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电子行业专题研究:人机交互系统是通往元宇宙的入口-220222(42页).pdf

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电子行业专题研究:人机交互系统是通往元宇宙的入口-220222(42页).pdf

1、 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 1 证券研究报告 电子电子 人机交互系统是通往元宇宙的入口人机交互系统是通往元宇宙的入口 华泰研究华泰研究 电子电子 增持增持 ( (维持维持) ) 行业行业走势图走势图 资料来源:Wind,华泰研究 重点推荐重点推荐 股票名称股票名称 股票代码股票代码 目标价目标价 (当地币种当地币种) 投资评级投资评级 工业富联 601138 CH 19.04 买入 歌尔股份 002241 CH 69.00 买入 立讯精密 002475 CH 45.95 买入 舜宇光学科技 2382 HK 255.00 买入 韦尔股份 603501 CH 3

2、21.00 买入 资料来源:华泰研究预测 2022 年 2 月 22 日中国内地 专题研究专题研究 VR/AR/脑机接口作为新一代人机交互系统,将是人类通往元宇宙的入口脑机接口作为新一代人机交互系统,将是人类通往元宇宙的入口 我们认为人机交互系统是连接原子世界和比特世界的接口, 其发展是需求升级和技术演进互相推动的结果。需求侧,随着元宇宙应用场景清晰化,新需求决定了下一代人机交互平台将在沉浸感和交互感两大维度重点发力。 技术侧,我们认为 1)VR 拐点已至,升级路径清晰,有望成为元宇宙第一个入口;2)完整的 AR 还面临光波导等技术难题,分体式 AR 有望率先落地;3)人对大脑的理解还处于非常

3、早期阶段,康复医疗有望成为率先落地场景。建议关注 1)摄像头(舜宇,韦尔) ,2)VR 组装及零组件(歌尔,工业富联,立讯) ,3)微显示(硅基 OLED,Micro LED)等投资机会。 元宇宙应用场景逐步清晰,新需求定义下一代人机交互平台升级方向元宇宙应用场景逐步清晰,新需求定义下一代人机交互平台升级方向VR/AR/脑机接口是集合了微显示、传感器、芯片和算法等多项技术在内的下一代人机交互平台。回顾整个人机交互发展历程,我们看到人机交互的指令输入形式和反馈输出形式都在朝着更低的操作门槛和更高的交互效率演变。当前我们正站在智能手机时代和下一个交互形态的交界处,随着元宇宙在游戏、电商、协同办公、

4、社交、健身、医疗、视频和模拟培训等场景的落地以及相关内容生态的逐渐完善,元宇宙对硬件的需求逐步清晰,将推动VR/AR/脑机接口设备的逐步升级,最终有望出现可以和 PC、智能手机媲美的下一代硬件。 VR:进入出货量拐点,探索元宇宙初级入口形态:进入出货量拐点,探索元宇宙初级入口形态 2021 年在 Oculus quest 2 全球热卖带动下,VR 整体出货量近千万,重新点燃了对 VR 行业的期待,叠加科技巨头纷纷加码,市场持续关注元宇宙投资机会。我们认为 2022 年对 VR 和元宇宙来说将是关键一年,一方面,随着内容厂商开发各类游戏、社交、办公等元宇宙服务,和 NFT 的持续火热,元宇宙的生

5、态落地有望加速;另一方面,据 Digitimes,Meta 配合推出升级Quest 产品,而苹果也将在 22-23 年间推出其第一代产品,通过微显示、传感器、芯片和算法等方向的迭代,为元宇宙提供更好的沉浸与交互体验。 AR:仍在等待技术成熟和刚需应用落地,分体式:仍在等待技术成熟和刚需应用落地,分体式 AR 有望率先推广有望率先推广 我们认为 AR 作为一款消费电子产品仍然处于概念期阶段。根据 IDC,2020-2021 AR 年出货量在少于 30 万,增速波动大,且消费端市场上缺少标杆性的品牌。虽然长期看 AR 增量潜力更大,但从应用看,目前仍未出现AR 相关杀手级的应用场景,从技术看,光波

6、导,microLED 全彩化量产、电池系统长时间续航与轻量化等探索过程中。我们看好未来 5-10 年,随着技术的成熟和应用的落地,AR 将成为媲美手机的下一代智能硬件,而在这之前,对硬件要求、量产成本相对较低的分体式 AR 有望得到率先推广。 脑机接口:脑机接口:康复医疗有望成为率先落地场景康复医疗有望成为率先落地场景 我们目前对大脑的理解还处于非常早期阶段。根据我们估计,人脑的算力约相当于一台超级计算机(相当于 4.3w 个 7kw 等效机柜) ,实际发挥的能力还不到 10%。随着人们对大脑的认知、电极等读取脑信号传感器的设计、以及人工智能算法的精进,脑机接口的商业化可能性逐渐出现。我们看好

7、,脑机接口在治疗脑卒中等中枢神经损伤所致的运动功能障碍, 车祸等造成的肢体残疾,以及抑郁症等康复医疗领域有望率先落地,长期看好消费电子,军事等领域的应用机会。 风险提示:元宇宙技术开发进度不及预期,疫情升级致 3C 需求不及预期,创新品渗透不及预期。 (17)(9)(1)816Feb-21Jun-21Oct-21Feb-22(%)电子沪深300 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 2 电子电子 正文目录正文目录 元宇宙应用对硬件提出更清晰的需求,将推动人机交互逐步升级元宇宙应用对硬件提出更清晰的需求,将推动人机交互逐步升级 . 3 从人机交互发展史来看,当前我们处在什

8、么阶段? . 3 低操作门槛与高交互带宽是人机交互平台核心发展方向 . 3 元宇宙来临,有望带动 VR/AR/脑机接口蓬勃发展 . 4 元宇宙应用场景依次落地,或将定义下一代 VR/AR/脑机接口升级方向 . 6 游戏:强调“沉浸感”的元宇宙游戏需要多平台/VRAR/云原生技术作为底层技术支撑 . 7 电商:虚实交融的沉浸式购物模式为近眼显示、AI 芯片、传感器带来发展机遇 . 7 协同办公/社交:借助手势追踪、语音识别、眼动追踪、虚拟化身实现互动感 . 8 医疗与健康:VR/AR/脑机硬件将搭载先进生物监测以及脑电信号处理技术 . 9 视频:VR/AR 技术带来高沉浸感的流媒体观赏体验 .

9、9 模拟训练/教育:将实现虚拟空间中对实体环境的仿真映射 . 10 AR/VR:下一代人机交互平台:下一代人机交互平台 . 12 VR:Oculus quest 2 打造爆款范式,技术创新路径清晰 . 12 AR:产品处于概念期,Micro-LED + 衍射光波导技术突破被寄予厚望 . 19 从需求讲起:一款合格 AR 眼镜需要怎样的配置 . 20 微显示技术: MicroLED 有望成为 AR 主流 . 21 LCoS 限制较多,逐渐淡出. 21 硅基 OLED 亮度较低,目前难以应用于户外 AR 场景 . 22 LBS 激光二极管对温度敏感、分辨率较差 . 22 DLP 对温度敏感,难以小

10、型化 . 23 MircoLED 仍处在早期阶段,较多技术问题需要解决 . 23 光学模组:从几何光学到纳米光学 . 24 自由曲面解决方案:自由曲面棱镜/反射镜,BirdBath. 24 光波导技术解决方案:几何/阵列光波导,浮雕光栅光波导,布拉格光栅光波导 . 25 SLAM:理解环境与使用者,实现虚拟信息和现实世界的结合 . 27 传感器:交互方式与应用场景升级推动传感器升级 . 29 脑机接口:我们离科幻电影还有多远?脑机接口:我们离科幻电影还有多远? . 31 人脑的潜能:一台超级计算机? . 31 脑机接口(Brain-Machine Interface) :我们该如何定义? .

11、31 根据脑电的采集方式,当前的脑机接口又可以分为侵入式、非侵入式 . 32 应用持续拓展支撑起近千亿美元商用市场 . 34 应用场景#1:医疗健康领域是脑机接口当前最接近商业化的领域 . 35 应用场景#2:消费电子与 AIoT 领域展开消费端应用 . 38 应用场景#3:实现大脑强化,运用于国防军事领域 . 38 附录 . 40 重点推荐公司观点 . 41 风险提示. 42 8YdYNAgVmUcXNAnMpOpPbRdNbRpNrRtRoMkPpPoMlOtRtQaQqQwPwMoPqOwMmPqR 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 3 电子电子 元宇宙应用对

12、硬件提出更清晰的需求,将推动人机交互逐步升级元宇宙应用对硬件提出更清晰的需求,将推动人机交互逐步升级 我们认为我们认为 VR/AR/脑机接口脑机接口是集合了微显示、传感器、芯片和算法等多项技术在内的下是集合了微显示、传感器、芯片和算法等多项技术在内的下一代一代人机交互人机交互平台平台。回顾整个人机交互发展历程,我们看到人机交互的指令输入形式和反馈输出形式都在朝着更低的操作门槛和更高的交互效率演变。当前我们正站在智能手机时代和下一个交互形态的交界处,我们认为尽管 VR/AR 在输入技术(传感)和输出技术(显示)方面均较上一代交互设备有显著飞跃,但目前仍处于发展的早期阶段。随着元宇宙应用的发展和内

13、容生态的完善,元宇宙对硬件的需求逐步清晰,将推动 VR/AR/脑机接口设备的逐步升级,最终有望出现可以和 PC、智能手机媲美的下一代硬件。 从人机交互发展史来看,当前我们处在什么阶段?从人机交互发展史来看,当前我们处在什么阶段? 低操作门槛与高交互带宽是人机交互平台核心发展方向低操作门槛与高交互带宽是人机交互平台核心发展方向 我们梳理了人机交互不同发展阶段下输入和输出形式的特征和演变趋势,认为兼具便捷操我们梳理了人机交互不同发展阶段下输入和输出形式的特征和演变趋势,认为兼具便捷操作性和高交互带宽的作性和高交互带宽的 AR/VR/脑机接口将有望引领下一代交互方式。脑机接口将有望引领下一代交互方式

14、。 人机交互主要是指人和系统互相影响、互相作用的循环过程。具体而言,人类在接收并处理信息后通过行为输出指令,计算机接受指令后改变系统形态,再通过显示输出反馈信息并被人类感知,从而引发人脑的信息处理和下一个人机交互过程。回顾人机交互发展历程,过去的人机交互主要经历了卡带式交互、问答式交互和音视觉交互这三个阶段,输入和输出形式持续向贴近人类本能进化。 图表图表1: 人机交互人机交互方式方式变迁变迁过程过程 资料来源:Expreview,Oculus 官网,GEEKPARK,中关村在线,清华大学计算机科学与技术系,x 战警,华泰研究 从指令输入形式的演变来看,在最早期的卡带式交互阶段,人们只能用穿孔

15、卡向计算机单向传递数字指令,指令单一且具有极高的使用门槛;随着主机的出现,人类可通过键盘键入命令语句来实现与计算机的问答(对应命令行界面) ,虽然较上一代输入设备提高了键入效率,但仍要求操作者记住大量命令语言;随着个人 PC 时代全面到来(对图形用户界面GUI) ,通过使用鼠标键盘组合,结合“点/敲击、滚动、拖拽”等动作,操作者可轻易实现快速切换和精准定位,显著降低了操作门槛;而在手机时代,实体按键的消失及音频输入、触摸屏的陆续出现则进一步丰富了用户输入方式,简化交互流程。我们看到人机交互的输我们看到人机交互的输入形式从用机器语言与机器交互,进化到了用自然语言与机器交互入形式从用机器语言与机器

16、交互,进化到了用自然语言与机器交互。 什么是人机交互什么是人机交互 (HCI)?人:接收并处理信息人:接收并处理信息计算机:改变系统状态计算机:改变系统状态人机交互发展历程人机交互发展历程输出输出(Actions)输入输入(Controls)输入输入(Information)输出输出(Display)人和系统互相影响人和系统互相影响互相作用的过程互相作用的过程命令行界面命令行界面(CLI)图形用户界面图形用户界面(GUI)自然用户界面自然用户界面(NUI)早期交互早期交互穿孔卡穿孔卡键盘键盘鼠标鼠标+键盘键盘按键按键触控触控+语音语音主机时代主机时代PCPC时代时代手机时代手机时代下一个交互时

17、代下一个交互时代卡带式交互卡带式交互问答式交互问答式交互音视觉交互音视觉交互命令行界面命令行界面早期早期GUI成熟成熟GUI移动虚拟空间?移动虚拟空间?与现实空间叠加?与现实空间叠加?手势手势+语音语音手势手势+语音语音脑电波脑电波多维感官交互多维感官交互无交互界面无交互界面操作门槛越来越低操作门槛越来越低交互效率越来越高交互效率越来越高指令输入形式的演变指令输入形式的演变反馈输出形式的演变反馈输出形式的演变一维一维二维二维三维三维虚实融合虚实融合固定空间固定空间移动空间移动空间 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 4 电子电子 从反馈输入形式的角度,人机交互经历“命

18、令行界面(CLI)-图形用户界面(GUI)-自然用户界面(NUI) ”的更迭过程,对应视觉输出内容从单调的一维语句到二维图形,最终有望以三维空间物体的形式呈现,同时辅以声学设备强化听觉输出效果。此外输出设备也从大型主机、台式屏显,演变至笔记本电脑、手机甚至微型投影,逐步走向可移动化。 元宇宙来临,有望带动元宇宙来临,有望带动 VR/AR/脑机接口蓬勃发展脑机接口蓬勃发展 我们认为我们认为 VR/AR/脑机接口将是下一个交互时代的代表性操作平台, 主要因为其高度符合输脑机接口将是下一个交互时代的代表性操作平台, 主要因为其高度符合输入和输出形式上的演变趋势。入和输出形式上的演变趋势。输入角度,V

19、R/AR 消除以往的实体按键,主要结合了手势输入、眼动追踪、面部表情识别以及语音操控,而脑机接口则由肌电输入进一步转变为脑电输入;输出角度,VR 将为用户构建一个融合视觉、听觉、触觉等多维感官体验的移动虚拟空间,AR 则将其与现实空间叠加,充分实现虚实融合。 初期的初期的 VR/AR 概念分别在上世纪概念分别在上世纪 50-60 年代先后提出,之后年代先后提出,之后 20 年内经历了漫长的实验室年内经历了漫长的实验室开发和开发和 B 端商用探索,波动上升中产品形态不断向轻量化、小型化、深度沉浸迭代。端商用探索,波动上升中产品形态不断向轻量化、小型化、深度沉浸迭代。2010年以后,随着互联网和智

20、能手机终端的逐步成熟和消费端持续渗透,ARVR 应用开始 C 端落地的探索。进入 21 世纪的第二个十年,元宇宙被预言将成为互联网的下一个形态,而ARVR 也被寄希望成为元宇宙中全新的人机交互平台。 Qculus quest 2 带动带动 VR 出货量首次出货量首次达达千万。千万。2020 年 9 月 Oculus quest 2 推出后迅速成为爆款,持续销售火热。2021 年在这款 VR 产品的推动下,VR 销售量近 1000 万台,达历史新高,其设计范式也为国内厂家竞相模仿。未来,我们看到随着应用生态的持续成熟,相应的对 VR 硬件也提出了升级要求。我们认为下一代的显示单元的清晰度或将从目

21、前的4K 提升到 8K,重量也将从近 500g 下降到 300g 左右,同时目镜厚度将降至目前的 1/3,也将搭载更多传感器,实现眼动追踪、手势追踪等更多的交互方式。 图表图表2: VR 硬件发展历程硬件发展历程 资料来源:公司官网,映维网,青亭网,华泰研究 202900200020电影摄影师Morton Heilig创造SensoramaIvan Sutherland开发出“达摩克斯之剑”Virtuality展示第一个量产的VR街机任天堂Virtual Boy游戏机谷歌街景第一台Oculus Rift 原

22、型机 Facebook 20亿美元收购Oculus,掀起VR热潮 Google Cardboard发布 三星Gear VR发布 Youtube和Facebook支持360视频 VR应用内容迭出 百家公司开发VR产品 Oculus Rift发布 HTC Vive发布 Google Daydream Sony PSVR 微软与五大OEM合作发布多款MR头显Oculus Rift,HTC Vive,PS VR纷纷降价 VR一体机面世 Facebook 发布Oculus Quest HTC推出HTC VIVE Pro 联想推出VR一体机Mirage Solo Facebook 发布Oculus Rif

23、t 2 爱奇艺发布奇遇2S VR一体机 Pico发布Pico G2 4K 小派发布小派 VR 5K+/8k 华为9月发布华为 VR Glass 首个高评分爆款VR游戏半衰期发布 苹果约1亿美元收购VR 广播公司NextVR概念期概念期热潮期热潮期冷静期冷静期复苏期复苏期 字节跳动收购Pico Quest 2出货量已达1000万台 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 5 电子电子 AR 技术路径繁多技术路径繁多,micro-LED+衍射光波导被寄予厚望,但短期难出现成熟产品。衍射光波导被寄予厚望,但短期难出现成熟产品。现阶段AR仍处于探索期, 从出货量来看, 2020年

24、至 2021年均维持在 20-30万件之间 (IDC数据) ;从产品形态来看,目前仍然以大厂为主导,以一体机产品为主流;从技术来看,目前路径繁多,但均存在性能、良率、体积等问题。micro-LED+衍射光波导被认为是最有望实现大规模商用的 AR 光学系统,但由于 micro-LED 在巨量转移等仍存在技术问题,短期或难以实现大规模商用。 图表图表3: AR 硬件发展历程硬件发展历程 资料来源:公司官网,映维网,青亭网,华泰研究 图表图表4: VR/AR 技术发展趋势技术发展趋势 资料来源:硅基有机电致发光微显示关键技术研究徐洪光等(2013 年);硅基微显示技术代永平等(2002 年),华泰研

25、究 920002009200020Ivan Sutherland开发出“达摩克斯之剑”AR概念由波音公司托马斯 考德尔提出全球首个AR开源框架ARToolkit第一款AR游戏AR-Quake发布平面媒体杂志首次应用AR谷歌发布AR眼镜Google GlassMagic Leap D轮获得5.02 亿美元巨额融资 谷歌推出开发平台ARCore,推出Google Glass Enterprise,注重行业应用 苹果推出开发平台ARKit 百度AR Lab平台、阿里AR buy+平台、腾讯QQ-AR 平台纷纷上线 任天堂发布Pokem

26、onGo游戏风靡全球 微软发布Hololens 百度、联想等开始布局概念期概念期热潮期热潮期冷静期冷静期复苏期复苏期 Magic Leap正式发布Magic Leap One 谷歌发布ARCore1.5;华为、三星与小米搭载ARCore 苹果推出ARKit2,年底聘任前微软Hololens高级设计师Andrew Kim Vivo发布首款AR眼镜 微软发布微软发布Hololens2,依然依然侧重行业应用侧重行业应用 Google发布Glass Enterprise Edition 2,价格相较第一代降低33% 苹果发布ARkit 3 谷歌发布ARCore1.9 Facebook与Micro LE

27、D公司Plessey达成独家合作协议 Magic Leap完成新一轮3.5亿美元融资,暂时缓解资金压力2021 TCL展示基于BirdBath方案的新款AR眼镜; MojoVision推出AR隐形眼镜; 谷歌自研Tensor芯片将提升手机AR表现,AR眼镜是长期目标; 肖特将AR光学晶圆减轻20%,降低光波导模组重量;VR/AR技技术术发发展展阶阶段段VR一体机硬件成熟,出货量拐点已至一体机硬件成熟,出货量拐点已至光波导光波导2022年之前或难以实现大规模商用年之前或难以实现大规模商用分体式分体式AR眼镜率先落地眼镜率先落地 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 6 电

28、子电子 元宇宙应用场景依次落地,或将定义下一代元宇宙应用场景依次落地,或将定义下一代 VR/AR/脑机接口升级方向脑机接口升级方向 我们认为我们认为随着元宇宙应用场景的清晰化随着元宇宙应用场景的清晰化,未来未来 VR/AR/脑机接口的发展方向逐渐明确。脑机接口的发展方向逐渐明确。早期的硬件设备受制于应用场景和内容单一化、用户对硬件设备的体验不完善等缺陷,初代VR/AR 并未实现大规模增长。当前时点,我们看到游戏、电商、协同办公、社交、健身、医疗、视频和模拟训练(教育)等元宇宙应用场景正逐渐清晰,这对 VR/AR/脑机接口硬件端提出了更高的需求, 有望驱动包括微显示技术、 三维重建、 生物传感器

29、、 肌电/脑电处理、全身追踪、空间定位在内的多项底层技术不断完善。 图表图表5: 元宇宙各大应用场景对沉浸感和交互感的要求元宇宙各大应用场景对沉浸感和交互感的要求 注:气泡在坐标轴上的位置取决于该应用对沉浸感和交互感的依赖度,气泡相对大小表示该应用的市场规模 资料来源:华泰研究 元宇宙时代的应用比移动互联网时代更强调沉浸感和交互感,不同应用对两种效果的侧重各有不同。其中,沉浸感可通过更丰富的音画效果和更多维度的感官交互获得,例如借助场景渲染、沉浸声场、温度模拟、触觉传感等技术营造出逼真的虚拟场景,使大脑产生“身临其境”的感觉;交互感则需借助多样化的输入方式来降低人机交互的操作门槛,例如直接通过

30、识别语音或读取手势来传达指令,无需打字或操作键鼠/按钮,增强互动效率。 我们认为根据不同应用对沉浸感和交互感的要求高低,可以将其分为三个层次: 1) 渐成熟:视频和模拟训练(教育) 。其中模拟训练(教育)包括安全教育、公共安全演练、思政教育等等,对沉浸感和交互感要求最低,目前已有商业化案例;而视频领域对沉浸感的要求相对更高,但由于流媒体平台内容生态已经较为完善,随着VR 配套硬件向 C 端渗透,我们认为视频将是率先成熟的领域之一。 2) 发展中:电商、社交、游戏、办公、健身。其中电商与游戏更侧重于追求沉浸感,而社交和协同办公对交互感的要求更高。 3) 萌芽期: 医疗, 具体包括疾病监测、 辅助

31、微创手术、 信号读取、 刺激干涉和仿生等。疾病监测随着 ECG 心电图、血糖、血氧等生物传感技术的成熟有望加速落地,而辅助手术、刺激干涉和仿生等领域对输入和输出的精确度要求极高,相关企业及医疗机构仍在探索中。 沉浸感沉浸感游戏游戏社交社交电商电商办公办公健身健身医疗医疗交互感交互感视频视频强强弱弱弱弱强强模拟训练模拟训练/ /教育教育 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 7 电子电子 游戏游戏:强调“沉浸感”的元宇宙游戏需要多平台强调“沉浸感”的元宇宙游戏需要多平台/VRAR/云原生技术作为底层技术支撑云原生技术作为底层技术支撑 当前游戏已具备元宇宙所拥有的虚拟身份、

32、朋友、经济系统等特点,但未能给玩家完全带来“沉浸感” ,硬件方面主要受制于近眼显示和多维感官传感技术不够成熟。未来,元宇宙游戏将朝着更强的沉浸感与更丰富的内容生态方向发展,需要借助成熟的场景渲染和沉浸声场技术增强声画效果,借助全身运动追踪、传感器、空间定位等技术增强临场感。我们认为优质的游戏内容创新将与 VR/AR 硬件升级互相形成正反馈效应, 促进元宇宙游戏生态的发展,并为高性能计算芯片、硅基 OLED、Micro LED 以及相关设备组装企业带来增量空间。 图表图表6: 元宇宙游戏发展方向及底层技术元宇宙游戏发展方向及底层技术 资料来源:Roblox 官网,Steam 官网,Pokemon

33、 GO 官网,头号玩家,失控玩家,华泰研究 电商:虚实交融的沉浸式购物模式为近眼显示、电商:虚实交融的沉浸式购物模式为近眼显示、AI 芯片、传感器带来发展机遇芯片、传感器带来发展机遇 传统电商平台仍主要以图片和视频等平面化形式展示商品。尽管近年来电商直播、AR 试妆等形式兴起,一定程度上弥补了传统电商在购物时较为单薄的观感体验,然而对于服饰等SKU 丰富的非标品类商品,用户仍然无法对其进行在线试品。在“在线即在场”的终极需求驱动下,元宇宙时代的电商有望进一步突破物质世界屏障,通过 AR/VR/MR 等新一代人机交互平台实现视听甚至触觉等多感官交互的购物体验,创造如 3D 虚拟商场、数字展馆等消

34、费者购买场景。我们认为这一进程主要依赖于近眼显示、三维重建、触觉传感乃至虚拟人等技术的成熟,将为相关微显示、传感器、芯片企业带来增长空间。 Roblox : UGC式虚拟世界平台式虚拟世界平台优质元宇宙游戏雏形优质元宇宙游戏雏形半条命半条命: VR独占重度独占重度RPG游戏游戏宝可梦宝可梦Go:AR宠物宠物养成对战类养成对战类RPG手游手游元宇宙游戏高级形态元宇宙游戏高级形态基于基于VR/AR硬件硬件,元宇宙游戏世界有望成为承载元宇元宇宙游戏世界有望成为承载元宇宙活动的基础平台,实现虚拟与现实无缝结合宙活动的基础平台,实现虚拟与现实无缝结合头号玩家头号玩家、失控玩家失控玩家中的成熟元宇宙游戏世

35、界中的成熟元宇宙游戏世界场景渲染、全身运动场景渲染、全身运动追踪、传感器、空间追踪、传感器、空间定位等底层技术定位等底层技术现代工业现代工业生产优化生产优化 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 8 电子电子 图表图表7: 元宇宙电商有望借助元宇宙电商有望借助 VR/AR/MR 实现“在线即在场”的沉浸式购物体验实现“在线即在场”的沉浸式购物体验 资料来源:阿里巴巴官网,世悦星承官网,华泰研究 协同办公协同办公/社交社交:借助手势追踪、语音识别、眼动追踪、虚拟化身实现互动感:借助手势追踪、语音识别、眼动追踪、虚拟化身实现互动感 未来未来元宇宙办公元宇宙办公/社交有望社交

36、有望突破物理空间的局限,将带来最接近实地面对面突破物理空间的局限,将带来最接近实地面对面的的工作工作和交友和交友体体验,提升办公生产、沟通、协作效率。验,提升办公生产、沟通、协作效率。当前移动互联网阶段的远程办公距离理想模式有一定差距,工作效率与沟通效果仍存在局限性。而元宇宙办公/社交则强调互动感,例如,用户可以全程通过手势操作,即可满足在 VR 虚拟空间中举手、竖大拇指点赞等功能,显著降低人机交互平台操作门槛, 同时实现无距离感互动。 这一场景的实现将主要借助手势读取、眼动追踪、语音识别、空间定位等 VR/AR 底层技术。 图表图表8: 元宇宙办公元宇宙办公/社交应用场景社交应用场景 资料来

37、源:Meta 官网,VR 陀螺,华泰研究 VR/AR/MR淘宝淘宝VR购物购物Buy+以图片、视频平面化展示为主电商直播、利用AR技术虚拟试妆丰富购物体验加强加强视觉立体感视觉立体感触觉交互触觉交互数字人数字人3D人像建模人像建模当今电商当今电商元宇宙电商元宇宙电商在线试妆功能在线试妆功能突破平面化商品展示制造逼真沉浸的购物体验感电电商直播商直播人与人沟通依赖线上会议平台,互动感有限当今远程办工模式当今远程办工模式社交场景交互感更强,创造不同用户在同一虚拟空间在场的沟通活动元宇宙办公模式雏形元宇宙办公模式雏形当今线上社交模式当今线上社交模式元宇宙社交模式雏形元宇宙社交模式雏形虚拟办公室高度还原

38、现实,在VR空间实现“人-人”直接交流以文字、音视频形式为主,有较强社交空间隔膜手势追踪手势追踪语音识别语音识别虚拟场景虚拟场景虚拟化身虚拟化身 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 9 电子电子 医疗与健康医疗与健康:VR/AR/脑机硬件将搭载先进生物监测以及脑电信号处理技术脑机硬件将搭载先进生物监测以及脑电信号处理技术 在 VR/AR 方面,尽管目前已出现了拳击、攀岩、球类运动等辅助健身的应用,欠佳的硬件佩戴体验却限制了用户使用时长。一方面,VR 设备的眩晕感仍未完全消除,运动健身应用中高速变换的场景将进一步加剧不适感;另一方面,目前主流 VR 头显的重量大多在 3

39、00g 以上,VR 一体机甚至普遍超过 500g,大大增加了佩戴者运动时的负担。因此,显示技术和轻薄化是硬件厂商重点攻克的方向,我们看好具有超轻薄、高清晰度、低功耗、低延迟等特点的硅基 OLED(索尼、视涯等) ,以及具有无感佩戴且不妨碍正常视线优势的入眼式AR 设备(InWith 和 Mojo Vision 等)的发展机会。 在生物监测方面,当前随着心率监测、血氧检测技术的成熟,已有部分智能手环和手表产品中引入了医疗级功能,我们认为向着更专业的医疗设备进化将是智能穿戴重要发展方向。未来,智能穿戴产品有望大规模搭载 ECG 心电图以及无创血糖检测等新功能,针对老年群体、慢病群体提供更专业的服务

40、,这也对血糖、血氧等生物监测技术提出了更高的要求。长期来看,人机交互硬件在医疗与健康领域有望拓展到服务神经系统和肌肉系统瘫痪的患者(如脑、脊髓疾病、中风、外伤等) ,这一需求将为脑机接口技术创造可观的发展前景。 图表图表9: 生物检测与辅助健身场景生物检测与辅助健身场景 资料来源:Apple 官网,Mojo Vision 官网,华泰研究 视频:视频:VR/AR 技术技术带来带来高沉浸感的高沉浸感的流媒体观赏流媒体观赏体验体验 传统影视作品、长视频与短视频仍主要通过电视、影院、视频平台等媒介传播,受制于平面化的表现形式, 内容的表现力仍有较大提升空间。 元宇宙时代, 观众有望使用先进 VR/AR

41、设备更沉浸地观看电影、现场实况、音乐会等内容,娱乐性与体验感将迎来质的飞跃。目前包括 Netflix 和爱奇艺在内的长视频平台已对“元宇宙+视频”的落地做出了积极探索,例如 Netflix 为美剧怪奇物语推出 VR 体验,爱奇艺推出主打观影功能的手机盒子。借鉴移动互联网时代对短视频生态的孵化历程,元宇宙作为互联网的下一站,也为视频创作提供了新的可能性,例如通过建模、动作捕捉、人工智能制作出的虚拟人物能够参演影视剧集,影视与视频内容创作有望迎来新的高光期。 智能手表的血氧和心率检测功能已较成熟智能手表的血氧和心率检测功能已较成熟VR一体机一体机设备自重较重设备自重较重使用硅基使用硅基OLED显示

42、屏的显示屏的VR设备设备/眼戴式眼戴式AR设备,实现显示设备,实现显示技术提升技术提升+轻薄轻薄化化生生物物检检测测辅辅助助健健身身智能穿戴搭载智能穿戴搭载ECG心电图、无心电图、无创血糖检测创血糖检测等等生物传感生物传感新新功能功能Vizfit中中VR健身健身场景场景元元宇宇宙宙+医医疗疗健健康康,需需要要怎怎样样的的技技术术? 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 10 电子电子 图表图表10: Netflix 为美剧怪奇物语推出为美剧怪奇物语推出 VR 体验体验 图表图表11: 虚拟偶像“柳夜熙”出演短视频剧集虚拟偶像“柳夜熙”出演短视频剧集 资料来源:映维网,华

43、泰研究 资料来源:抖音,华泰研究 模拟训练模拟训练/教育教育:将实现虚拟空间中对实体环境的仿真映射:将实现虚拟空间中对实体环境的仿真映射 模拟训练是指将现实中的场景复刻到虚拟世界中,应用于军事训练、工业设计、教学训练、安全应急演练等较为复杂或具有高危险系数的领域。工业领域中,制造业企业将在仿真虚拟空间中充分利用各类数据,优化工业生产环节中的设备工艺和作业流程。军事和安全应急领域均有进行模拟演练的需求,未来有望在虚拟场景开展更大规模和更复杂的军事和应急训练,实现节省训练成本、提高安全性的目的,如曼恒科技研发出上海浦东机场的 VR 火灾应急演练系统, 使用 VR 和 5G 云渲染技术模拟机场火灾突

44、发事件及机场消防员在危险场景下如何开展消防应急救援,帮助提升机场系统整体应急能力。鉴于模拟训练用途的特殊性,其对沉浸感和交互感的要求相对而言较低,无需依赖高端硬件设备加成,目前已有曼恒科技、壹传诚等企业实现了商业化。 图表图表12: 曼恒曼恒科技研发机场科技研发机场 VR 火灾应急演练系统火灾应急演练系统 图表图表13: VR 虚拟仿真青少年安全教育教学场景虚拟仿真青少年安全教育教学场景 资料来源:曼恒科技官网,华泰研究 资料来源:壹传诚官网,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 11 电子电子 图表图表14: 元宇宙基础设施相关产业链公司梳理元宇宙基础设施相

45、关产业链公司梳理 发展方向发展方向 中国中国相关产业链公司相关产业链公司 全球全球相关产业链公司相关产业链公司 内容生产系统 游戏引擎/其他引擎 曼恒科技 Epic、Unity 高性能计算 GPU/CPU/DPU 寒武纪(688256 CH) 遂原(未上市) 壁仞(未上市) 登临(未上市) 摩尔线程(未上市) 英伟达(NVDA US) 英特尔(INTL US) 超威半导体(AMD US) 分布式计算&存储 合肥长鑫(未上市) 长江存储(未上市) 美光(MU US) 海力士(000660 KS) 三星(005930 KS) 服务器 工业富联(601138 CH) 浪潮集团(600756 CH)

46、联想集团(992 HK) 戴尔(Dell US) IBM(IBM US) 系统组装 组装/结构件 歌尔股份(002241 CH) 立讯精密(002475 CH) 工业富联(601138 CH) 长盈精密(300115 CH) 龙旗(未上市) 欧菲光(002456 CH) 和硕(4938 TT) 近眼显示 Micro LED 三安光电(600703 CH) 华灿光电(300323 CH) 京东方(000725 CH) 首尔半导体(046890 KS) 三星(005930 KS) 硅基 OLED 合肥视涯(未上市) 奥雷德(未上市) 创视界光电(京东方(000725 CH) 清越科技(未上市) L

47、G Display(034220 KS) 索尼(6758 JP) eMagin(EMAN US) Kopin(KOPN US) Microoled(未上市) 光学模组及透镜 舜宇光学(2382 HK) 长信科技(300088 HK) 水晶光电(002273 CH) 苏大维格(300331 CH) 传感器 RGB/ToF/眼动追踪摄像头 舜宇光学(2382 HK) 韦尔股份(603501 CH) 高伟电子(1415 CH) LG Innotek(011070 KS) STM(STM US) Primax(2336 TT) 索尼(SONY US) 大立光(3008 TT) 玉晶光(3406 TT)

48、 红外传感器/磁力计 AMS(AMS AG) 扬声器/麦克风/马达 歌尔股份(002241 CH) 瑞声科技(2018 HK) 美律(立讯精密(002475 CH) AMS(AMS AG) 通信 硅光芯片 亨通洛克利(600487 CH) 希烽光电(未上市) Sifotonics(未上市) 华为(未上市) 英特尔(INTL US) 思科(CSCO US) 洛克利(RKLY US) 光模块 华为(未上市) 中际旭创(300308 CH) 新易盛(300502 CH) 光迅科技(002281 CH) 英特尔(INTL US) 高意(IIVI US) 思科(CSCO US) 博通(AVGO US)

49、边缘计算 星网锐捷(002396 CH) 浪潮信息(000977 CH) 网宿科技(300017 CH) 联想集团(0992 HK) Fastly(FSLY US) Arista(ANET US) Cloudflare(未上市) 戴尔(DELL US) 惠与(HPE US) 资料来源:彭博,华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 12 电子电子 AR/VR:下一代人机交互平台下一代人机交互平台 VR:Oculus quest 2 打造爆款范式,技术创新路径清晰打造爆款范式,技术创新路径清晰 VR 是 Virtual Reality(虚拟现实)的缩写,指计算机图形

50、技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术,在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,能使用户具有身临其境的沉浸感,具有与环境完善的交互作用能力的一种崭新的人机交互手段。 目前常见的目前常见的 VR 由头戴式显示设备和手柄组成。由头戴式显示设备和手柄组成。其中,头戴式显示设备集成了显示、计算、传感器等设备,通过将人对外界视觉、听觉的封闭,并由左右眼屏幕分别显示左右眼的图像, 引导用户产生一种身在虚拟环境中的立体感。 而手柄则负责辅助追踪使用者手的位置、提供交互使用的按键,以及简单的触觉震动反馈。 图表图表15: Oculus quest 2

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