，比之-年相对平缓的终端出货量，随着FacebookQuest2、微软Hololens2等标杆VR/AR终端迭代发售以及电信运营商虚拟显示终端的发展推广，年有望成为虚拟显示终端规模上量、显著增长的关键年份，产业发展正逢其时。
从广义来看，虚拟现实（VirtualReality，VR）包含增强现实（AugmentedReality，AR）。虚拟现实（VR）通过隔绝式音视频内容带来沉浸感体验;增强现实（AR）强调虚拟信息与现实环境的“无缝”融合。
混合现实（MixedReality，MR）位于虚拟现实与增强现实之间，是将真实的物理世界与数字世界相融合的结果。混合现实是物理世界和数字世界的混合，开启了人、计算机与环境交互之间的联系。
苹果年将推出一款混合现实MR产品N，年中期将发表AR眼镜N，年至年将发布AR隐形眼镜产品。N具备VR、AR的混合功能；N外形更接近墨镜，苹果认为大约可在10年内取代iPhone。
1.1.苹果长期收购虚拟显示相关一级项目以及大量研发相关专利
苹果长期收购虚拟显示相关一级项目以及大量研发相关专利，使用户可以得到更加成熟的产品体验。苹果习惯于把现有的，成熟的技术用在产品生态上。
苹果虚拟显示一级项目相关布局：
细分技术领域来看，苹果在近眼显示、感知交互、硬件技术等皆有积极布局储备
收购AkoniaHolographics研发光学技术：
光学作为虚拟显示中的重要核心技术，是苹果一直以来专注研发的领域，苹果于年8月收购AR眼镜专用镜片的初创公司AkoniaHolographics，来自贝尔实验室，研发体全息光波导元件。Akonia的HoloMirror技术为最终实现轻量级，宽视场和低成本消费者AR头显带来了新的可能性。
Akonia的HoloMirror采用了与薄全息（thinholography）或表面起伏光栅（surfacereliefgratings）完全不同的方法，开创了商用体全息（volumeholography）反射式波导光学元件（体全息+波导），并在性能上高于其他全息元件。仅利用单层介质，Akonia的体全息+波导不仅可以产生当今最薄的全彩AR头显，同时能够显著降低整体系统的复杂性，提供了性能、透明度和低成本的独特组合，而这可能将彻底改变AR眼镜行业。
根据Akonia的官方信息，他们的旗舰产品HoloMirror能够通过单层介质再现全彩色的宽视场图像。与波导技术相比，HoloMirror的设计可以降低系统复杂性，支持其集成至如同普通眼镜样式的小型设备中。
1.2.苹果MR设备供应链拆解及硬件预测
推出时间：预计年推出
外型：一体式设备，无连线
技术：搭载眼球追踪系统；支持手部追踪；内置散热风扇；提供插入式处方镜片解决方案，方便近视用户。
物料清单（BOM）：成本超过美元；
定价：TheInformation称，定价或高达美元。
预计销量：预计每家Apple零售店每天卖出一台。
1.3.增强现实AR：MagicLeap预计下半年发布二代产品
年，MagicLeap发布增强现实AR眼镜产品MagicLeapOne。
在头显眼框处有眼动追踪红外摄像头。每个透镜都内置了一个4-LED的红外传感器阵列，而传感器用于追踪用户的眼球运动。由于这是位于头显眼框的底部。
透镜包含六层，每层专用于一种颜色波长(红色，蓝色或绿色)。其中三层渲染近焦点视觉，另外三层渲染远焦点内容，分布在两个不同的焦平面上。这比微软的设计增加了一倍。
8GB内存，GB板载存储；英伟达TegraX2SoC；头显上有一个独立的视频处理单元，配备MBGDDR4RAM和4K分辨率，60fps视频接收器。
LCOS光源：其发出的光通过准直目镜进行准直后进入三层波导，每层波导分别传播不同波段的光，以此来减少整个系统的色散。光线进入波导处采用光栅进行耦合。光线输出部分通过光栅耦输出，利用多个光栅进行出瞳扩展，使用户可以看到充满视野并且视场角较大的全色三维图像。
MagicLeap第二代预测：MagicLeap首席执行官佩姬·约翰逊（PeggyJohnson）表示第二代头显的形状参数会有大幅度的优化。其中，尺寸小50%，重量轻20%，而且视场翻倍。MagicLeapOne重量克。按照佩姬的说法，届时产品的重量则为.8克。至预计第二代的水平视场值60度，垂直视场值40度，对角视场值72度。
1.3.1.MagicLeap虚拟显示相关专利产出速度不断增长
MagicLeap申请专利几乎都与AR或VR相关，并且随着时间的推移，专利产出的速度也在不断增长，年以后的申请量都维持在40项以上，并保持持续增长的趋势。
光线投影专利：MagicLeap能得到投资人如此的青睐，和他的核心技术密切相关。MagicLeap拥有一种名为光线投影（FiberOpticProjector）的核心技术，也正是基于该项技术，MagicLeap才能够在小尺度器件上实现光场显示，达到CinematicReality（电影级现实）的效果。在MagicLeap出现之前，主要的解决方案有微透镜阵列、光场立体镜等技术，但其设备的规模和复杂度非常高，并无法适用到穿戴式AR设备上。MagicLeap通过光纤扫描显示技术实现了小尺寸上的光场显示。
光纤内窥镜专利：MagicLeap其创始人创造性地将超高分辨率光纤内窥镜技术进行了反向应用。光线内窥镜的简单原理就是光纤束在一个1mm直径管道内高速旋转，改变旋转的方向，然后进行图像扫描。MagicLeap聪明地改变了光的方向，将高分辨的光纤扫描仪倒过来做一个高分辨率投影仪，就可以将需要的图像投射到用户的眼镜中。关于这个高分辨率光纤显示器，MagicLeap在一件名称为“超高分辨率扫描光线显示器”的WO/A1号专利中进行了描述。光线扫描显示（FSD）通过压电致动器震动光纤端部扫描成像，可以实现单个光纤的显示。并且为了获得更高的分辨率，专利公开了两种产生彩色、超高清晰度图像的通用配置，即多个扫描光线阵列和单一扫描多芯光纤，都是通过光纤二维阵列来实现高分辨率的显示。
其通过一组光纤扫描显示器捆绑成阵列后产生光场，然后将投射图像通过波导折射后进入人眼（类似于Hololens的方式），或者将上述阵列与眼镜架耦合，直接置于眼镜前方进行显示。MagicLeap通过光纤扫描显示重现了光场，理论上可以实现真正的AR显示，使用户无法分辨虚拟物体的真假。但也要注意到，由于要重建光场，并且需要对环境进行感知（用户自身的定位以及三维环境的重建），导致MagicLeap设备的计算量会非常大，即便已经解决了光场显示和三维感知产品化中的种种问题，其计算设备的体积也很可能达不到随身携带的要求。
显示技术专利：克服GoogleGlass和其他头戴式显示设备由于聚散度和视觉调节不一致而导致的用户不适的问题。即传统的双目虚拟显示技术（如OculusRift或Hololens）中的物体是没有虚实的，由于投射的物体近端和远端始终是清晰的，违背了人眼通过对焦感知深度的自然规律，容易导致头晕。
1.4.增强现实AR:Nreal太若科技将发售一体机
Nreal成立于年，将AR眼镜做得和普通眼镜一样大，在日韩销售，并成为国外运营商在消费者级AR赛道上的唯一合作伙伴。Nreal认为，将眼镜打造成克左右、完全自研的显示模块，构建连接手机和AR眼镜生态圈的星云系统，与运营商深度合作，将AR眼镜销售到C端，也是大有可为的。
在年美国CES消费类电子展上,来自中国的初创公司Nreal，凭借颜值和性能俱佳的混合现实眼镜硬件系统，一跃成为名副其实的世界黑马，获得著名消费电子产品网站Engadget与CES官方合作评出的CES最佳奖奖提名，并最终获颁“CES最佳初创企业”奖项。
CES大会上，该公司曾发布了基于虚拟与现实互动的系统“星云”。同时Nreal与日本KDDI、韩国LGU+、德国电信三家运营商联合推出了5GAR协作解决方案。
年产品Nreallight：
硬件规格：
NrealLight眼镜外观接近正常的眼镜、深色的镜片保证了内容呈现的清晰。整个眼镜重量为88g，提供P分辨率的清晰度，nreallight采用自研光学方案，MicroOLED显示模组，单眼分辨率×，视场角约52度。头显部分支持6DoF定位，手柄支持3DoF追踪；正面拥有三个摄像头传感器，其中左右两端为深度摄像头，用来进行空间探测；左侧偏中间一颗5百万像素的彩色摄像头，可以进行拍照和视频的录制；另外在右侧靠鼻梁位置还有一颗光线传感器，可以根据环境光对眼镜内显示内容的亮度进行调节。在靠近鼻梁处的内部拥有一颗距离传感器，负责控制摘戴眼镜的屏幕的点亮。
分体式计算单元配备骁龙芯片，拥有8GB内存、GB存储空间，同时也可连接骁龙手机使用，整个计算单元相当于一台小型电脑，整体缩小到仅有g的水平。
Nreal对外宣布正在开发NrealLight的“All-In-One（一体机版）”版本，该版本是一款无线缆、一体化的眼镜系统，旨在提高工作场所或定制企业的使用效率。这个尚未命名的版本是对NrealLight产品类型的扩充，它将使用户能够通过完全封闭的无线系统在混合现实环境中进行交互。Nreal积极储备AR相关专利，提高图像对比度消除干扰光线影响。
1.4.1.Nreal布局成像装置相关专利，提高图像对比度
Nreal发明的AR成像装置，基本可以做到无干扰光线反射到人眼中，从而提高图像对比度以及减少干扰光线对AR设备成像的影响。装置中内置有偏振分光镜，当外界的干扰光线入射到偏振分光镜时，偏光膜可以将干扰光线滤除。
现有的AR设备存在图像对比度低等缺陷：现有的AR设备由于使用普通分光镜，非常容易导致干扰光线大量进入人眼，以及外部射入的干扰光线严重干扰像源图像的对比度，使得图像内容混乱。为了提高AR装置的成像质量，Nreal在年2月12日申请了一项名为“AR成像装置和穿戴式AR设备”。
当外界的干扰光线入射到偏振分光镜中时，干扰光线会先通过偏光膜，其中第二方向的偏振光被吸收，多余的第一方向偏振光会穿过偏光膜和偏振分光膜，基本无干扰光线反射到人眼中，由此可以提升图像观看对比度以及减少对用户的干扰。
1.5.虚拟现实VR：SONY预计年发布PSVR2
索尼年发布PSVR1:
显示屏：三星AMOLED拥有六角子像素矩阵，5.7英寸pOLED面板，与Rift和Vive不同，PSVR使用单个显示面板，这意味一个屏幕会被划分为两半的图像，可能会造成分辨率的损失。
芯片：搭载4K的SOC处理芯片；4枚M的内存芯片；4G的SSD闪存芯片。
预计年发布PSVR2,价格在美金以下。
1.5.1.SONY积极布局全身动捕、控制器、自动驾驶等多个虚拟显示专利
全身动捕专利：通过整合多个追踪传感器的数据，系统可以计算出用户的身体姿态，从而实现全身追踪。名为“Positiontrackingapparatusandmethod的发明主要描述了一种位置追踪装置和方法。专利描述了的位置追踪系统包括：由用户佩戴的多个追踪单元、用于识别所述多个追踪单元的追踪单元识别单元和用于根据所述多个追踪单元的位置来识别用户位置的位置识别单元，其中，所述多个追踪单元中的每一个发射可用于定位所述追踪单元的信号，并且其中所发射的信号包括识别所述发射追踪单元及其位置和/或方向的信息。简单来说，索尼希望直接将多个追踪传感器组件附接至人体各个部位，如肩膀，双手，手腕，双腿和腹部等等。
PSVR控制器专利：或进一步确定了将用于取代PSMove的全新PSVR控制器的设计样式。名为“InputDevice”的索尼专利最初在年3月提交，并在日前由于世界知识产权组织WIPO公布。根据专利图及相关信息，追踪系统不再是追踪Move控制器的单个球体，而是追踪布置在控制器的多个光源，而这将能提供更精确的位置和旋转数据。
1.6.虚拟显示市场主要玩家：脸书全球占比过半，我国Pico、大朋位列全球前五
从全球市场来看，脸书的6DoF一体式VR头显OculusQuest是行业迄今最成功的产品，全球占比过半，OculusQuest2仅在年Q4季度就卖出了约万，大大超过以往的任何6DoF头显。排名第二的是索尼PlayStationVR。我国的Pico、大朋占比也在年位于世界第四、第五位。
年大朋VR连续两季度中国区市场份额第一，在PC头显、VR一体机、VR解决方案等各方面共同发力。年Q2、Q3，大朋VR分别以31%、32%的市场份额连续两季度蝉联第一，Q1、Q4则名列第二。
年度，Pico位居中国VR市场份额第一，其中Q4市场份额已达37.8%。在国内一体机市场，Q4份额更是高达57.8%。
2.虚拟显示产业链终端器件占比四成，助力产业技术快速革新
从产业结构看，终端器件市场规模占比位居首位，年规模占比逾四成。虚拟显示产业链条长，主要分为内容应用、终端器件(硬件)、渠道平台（服务）和内容生产（软件）。内容应用方面，聚焦文化娱乐、教育培训、工业生产、医疗健康、商贸创意等领域，呈现出“显示+”大众与行业应用融合创新的特点。文化娱乐以游戏、视频等强弱交互业务为主，在数量规模上占据主导，商贸创意可有效提升客流量与成交率，主要包括地产、电商、时尚等细分场景，工业生产与医疗健康应用早期局限于培训指导，目前开始逐渐向产品设计、生产制作或临床诊疗等更为核心的业务领域拓展；内容生产（软件）方面，主要涉及面向虚拟显示的操作系统、开发引擎、SDK、API等开发环境/工具，以及全景相机、3D扫描仪、光场采集设备等音视频采集系统；渠道平台方面，除互联网厂商主导的内容聚合与分发平台外，包含电信运营商发力的电信级云控网联平台，以及自助VR终端机、线下体验店与主题乐园等线下渠道；终端/器件方面，主要分为终端外设及关键器件，其中终端外设包括以PC式、一体式、手机伴侣与云化虚拟显示终端，以及手柄、全向跑步机等感知交互外设。
2.1.核心器件为摄像头、光学器件、微投影器件、传感器、触觉设备、AI芯片等
摄像头作为视觉感知的核心，在设备中主要用于动作捕捉，手势识别等信息输入。人类感受的信息80%来源于视觉，目前人们对视觉的研究相对比较成熟。目前产品中用到的摄像头种类繁多，根据目数可将摄像头分为单目、双目和多目摄像头。根据光波可分为红外和可见光摄像头。RGBD深度相机是近几年兴起的新技术，即在RGB普通摄像头上添加一个深度测量功能。国外主要的摄像头供应商有Apple（苹果）、Intel（英特尔）、Microsoft（微软）、德国PMD、Stereolabs，中国主要厂商有奥比中光、关东辰美、舜宇光学、联创电子，中国台湾大立光和玉晶光电等公司等。
光学器件是硬件产品中负责呈像的关键部件，主要代表厂商有美国的Digilens、以色列的Lumus等，国内有水晶光电、耐德佳、苏大维格、灵犀微光、理鑫光学、珑景光电、道明光学、歌儿声学、舜宇光学等企业。
微投影器件是光学式产品的核心，承担了将虚拟物体叠加到真实环境显示的功能，在XR头盔、车载HUD等方面具有极大的应用价值。国外主要厂商有MagicLeap、Apple、TI（德州仪器）、3M、Avegant、Micron（美光）等，中国厂商主要有水晶光电、长江力伟等、Himax（中国台湾奇景光电）。
触觉主要指人体表面的神经末梢感受到的温度、软硬度、纹理或压力等信息。目前对触觉的研究非常有限，在AR系统中主要是通过触觉和力觉传感器来实现。迄今为止，触觉传感材料、触觉信息获取、触觉图像识别等都已成为国内外科研团队的研究热点，很多新型的触觉传感器及触觉信号处理方法被研制出来。年，美国卡耐基-梅隆大学研发出一款结合视觉和触觉的新一代工业机器人“Baxter”，能够实现抓取动作，例如剥香蕉皮等。年4月，德国哈索·普拉特纳研究所（HPI）人机交互实验室研究人员通过HoloLens展示了一套适用于头显的可穿戴触觉技术的解决方案，该方案是通过使用电肌肉刺激设备（EMS）来完成的，设备小巧轻便，便于携带。该系统目前处于原型阶段，可在GitHub网站上体验。
传感器相当于AR的五官，是实现人机交互的核心部件。目前各巨头在加紧发展终端设备的同时，也积极布局传感技术，例如Microsoft公司掌握了深度传感器Kinect；Apple公司收购了深度传感器PrimeSense，并且在软件上收购了FaceShift和Metaio，可配合PrimeSense进行传感技术深度布局；索尼收购了比利时传感器技术公司SoftkineticystemsSA，拥有全世界最小带精细化手势识别功能的3D深度摄像头；Google公司收购了LumedyneTechnologies，掌握了光学加速度计、惯性传感器等传感技术，此外谷歌的无人驾驶系统整合了声呐系统和雷达系统，将传感器应用发挥到了极致，此外，还有MagicLeap、TI、STMicro、InvenSense等。国内厂商有数码视讯、奥飞娱乐等。
AI芯片:通信行业的根基
XR的实现涉及大量的计算，为避免眩晕和实现实时显示，其对计算过程时间有较高要求（一般不超过20ms）。传统的CPU芯片无法放入大量的计算核心以实现大规模的并行计算，且性能不足以支持AR操作的流畅执行。因此，XR需要专门的人工智能（artificialintelligence，AI）芯片。AI芯片是整个通信行业的根基，性能更强、能耗更低、体积更小一直是AI芯片的努力方向。
在AI芯片领域，国外芯片巨头（前3名为NVIDIA，Intel和NXP、英特尔和恩智浦）占据了大部分市场份额。而华为公司成中国大陆地区最强芯片厂商，国内代表厂商还有联发科、瑞芯微、寒武纪、地平线等。
从技术架构来看，AI芯片分为通用性芯片（GPU）、半定制化芯片（FPGA）、全定制化芯片（ASIC）和类脑芯片4大类。
（1）GPU是单指令、多数据处理，主要处理图像领域的运算加速。但GPU无法单独工作，必须由CPU进行控制调用才能工作。结合CPU和GPU各自的优势，有一种解决方案就是异构。GPU芯片的代表企业是NVIDIA（英伟达），占全球AI芯片50%以上市场份额，旗下产品线遍布自动驾驶汽车、高性能计算、机器人、医疗保健、云计算、游戏视频等众多领域。
（2）FPGA用于多指令，单数据流的分析，常用于云端。FPGA是用硬件实现软件算法，因此在实现复杂算法方面有一定的难度，价格较高。代表企业是三星、深鉴科技（被赛灵思收购）。
（3）ASIC是为实现特定要求而定制的专用AI芯片。除不能扩展外，在功耗、可靠性、体积方面都有优势，尤其在高性能、低功耗的移动端优点明显。Google在年宣布独立开发一种为机器学习应用而设计的专用芯片TPU。
（4）类脑芯片是一种模拟人脑的新型芯片编程架构，可模拟人脑功能进行感知、行为和思考。目前该类芯片实现难度大，处于早期研发阶段。
3DSensing（摄像头模组+传感器模组）：XR功能的技术核心
3DSensing是XR功能的技术核心，市场主流的硬件产品都需要搭载3DSensing。3DSensing是由多个摄像头+深度传感器组成的，在色彩、分辨率、观测距离、抗干扰及夜视等方面优于2D摄像头，还可实时采集物体三维位置及尺寸信息。目前市场上有3种主流方案，按成熟度从高到低依次为：结构光、飞行时间（timeofflight，TOF）和双目成像。结构光是通过激光的折射及算法计算出物体的位置和深度信息，进而复原整个三维空间。目前该方案的发展相对最成熟，已大量应用工业3D视觉领域。TOF是一种光雷达系统，可从发射极向对象发射光脉冲，接收器则可通过计算光脉冲从发射器到对象、再返回到接收器的运行时间来确定被测量对象的距离。TOF方案已出现在Google的ProjectTango方案中。双目成像是使用两个或两个以上的摄像头同时采集图像，通过比对这些不同摄像头在同一时刻获得的图像差别，使用算法来计算深度信息。由于算法开发难度高，双目成像多应用在不考虑功耗的机器人、自动驾驶等新兴领域。TOF方案与结构光方案使用便捷、成本较低，更具前景，尤其是TOF方案更加适合消费电子产品后置远距离摄像，可应用于AR、体感交互等方面。结构光方案在精度方面超越了另外2种方案，更加适合消费电子产品前置近距离摄像，非常适合智能终端，可应用于人脸识别、手势识别等方面。
3.虚拟显示技术日渐成熟，痛点逐个击破，用户体验升级
3.1.虚拟显示核心技术持续攻坚,有望取得重大突破
1.近眼显示：Micro-OLED与衍射光波导成为重点探索方向。
2.渲染计算：云渲染、人工智能与注视点技术进一步优化渲染质量与效率间的平衡。
3.感知交互：内向外追踪技术已全面成熟，手势追踪、眼动追踪、沉浸声场等技术使能自然化、情景化与智能化的技术发展方向。
4.网络传输：云VR将逻辑计算与实时渲染放在云端，并通过5G网络与终端之间实现画面传输，为用户带来良好体验的同时，也降低了对终端的性能要求。
3.2.近眼显示技术价值量可观：微显示+光学占VR价值量50%，AR70%
近眼显示技术突破：改善生理体验，眩晕感、佩戴过重、视角度窄问题取得重大突破
用户痛点：头显尺寸过重，佩戴不够轻便
屏幕：MicroOLED实现更薄、更小、耗电更少的显示器，从而更适用于头戴式设备。
用户痛点：可视角度（FieldOfView，FOV）窄
光学：衍射光波导通过光栅调整，实现扩瞳，提高FOV。
用户痛点：辐辏调节冲突（VergenceAc