VR/AR行业进入提速增长阶段，逐步进入产业化发展快车道。一方面VR出货量明显加速增长，一方面应用生态逐渐完善，二者相辅相成促进行业进入正向循环。未来C端和B端将会有更多应用场景出现，带动VR/AR产业链迎来爆发性增长。
VR：产业链核心环节日趋成熟，硬件产品体验大幅提升
VR硬件成本中，处理器、存储、光学显示器件合计占比超过80%。其中光学显示器件技术发展成熟，Fast-LCD+菲涅尔透镜方案已得到行业广泛认可，未来将向下一代短焦光学方案发展。高通等厂商已为VR/AR开发专用芯片平台，目前高通XR占市场主流。Inside-out定位技术及基于手柄的6自由度交互功能日趋完善，充分满足消费端使用需求，产品体验得到明显增强。
AR：光学系统仍是核心器件，产业链多种方案百花齐放
基础设施建设：网络条件已具备，云VR将加速行业普及
5G和Wi-Fi6的高带宽、低延迟特性适合承载VR/AR业务，将丰富以超高清流媒体为主的使用场景，同时无绳化的设备大幅提升用户体验，进一步支持室外场景的设备应用。基于云计算的云VR服务可有效解决设备高成本及高重量不宜佩戴的痛点，推动行业普及和内容开发。
投资建议
VR/AR行业进入发展拐点，逐步进入产业化发展快车道。2020年疫情环境下VR设备销售量增速明显，国内产业链各环节元器件及整机生产线发展趋于完备，关键技术持续突破带动国内市场需求扩大。国内企业在VR/AR行业的研发项目及资本投入增长明显，且均形成一定的经济效应，行业已步入快速增长阶段，长期看好VR/AR产业链公司。
风险提示：新冠疫情扰动；创新不达预期；国际贸易环境变化。
正文
一、VR行业明显提速，AR产品蓄势待发
1.1VR/AR的内涵与区别：构建沉浸式体验
VR/AR究竟是什么很多人会对于VR、AR和MR这些概念的界定感到困惑，而不同企业和机构的定义又往往有所不同。简而言之，虚拟现实(VR)是虚拟场景的封闭式体验，而增强现实(AR)体验会将数字元素叠加到现实世界的对象和背景上。混合现实(MR)可以说是升级版的AR，能够实现虚实场景的结合，和AR的区别就是对虚拟图像的真实感做严格的要求，因此是AR的一种类别。
VR/AR两者在关键器件、终端形态上相似性较大，在关键技术上也有重叠之处，而在应用领域上有所差异。VR/AR均需要用计算机绘制虚拟图像。VR中的图像全部由计算机绘制，往往需要配置高性能的GPU，同时由于VR是隔绝式的音视频沉浸体验，因此对显示画质要求较高。而AR中大部分图像是通过镜片透射或摄像头拍摄的，计算机绘制的图像占比较少，而且是以信息性为主的，对图像逼真度要求较低，因此对GPU要求不高。但AR需要对场景进行理解，需要用非常复杂的算法，并且实时运行，这样AR对CPU的运算性能要求非常高。此外，VR侧重于游戏、视频、直播与社交等大众市场，AR侧重于工业、军事等垂直应用。
1.2.1VR/AR发展史回顾：经历了热炒、低谷，迎来新的拐点
1.2.2出货量明显加速增长，应用端和B端成为市场规模重要推力
从终端设备出货量看，2020年行业总体出货量增长较为显著，市场反响持续升温，已进入产业化放量增长阶段。陀螺研究院报告显示，VR头显2020年全球出货量达到670万台，同比提升72%，预计21-22年将持续高速增长。疫情影响下，室内娱乐设备需求显著提升，同时具有C端统治潜力的OculusQuest系列产品及VR娱乐平台上线，提供了完整优质的用户体验，促使C端VR头显出货量显著提升。
预计未来三年行业复合增长率超过80%，不同终端形态互通性增强。IDC数据显示，预计2024年VR/AR终端出货量超7600万台，其中AR设备达到3500万台，占比升至55%，2020-2024五年期间VR/AR终端出货量增速约为86%，其中VR、AR增速分别为56%、188%，预计2023年AR终端出货量有望超越VR。
比之2018-2020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现实终端的发展推广，2021年有望成为VR/AR终端规模上量、显著增长的关键年份，VR/AR终端平均售价将从当前2500/9700元人民币进一步下降。此外，华为VRGlass、PicoNeo2等一体式头显终端均可通过串流功能而不再受制于移动平台的功耗与渲染算力，跨终端形态的使用融通性显著提高。
全球VR/AR市场规模接近千亿，AR与内容应用成为首要增长点，预计2024年将达到近5000亿元。据IDC等机构统计，2020年全球VR/AR市场规模约为900亿元人民币，其中VR市场620亿元，AR市场280亿元。预计2020-2024五年期间全球虚拟现实产业规模年均增长率约为54%，其中VR增速约45%，AR增速约66%，2024年两者份额均为2400亿元人民币。
从产业结构看，终端器件市场规模占比位居首位，2020年规模占比逾四成，随着传统行业数字化转型与信息消费升级等常态化，内容应用市场将快速发展，预计2024年市场规模超过2800亿元。
IDC预测，2024年B端应用市场包括培训(41亿美元)，工业维护(41亿美元)和零售展示(27亿美元)，C端应用VR游戏，VR视频/功能观看和AR游戏)的总支出为176亿美元。
1.2.3应用生态完善及行业标准确立，赋能行业加速成长
Steam及Quest等VR平台应用内容生态逐步完善。
(2)Quest作为封闭生态的代表，上线游戏超过200个，质量较高，用户付费意愿强。2020年9月Quest平台内容累计收入已达1.5亿美元，随着Quest2销量上涨，平台收入将进一步提升，预计2021年底达5亿美元。
OpenXR通用标准降低内容移植难度，吸引更多开发者入场。OpenXR是来自Khronos的免费API标准，为引擎提供跨VR/AR内的一系列设备的本机访问权限，OpenXR标准使应用只需编写一次，就可以在所有硬件和软件平台上进行运行，大幅减少开发者的软件应用开发成本，极大的推动XR行业的发展。微软和Oculus已开始推广并开放了自己平台的OpenXR接口，SteamVR21年2月25日更新版本正式支持OpenXR。该标准目前已有超过40家硬件厂商和游戏平台加入，将会进一步扩大XR市场前景和商业空间。
VR头显出货量提升和VR应用开发标准及生态确立共同构造行业增速良性循环。2020年全球VR头显出货超过600万台，预计2021年全球VR头显将达到980万台的出货量规模。OculusQuest2于2020Q4约达到200-300万的销量，我们预计2021年全年销量超过700万。2020年全球VR用户已经超过千万，用户群体壮大为VR内容提供了市场前景和商业空间，形成了“VR头显销量增长-用户增长-内容需求爆发-内容收入提高-优秀开发者持续入场-内容质量提高-VR头显销量继续增长”这一良性循环状态。
1.3VR/AR投融资趋势：市场情绪上升，投融资规模稳步提升
2020年VR/AR投融资规模继续上升，海外投资规模提升显著。由于VR/AR行业多数企业尚处于中早期创业阶段，极大依赖外部融资和并购进行研发活动，投融资仍是行业景气度重要的衡量指标。从规模上看，2020年VR/AR投融资规模达到244亿元，投融资并购发生219起，实现连续三年上涨。其中海外投资规模提升显著，较2019年提升36.8%，国外产业较国内领先2-3年，产业和资本对行业的研究和理解更加深入，投融资活动更活跃，预计未来国内企业的估值和融资会更上一层楼。
从环节上看，硬件和应用仍是重点环节。行业仍在上游硬件上发力，竞争格局尚未定型，硬件尚待继续成熟，也是资本主要布局的方向。应用方面更多在B端寻找机会，尤其是AR尚未破圈到C端。内容方面随着VR销量和用户开始放量，游戏生态进入良性循环，未来将吸引更多资本入局。
1.4大厂布局：海外巨头VR/AR持续布局，国内厂商处于探索阶段
国内外龙头厂商持续布局VR/AR行业，近年来均加大研发和并购活动，在技术方向和品类上各有侧重。其中Facebook(FB.US)以Oculus系列产品为切入持续建设VR产品及生态，微软以Hololens为切入打磨B端MR产品及生态，苹果已申请大量专利并即将发布新品，谷歌持续完善消费级AR产品与生态，华为侧重底层技术布局并陆续推出产品。
Facebook持续丰富Oculus生态。Facebook近年收购机器视觉公司Scape、VR游戏开发商Sanzaru、AR地图数据公司Mapillary、VR变焦头显技术厂商Lemnis等；开发全新的VR/AR操作系统，摆脱对谷歌安卓的依赖；推出Quest2，预计21年销量超700万台，与雷朋合作生产AR眼镜，预计2021年上市。
苹果(AAPL.US)在AR产业链持续布局，即将发布产品。AR设备的透镜已在富士康工厂试产，预计于2022下半年发布头显产品，2023年发布眼镜产品。苹果收购NextVR布局内容领域，发布ARKit4，以及LiDARDepthAPI申请可调节透镜AR波导显示系统等几十项VR、AR专利。
微软(MSFT.US)继续打磨HoloLens。微软推出HoloLens2工业版，2021年春季开放预购，HoloLens2将支持5G技术，未来打造AR生态系统软MR开发工具正式发布，新功能包括Ultraleap手部追踪，MRTKToolbox，手部菜单优化等。
谷歌(GOOG.US)持续完善消费级AR产品与生态。谷歌AR眼镜Glass2开放购买，售价999美元。正式推出ARCoreDepthAPI。1.8亿美元收购加拿大AR眼镜公司North。谷歌搜索加入AR功能，支持3D动物的MR视频录制。
华为侧重底层布局，多方位出击。华为海思发布XR芯片，支持8K解码，内置高性能GPU。华为AR眼镜专利曝光，华为AR地图正式上架华为应用市场，基于河图技术构建，河图2.0AR地图正式发布；发布AR/VREngine3.0,推出全新的AR内容开发工具RealityStudio
腾讯(00700)聚焦内容和云生态。腾讯游戏与华为成立联合创新实验室探索VR/AR等前沿技术。与英伟达合作在TencentMarketplace上全面提供CloudXR
HTC持续优化Vive生态：发布两款全新VR概念机(一体式VR和短焦VR)，同时停产VivePro和Focus，继续生产ProEye和FocusPlus。投资VR内容企业ImmersiveVREducation，以及另外7价VR/AR内容和应用领域企业。
二、VR：产业链核心环节均已渐趋成熟，硬件产品体验大幅提升
2.1VR近期上市产品分析：一体机和轻量化为主流
2020年VR上市产品以一体机和轻量化为主流。2020年Facebook发布新一代VR一体机，OculusQuest2，同时HTC、华为、夏普、爱奇艺、电信均发布了VR产品，全年13歀VR头显中7款为一体机，且一体机重量轻便于携带，符合消费电子产品的发展趋势。
从VR头显硬件配置上看，高通XR芯片、Fast-LCD屏幕，菲涅尔透镜成为主要硬件方案，6DOF及Inside-Out成为主要显示交互方案。处理器上，高通XR已成为当前VR主力芯片。显示上，4K、70Hz的Fast-LCD屏为消费级VR主流屏幕，能有效降低纱窗效应和眩晕感。光学上，普遍采用菲涅尔透镜方案，短焦方案由于其产品体积小厚度薄，越来越多的厂家开始跟进。追踪显示上，VR头显逐步升级到6DOF，Inside-Out成为主流。
2.2VR产品结构及产业链：处理器、存储、光学显示器件合计占比超80%
VR终端的硬件部分主要由处理器、存储、屏幕、光学器件、声学器件、壳料、辅料构成。OculusQuest2采用高通骁龙XR2芯片组、闪迪内存、JDI和夏普的LCD显示屏、两片菲涅尔透镜、国产锂电池组、4个外部摄像头实现6DOF头部交互，实现了更轻的质量、更紧凑的结构、更准确的交互和更高的图像性能。
处理器、存储、光学显示器件在VR终端成本中占比较高，产业链相对比较成熟。由于目前VR产品的使用场景主要是游戏和视频，以图像处理和显示为功能重点，因此在硬件成本中，负责计算、渲染和图像处理的CPU和GPU占比较高，占比16%左右；另外VR也需要较高的内存，存储成本占比27%；包括屏幕和光学器件在内的显示器件占比约为40%。
目前VR硬件的产业链相对比较成熟，与智能手机重合度较高，许多领域的技术积累可以复用。VR产业链包括传统的显示屏产商JDI、夏普、京东方、华星光电、深天马等，以及传统光学厂商舜宇光学科技、联创电子等，声学厂商歌尔股份、瑞声科技等，精密结构件厂商立讯精密、领益智造、长盈精密等，代工厂歌尔股份等。
2.3计算芯片：高通为VR/AR开发专用芯片，骁龙XR2占市场主流
高通为VR/AR开发独立专用的芯片平台，提供强大硬件性能支持。高通骁龙推出5G+XR芯片XR2，全面布局VR/AR市场，骁龙XR2是基于骁龙865针对VR/AR设备进行改造的专用平台，结合了高通5G、AI和XR领域的最新技术，相对XR1其性能得到显著提升，XR2在Quest2上首发。目前高通芯片835、845、骁龙XR1、XR2等芯片在VR/AR硬件市场上具有统治地位。
20年5月海思正式发布XR芯片平台，可支持8K解码能力，集成GPU、NPU，RokidVision将成为海思XR芯片平台的首款AR产品。国内XR芯片主要集中在中低端并在市场上具有一定的竞争力，但高端XR芯片开发能力仍需要积累。
2.4显示：Fast-LCD目前成为主流
VR对像素密度要求极高，要求1000ppi以上的显示器件。VR的原理是将手机大小的屏幕分屏，然后用放大镜将屏幕画面矫正后投射到人眼中,让人形成双目立体视觉。由于VR特殊的分屏播放形式，在显示的时候单个画面只会用到屏幕一半的像素点，再加上光学镜片和屏幕材质等因素的影响，复杂的光学系统位于用户眼睛和显示面板之间，它们会严重降低图像质量，VR感知分辨率就会远远低于面板的分辨率。目前8K的VR可以相当于屏幕480P的视觉效果，12K的VR相当于平面720P的视觉效果。同时，由于便捷性和舒适性的要求，VR的显示器件面积较小，要让这宽广的世界在方寸之小的屏幕上显示，对于ppi(像素密度)的要求极高。目前普通手机屏幕在300ppi左右，而VR则要求1000ppi以上的显示器件。
2.5光学：菲涅尔透镜得到成熟应用，未来向超短焦方案发展
菲涅尔透镜在VR头显上得到广泛成熟运用。菲涅尔透镜采用聚乙烯塑料注塑成型工艺，表面加工成一圈圈向外由小到大，由浅到深的同心圆，剖面看似锯齿状。该设计允许构造大光圈和短焦距的透镜的同时具有较轻的重量和较薄的厚度。但菲涅尔透镜会使显示器件的清晰度受损和曲率出现偏差。菲涅尔透镜使VR头显设备能在短距离中实现有效图像显示效果，是目前主流VR头显中透镜光学部件。
超短焦光学为头显继续“瘦身”，成为VR光学技术的未来发展方向。目前反射偏振的折叠光路(Pancake)为最易量产的超短焦方案。Pancake可以细分为两片式和多片式两种方案，目前市面上多为两片式，其生产工艺要求简单，成本可控，是目前大多数VR眼镜所采用的短焦光学方案，而相对的多片方案中光学镜片较多，组装及镀膜难度较大。基于Pancake技术方案的VR眼镜，图像源发射光线进入半反半透的镜片之后，光线在镜片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返，最终从反射式偏振片射出。此种光学方案能极大地缩小了产品体积，但Pancake的光学质量会因制造工艺问题出现杂散光、对焦差和脏污的情况。
2.6定位与交互：Inside-out和6DOF逐渐成为主流
追踪定位：Inside-out取代Outside-in成为VR主流架构，
Inside-out逐步取代Outside-in成为主流技术。定位追踪技术在实现上主要分为两类,即“Outside-in”和“Inside-out”。2017年，由外向内(Outside-in)追踪定位技术实现产品化，并开始大量用于体验馆、线下门店等商业场景。Outside-in需要在房间里布置传感器的摆放或者悬挂位置，如果你想把VR体验场地换到另外一个房间，传感器的摆放就又得重新布置。2018年，Facebook、HTC发布基于Inside-out的一体机，由内向外(Inside-out)追踪定位技术能够实现设备的无绳化，也逐渐取代Outside-in,明确成为VR主流追踪定位技术架构。在AR领域，目前主要的技术路线是单目视觉+IMU融合SLAM定位，实现厘米级准确度和毫米级精密度定位输出。
手势交互：目前以基于手柄的“6+6”交互为主流，未来将以裸手交互为趋势
6DOF逐渐取代3DOF，头显和手柄“6+6”成为发展趋势。定位技术的原理简单概括，就是“信号源+传感器”，使用相应的算法计算出物体的位置信息(包括三轴及旋转共六个自由度，6DOF)。算法及算力的成熟带来VR设备从初期的3DOF向6DOF发展。目前手柄控制依然是主流，融合Inside-out6DOF头动和6DOF手柄交互的所谓“6+6”交互路线成为发展趋势，代表厂商有OculusQuest、Pico及Nolo、Ximmerse等。各厂商的VR手柄设计有较大不同，通常都会配置摇杆，小型触摸板，A、B操作按钮，以及握柄部分的电容感测，可识别压力、触感、以及光学数据。
裸手交互是未来的主流研究方向。裸手交互(原生手势识别)方案需要识别出手部骨架的21或26个关键点，并将每个点用3个自由度衡量，输出21/26*3维的矢量，并由专业算法来识别手部的姿态和位置。裸手交互的硬件方案包括RGB摄像头、3D摄像头(TOF、结构光、双目视觉)和数据手套等，业界标杆是以LeapMotion和uSens为代表的双目红外相机方案，支持双手交互、单手26DOF跟踪，广泛用于一体式、主机式虚拟现实终端，而在手机式产品方面，华为AREngine利用结构光器件实现了单手26DOF交互方案。裸手交互的算法方案大体可以分为模型驱动和数据驱动两种方式，模型驱动类的算法不需要训练数据，但需要高度精确的初始化设计，通常只能用于手势追踪领域，数据驱动类算法依靠大数据和机器学习，目前已经成为主流的研究方向。
手势识别的落地场景目前以游戏为主，未来将向肢体交互等方向拓展。目前，手势识别技术的落地场景还比较有限，主要在VR游戏场景中，另一方面，手势识别技术存在使用疲劳、识别率不高、精确性较差和时延等方面的固有问题，因此还处于比较早期的发展阶段。但可以预见的是，手势交互是未来人机交互必不可少的一部分。随着深度学习的快速发展，交互范围也逐渐从手部拓展到肢体，以Wrnch、Facebook、华为AREngine、百度、旷视、商汤等国内外厂商先后推出可实时运行的人体骨骼点跟踪技术，广泛用于各类VR/AR应用。
三、AR：光学系统是核心器件，产业链多种方案百花齐放
3.1近期AR上市产品分析
2020年上市的VR产品尚未形成统一的形态和主流的技术路线。从产品形态上，一体式、分体式共存，尚未形成统一的技术路线。轻薄化、类普通眼镜是发展的必然选择。目前仍受限于底层核心技术，特别是光学、显示技术和电池续航等的技术突破。
从处理器上看，高通芯片一家独大。从显示上看，多种显示屏幕并存，Micro-LED是未来。从光学系统来看，光波导+Micro-LED是未来发展的趋势，光学显示镜片的量产与成本问题有待解决。从感知交互来看，SLAM开始普及，手势识别逐步具备。
3.2AR产品结构及产业链：光学组件成本占比接近一半
AR终端的硬件部分主要由处理器、光学组件、摄像头和传感器、存储器几部分构成。MagicLeapOne主要部件包含6个LCOS屏幕和一块6层的几何光波导镜片，一块可以续航三小时的电池，使用了英伟达ParkerSOC。HoloLens主要部件包括深度感应摄像头、4个环境感应摄像头、全息处理单元HPU、IntelAtomx5-Z8100CPU、一块16.5Wh的电池、3层衍射光栅+LCOS的光学显示方案。
近眼显示技术是目前主要难点，因此光学显示在AR终端成本中占比较高。近眼显示(Near-eyedisplay，简称NED)目前是AR硬件最重要的问题，不同于半导体遵循摩尔定律，往往具有可预见的迭代周期，光学设计则需要在最基本的物理定律的框架下，不断探索、论证各种的可能性，技术门槛较高，生产良率低。因此目前的AR终端中，光学显示的占比最高，参考Hololens的成本结构，光学显示部分约占40%左右。其次是处理器(~30%)，存储(~15%)，摄像头(~10%)，电池(2%)。
3.3光学显示系统：百花齐放，Micro-LED+光波导未来可期
AR设备的光学显示系统通常由微型显示屏和光学元件组成。光学组合器的不同，是区分AR显示系统的关键部分，市场上各种方案百花齐放，目前较多的搭配方案包括LCOS+光波导、DLP+光波导、硅基OLED+自由曲面等。
3.3.1显示：多种显示方案共存，Micro-LED逐渐成熟并有望成为主流技术
目前AR设备中多种显示屏幕共存。目前发布的AR产品使用较多的是LCOS、硅基OLED、DLP三种屏幕，由于亮度上的差异，硅基OLED一般与BB、自由曲面搭配、LCOS、DLP基于亮度上的优势与光波导搭配。Micro-LED由于具有高亮度、低延时、低功耗等优点将成为AR眼镜微显示器件的最优选择。
(1)硅基液晶(LCOS)作为AR终端常用的显示技术得到了一定发展与认可，但其较高功耗与较低对比度限制了该技术的发展。
硅基液晶(LCOS)是一种新型的反射式微液晶投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片。传统的LCD是做在玻璃基板上，LCOS则是做在硅晶圆上。前者通常用穿透式投射的方式，光利用效率只有3%左右，解析度不易提高；LCOS则采用反射式投射，光利用效率可达40%以上，而且可随半导体制程快速的微细化，逐步提高解析度。LCOS的优势在于性价比较高，缺点在于对比度不足以及功耗较高。
硅基OLED显示采用单晶硅晶圆作为有源驱动背板，所以更容易实现高PPI(像素密度)、高度集成、体积小、易于携带、抗震性能好、超低功耗等优异特性。自2020年开始，国内显示厂商在硅基OLED领域投资动作频繁，2020年产线投资规模超过200亿元，包括安徽熙泰、京东方、维信诺、紫旸升光电科技等公司均有投资兴建硅基OLED产线。
未来硅基OLED需要解决的问题包括：一是降低成本，硅基OLED是集成电路和新型显示两种技术的结合，其中集成电路制程占据了器件成本的70%到80%，随着硅基OLED器件市场需求的不断增长，现有的生产方式还有待探索和磨合；二是优化系统和提升整机设计水平，包括光学设计和制造、人体工程、操作系统和应用程序等多方面的配合。
(3)Micro-LED成为继LCD和OLED后业界期待的下一代显示技术，技术逐渐成熟，市场前景广阔，诸多行业巨头加速战略布局。
苹果(LuxVue)、脸书(InfiniLED)、谷歌(Glo、MojoVision)、英特尔(Aledia)等纷纷投资或收购Micro-LED领域初创公司，布局Micro-LED显示技术。2020年国内Micro-LED厂商JBD与AR眼镜厂商Vuzix达成供货，Facebook已宣布与英国Micro-LED厂商Plessey合作推出了Micro-LEDAR眼镜。
3.3.2光机：多种光学方案并存，光波导技术发展趋势明确
AR的光机设计是当前的难点之一。一方面，不同于VR，AR是需要透视的，成像系统不能挡在视线前方，因此多了一个或一组光学组合器，通过“层叠”的形式，将虚拟信息和真实场景融为一体。另一方面，不同于半导体遵循摩尔定律，往往具有可预见的迭代周期，光学设计则需要在最基本的物理定律的框架下，不断探索、论证各种的可能性，技术门槛较高，进展相对缓慢，但目前在一些技术上已经取得了较为明确的突破。
在各种光学参数存在冲突的情况下做出取舍，是目前AR光机的重要挑战。由于现有技术方案在分辨率(清晰程度)、视场角(视野范围)、重量体积(美观舒适)等方面存在潜在冲突，如何做到视觉质量、眼动框范围、体积重量、视场角、光学效率与量产成本间的权衡取舍、优化组合成为驱动技术创新的主要动因。
(1)折反式(Birdbath)得益于设计与量产成本的优势，触发了消费级AR终端的规模上量。
Birdbath的工作原理是把来自显示源的光线投射至45度角的分光镜。分光镜具有反射和透射值(R/T)，允许光线以R的百分比进行部分反射，而其余部分则以T值传输。同时具有R/T允许用户同时看到现实世界的物理对象，以及由显示器生成的数字影像。从分光镜反射回来的光线弹到合成器上。这是一个凹面镜，可以把光线重新导向眼睛。
基于这一传统技术路径的光学模组体积较大厚度减薄困难，眼动框范围受限，其光学系统须搭配算法缓解畸变，且光效难以高于15%，效果和成本较大程度受限于微显示器的发展，高亮的OLEDoS成为最优搭配，目前我国已有厂商采用该技术大量出货。搭载Birdbath光学方案的AR头显包括：联想MirageAR头显、ODGR8和R9、OPPOARGlass2021等。
(2)自由曲面在早期得到业界认可，其显示效果、光效表现较好，但会产生畸变等问题。
自由曲面采用相对简单的光学设计，它搭载了低成本的LCD显示源，以及带反射/透射(R/T)值的曲面反射镜。显示器发出的光线直接射至凹面镜/合成器，并且反射回眼内。显示源的理想位置居中，并与镜面平行。从技术上讲，理想位置是令显示源覆盖用户的眼睛，所以大多数设计都将显示器移至“轴外”，设置在额头上方。凹面镜上的离轴显示器存在畸变，需要在软件/显示器端进行修正。
但自由曲面量产加工难以保持较高精度，局部精度下降可导致图像局部扭曲和分辨率降低，存在产品一致性难题。此外，通过厚棱镜观察真实世界会出现一定程度扭曲和水波纹样畸变，这些因素影响了自由曲面的发展潜力。搭载自由曲面光学方案的AR头显包括：MiraPrism，Meta2，LeapMotion，DreamWorld。
(a)几何(阵列)光波导：镜面阵列设计，实现一维扩瞳，制造工艺复杂
几何光波导中，耦合光进入波导首先遇到一个棱镜或反射面，在多轮全反射后到达眼睛前方，耦合光出波导的结构是一个“半透半反”镜面阵列。每一个镜面会将部分光线反射出波导进入人眼，剩下的光线透射过去继续在波导中前进。镜面阵列相当于将出瞳沿水平方向复制了多份，这样眼睛在横向移动时都能看到图像，这就是一维扩瞳技术(1DEPE)。
目前几何光波导代表光学公司是以色列的Lumus，国内的珑璟光电。如果生产过程符合设计，几何波导的成像质量比较好，但光效率比传统光学系统偏低，相当于出光面积变大，每一个出瞳位置看到的光就变少了。但问题在于，几何波导的工艺难度非常大，主要在于复杂的镀膜工艺，由于光在传播过程中会越来越少，要保证动眼框范围出光均匀，阵列中这五六个镜面的每一个都需要不同的反射透射比(R/T)，又由于光通常是偏振的，每个镜面的镀膜层数可能达到十几甚至几十层；另一方面是胶合难度大，镜面之间的平行度和切割的角度都会影响到成像质量，极易出现瑕疵，导致黑条纹，出光不均匀，鬼影等现象。因此几何波导的良率较低，可量产性较低。此外，基于阵列光波导的二维扩瞳方案对加工工艺的挑战极大，短期难以商用。
(b)衍射光波导：通过光栅调整，可以实现二维扩瞳
衍射光波导主要有利用光刻技术制造的表面浮雕光栅波导(SurfaceReliefGrating，SRG)和基于全息干涉技术制造的全息体光栅波导(VolumetricHolographicGrating，VHG)，HoloLens2，MagicLeapOne均属于前者，苹果公司收购的Akonia和Digilen则致力于后者。
衍射光波导依循光学元件从毫米级到微纳级、从立体转向平面的技术趋势，采用平面的衍射光栅取代传统的光学结构。衍射光波导利用经过两次两个方向的扩瞳光栅或二维光栅以实现二维扩瞳，从而给以人为中心的光学设计与用户体验优化留有更大的容差空间。
衍射光波导的原理简单来讲，就是通过设计衍射光栅的参数，将光衍射到想要的方向上去。衍射光栅是一个具有周期结构的光学元件，这个周期可以是材料表面浮雕出来的高峰和低谷(图a)，也可以是全息技术在材料内部曝光形成的“明暗干涉条纹”(图b)，但归根结底都是在材料中引起了一个折射率n的周期性变化。因此，衍射光栅通过衍射级和色散实现分光特性，起到了与传统光学器件类似的改变光线传播方向的作用，但是它所有的操作又都是在平面上通过微纳米结构实现的，所以非常节省空间，自由度也比传统光学器件大很多。
光波导的优势包括：能够实现通过一维和二维扩瞳技术增大动眼框，从而适应更多人群，改善机械容差，推动消费级产品实现；波导镜片像光缆一样将图像传输到人眼，成像系统旁置，不阻挡视线并且改善配重分布；波导形态一般是平整轻薄的玻璃片，其轮廓可以切割，外观形态更像传统眼镜，利于设计迭代；多层波导片可以堆叠在一起，每层提供一个虚像距离，提供了“真”三维图像的可能性。
目前光波导技术也存在一些不足，主要包括：由于光在耦合进出波导以及传输的过程中都会有损失，并且大的动眼框使得单点输出亮度降低带来的光学效率相对较低；对于几何波导来说，繁冗的制造工艺流程导致总体良率较低；对于衍射波导来说，衍射色散导致图像有“彩虹”现象和光晕，非传统几何光学，设计门槛较高。
3.4感知交互：SLAM开始普及，各大厂纷纷布局
SLAM(Simultaneouslocalizationandmapping，同步定位与建图)技术近几年开始成熟，并被用于VR/AR等消费者产品的追踪定位。简单理解，SLAM就是某种设备(机器人、VR/AR设备)来到陌生环境中，需要精准建立时空对应关系，并回答“我在哪里”“这是什么地方”“我该怎么走”等问题，也就是定位、建图和路径规划。由此可见，SLAM是一套要求实时性和准确性的大型系统，涉及硬件上高速度高精度的感知和姿态跟踪、算法上多线程并发执行，资源的分配、读写的协调、地图数据的管理、优化和准确性等系统整合的众多问题。
精确高效的算法则是SLAM的核心。以开源的ORB-SLAM算法为例，主要分为三个线程，Tracking用于跟踪CameraPose，LocalMapping用于构建点云地图，LoopClosing用于闭环检测，优化点云位置。PlaceRecognition，即重定位，是利用BOW(BagofWords)模型在已经构建好的地图内定位Camera。目前距离应用到终端产品上还存在比较大的问题，主要包括代码Bug优化，传感器的位置跟踪不稳定，芯片实时处理所有数据的算力不够，以及内存问题。
四、基础设施建设：网络条件已具备，云VR将加速行业普及
4.1接入网：5G与千兆带宽，“双G”赋能VR/AR
在接入网方面，5G、Wi-Fi6、10GPON有望在五年内成为面向虚拟现实业务的主流传输技术。双G是指5G和千兆带宽，5G主要是室外移动场景，也就是无线基站到移动终端一侧，而千兆带宽+Wi-Fi6为室内固定场景，在包括接入网和承载网解决带宽和时延问题。Wi-Fi是室内固定场景，5G则是户外移动场景，二者共同为VR/AR提供更优的管道。Wi-Fi技术相对成熟，可实现VR/AR终端的无绳化。固定宽带光网络目前可以支持1Gbps-2.5Gbps的带宽接入，能够满足少量VR用户承载，未来将升级到5G-10G。未来5G的目标网可为每用户提供随时随地平均100Mbps的无线接入服务，为VR/AR业务提供极致体验。
4.1.15G：高速率、低时延的特性将大幅提高VR/AR体验
5G网络高速率、低时延的特性适合承载VR/AR业务，并大幅提高用户体验。根据5G的性能指标，5G移动网络能够达到20Gbps的峰值速率，是4G的20倍；能够达到1Gbps的体验速率，是4G的100倍；空口时延1ms，是4G的1/5。
从以上三种场景的实现难度来看，eMBB能够最先实现，推动超高清流媒体、VR/AR率先落地。未来5G的目标网可为用户提供随时随地平均100Mbps的无线接入服务，为VR/AR业务提供极致体验。
4.1.2千兆带宽+Wi-Fi6：能够实现VR/AR对于网络的要求
随着光纤宽带接入技术的进步和新兴高带宽业务的应用，千兆宽带已成为下一步宽带发展的焦点。Ovum的报告显示，全球已有超过234家运营商发布千兆业务，其中20家发布了万兆业务。我国目前已经基本普及了百兆光纤入户，未来将逐步开展城市千兆带宽入户示范。固定网络经历了5个阶段的发展，目前已进入以10GPON光纤技术为基础的千兆时代。
当前已规模部署的FTTH技术包括EPON和GPON，EPON仅能提供1Gbps带宽接入，不适宜虚拟现实业务部署。GPON技术可提供2.5Gbps带宽接入，时延小于2ms，能够满足少量VR用户承载。为满足VR用户规模化发展，须将EPON/GPON升级到10GEPON/GPON。10GPON作为千兆网络的基础技术，与前几代固定接入技术相比，带宽、用户体验和联接容量三个方面均有飞跃式发展，上下行速率将高达对称10Gbps，时延降低到100μs以下，实现全场景多业务覆盖，满足VR用户的规模化发展。
下一代Wi-Fi技术Wi-Fi6在传输速率、功耗、空间和性能等方面同样具有较大提升。Wi-Fi6(即IEEE802.11ax)，是一项无线局域网标准，也是Wi-Fi5(IEEE802.11ac)的升级版。Wi-Fi6支持更高的传输速率，最高速率可达9.6Gbps。Wi-Fi6允许更多的设备接入，并且能够加快每一台设备的速度和容量，在连接相同数量设备的基础上，速度是Wi-Fi5的近四倍。基于Wi-Fi6支持室内室外场景、提高频谱效率和提升密集用户环境下4倍实际吞吐量的性能，能够实现VR/AR对于高速率和低时延的要求，可以处理来自多个VR用户不同类型的流量。
4.2CloudVR：推动设备轻量化、低成本，并加速行业普及
CouldVR的解决方案通过将云计算、云渲染的技术应用到VR业务中，借助高速稳定的网络，将云端的显示输出和声音输出通过压缩后传输到用户的终端设备，实现VR内容上云、渲染上云，实现VR头显的无绳化和轻量化，更容易被用户所接受，有效解决VR发展的痛点。由于CloudVR具有如下显著优势，已经成为VR产业规模化发展的必然选择：
实现终端轻量化，提升使用者体验：CloudVR无需本地主机，省掉了VR头显与主机之间的连接线，“无绳化”头盔让用户摆脱了线缆的束缚，同时也减少了VR头显的重量过重，耗电过高，以及发热严重的问题，大幅提升VR设备的使用体验；
利于降低终端成本和价格，推动普及：渲染在云端处理，大幅降低终端CPU+GPU渲染计算压力，降低终端硬件要求，不需要本地高性能、高成本主机，将大幅降低VR/AR的成本，加速VR/AR的普及；
有利于内容分发、聚合：通过统一的CloudVR/AR平台，可适配不同终端上的不同类型的内容，内容制作商只需与平台适配，无需考虑与各终端的适配细节，可进一步聚焦VR/AR内容数量和质量的提升；同时，聚合到统一平台后，用户对于优质内容的获取将更加便捷；
利于与大数据分析、人工智能结合：数据在云端，利用云端强大的计算分析能力，进行大数据分析或与人工智能结合，产生更多产业创新与价值。
歌尔股份(002241.SZ)
舜宇光学科技（02382）
公司子公司浙江舜宇智能光学深耕VR/AR领域，提供高帧率大广角2D视觉方案和高精度的3D视觉方案，实现环境感知、空间定位、手势操控等功能。公司持有AR光波导模组制造初创企业灵犀微光4.9%股份，领投其数千万元A+轮融资。公司着力于VR/AR镜头与光学零部件的开发，VR类镜头/镜片及3D交互式镜头销售已取得突破产生了可观的经济效应。
立讯精密(002475.SZ)
公司研发、制造及销售的产品主要服务于消费电子、通信及数据中心、汽车电子和医疗等领域，综合覆盖零组件、模组与系统组装。精密零组件业务为公司技术领先领域，主要制程包括精密模具设计与加工、智能自动化设计与实现、CNC、SMT、SiP、冲压成型等完整生产工艺能力。公司在消费电子端的终端产品多元化，包括声学类TWS耳机、头戴式蓝牙耳机、高阶电竞耳机、小型高音质立体音箱及智能生活类5G路由。此外在通信及汽车领域公司深度覆盖高速互联、基站天线、新能源车高压线束和连接器、智能电气盒、整车线束等产品。
水晶光电(002273.SZ)
公司聚焦成像、感知、显示领域，以信息的获取和信息的显示为中心，依托精密光学冷加工、精密光学薄膜、半导体微纳等核心技术，积极构建光学元器件、薄膜光学面板、生物识别、新型显示(AR+)、反光材料五大产业群。公司主导产品光学低通滤波器(OLPF)、红外截止滤光片及组立件(IRCF)和窄带滤光片(NBPF)产销量居全球前列。光学元器件为公司分产品营收占比最高业务，公司紧抓潜望式摄像头应用趋势，实现了微型光学棱镜模块(MPOA)业务的突破。
在AR眼镜领域，公司AR产品目前主要用于汽车行业AR-HUD应用，在消费电子领域仍在试水阶段，尚未大批量推广。公司开发光波导AR镜片、AR显示模组、AR光波导光学模组，拥有DLP和LCOS技术，能够实现多种AR解决方案。公司2016年入股以色列AR眼镜开发商Lumus，参与其B轮融资。2019年公司宣布与AR全息波导显示技术的领跑者DigiLens合作，共同创建高水平制造基地，构建各种光学解决方案，开拓亚洲市场。
蓝特光学(688127.SH)
公司在精密玻璃光学元件加工方面具备突出的竞争优势和自主创新能力，在玻璃光学元件冷加工、玻璃非球面透镜热模压、高精密模具设计制造、中大尺寸超薄玻璃晶圆精密加工等领域具有多项自主研发的核心技术成果，形成了光学棱镜、玻璃非球面透镜、玻璃晶圆、汽车后视镜等多个产品系列。在3D结构光人脸识别部件双面红外反射长条棱镜产品上，公司占据了80%左右的市场份额；在应用于望远镜等领域中的成像棱镜产品上，公司市场占有率较高。公司客户群体包括AMS集团、康宁集团、麦格纳集团、舜宇集团等，广泛应用于苹果、华为等终端产品。
公司显示玻璃晶圆产品可通过再裁剪切割后制成AR光波导，目前公司已经成功研制出中大尺寸超薄晶圆加工技术，成为全球少数几家具备折射率2.0、12英寸的玻璃晶圆量产能力的企业。公司预计投资400万元进行几何光波导加工技术项目研究。
京东方(000725.SZ)
公司LCD智能手机、平板电脑、笔记本电脑、显示器、电视五大主流产品显示屏出货量和销售面积市占率全球第一。公司深入推进显示事业、传感器及解决方案事业、Mini-LED事业、智慧系统创新事业、智慧医工事业五个事业板块快速发展，显示事业板块营收占比最大，具体包括显示与传感器件、传感器及解决方案两大事业群，其中显示器件业务致力于提供TFT-LCD、AMOLED、Microdisplay等领域的智慧端口器件，为客户提供手机、平板电脑、笔记本电脑、显示器、电视、车载、医疗等产品使用的显示器件产品，提供3C显示、智能物联、系统平台等领域的整机智造服务。2020年公司柔性OLED产品加速上量，全年销量同比增长超100%。
公司为VR/AR设备提供显示器件，产品包含MicroOLED显示模组和FastLCD模组，尺寸包含0.39英寸至5.5英寸，具有高分辨率，快速响应，高刷新率等特点，可应用于多种微显示场景。2019年公司投建12英寸OLED微显示器件生产线，以满足AR/VR高端市场需求，2020年开始生产MicroOLED面板，总产能100万片/年。目前OculusGO，小米VR一体机，爱奇艺4K一体机等产品均采用了公司的显示方案。
伟时电子(605218.SH)
公司主要从事背光显示模组、液晶显示模组、触控装饰面板等产品研发、生产、销售，公司掌握了模具开发制造、结构件开发和生产、导光板开发和生产、电子器件组立等环节关键技术，拥有高精密度、高一致性的生产工艺和技术，并形成了以高亮度导光板开发、薄型导光板开发、直下型背光源开发、超窄边框背光源开发、大尺寸背光源开发、模组贴合等为主体的核心技术体系。公司产品主要应用于中高端汽车、手机、平板电脑、数码相机、小型游戏机、工控显示、智能家居、VR等领域。公司深耕背光显示模组领域，已成为全球车载背光显示模组领域领先企业之一，与JDI、夏普、天马、京瓷、松下、三菱、华星光电等全球知名的液晶显示器生产商建立了长期稳定的合作关系。
公司VR产品包括双联屏和单联屏背光显示模组，面向JDI的VR双联屏背光显示模组产品的成功导入量产，拉动了公司营业收入和利润的增长。公司积极向下游发展并整合资源，未来有望进一步推出高附加值的下游VR显示器件。
Vuzix
公司是一家美国AR智能眼镜厂商，公司在2015年被英特尔收购30%的股份之后加速投向企业市场，致力于开发从医疗到制造业的通用AR智能眼镜。公司致力于打造贴近普通眼镜外观的AR眼镜，更多的瞄准平视显示领域。公司最新发布的AR眼镜为VuzixBlade，产品部件包括自动对焦高清摄像头、集成立体声扬声器、降噪麦克风、右眼全色彩光学显示设备等。产品采用光波导+DLP的技术方案，支持720P的30fps显示和头部追踪定位。CES2021上公司表示得益于与中国企业JBD的合作，最新设备将采用MicroLED技术。