天风证券：5G能给VR带来什么，产业空间如何？
tony2001
中线波段
2021-12-24 08:20:07
1. 5G能给VR带来什么？1、VR系统的限制因素有哪些？限制VR广泛应用的因素不仅仅取决于成本、内容或者头显的质量，VR产业的核心因素在于需要头显设备本身具备充足的算力，从而让VR技术便于用户使用。一套高端的VR系统由一台配有昂贵显卡的电脑以及按需放置若干追踪器的使用空间组成，技术和空间两个因素的限制构成了VR产业的成本、内容以及质量方面的障碍。对于无需连接电脑的那类头显而言，内置于头显上的追踪器的出现，逐步消除了其中的一些障碍。完全脱离电脑的独立头显设备无法承载当下的显卡，因为显卡体积过大且能耗较高，最终导致运行时穿戴在头部的设备过热。将上述VR系统中的显卡和电脑芯片放置于云端，并使各个组成部分以无线方式相连，是VR解决困难的关键。如此一来不仅可以消除电脑有线连接线缆的限制、追踪器可以放置在头显上，头显的重量和成本也会大幅下降，从而实现轻量化和低成本化。实现VR的云计算需要在不影响VR体验的前提下与图形芯片极速连接，而5G正是破局的关键。2、VR设备如何接入5G网络？根据雷锋网观点，VR领域中最为主流的品类是VR一体机，即无需连接手机或PC，内置处理器，可以独立使用的VR产品，此类产品往往不具备直接接入5G网络的能力。为了应对这一问题，出现了5G CPE这样的设备。它可以将5G信号转化为Wi-Fi信号，现存产品就可以通过Wi-Fi连到5G CPE，再连上5G网络了。3、5G三大特性对VR有何作用？5G有三大特性：eMBB（大带宽）、URLLC（超低时延与高可靠性）、mMTC（大规模连接），其中前两者是与VR息息相关的。1）5G eMBB对VR的作用根据雷锋网观点，5G大带宽对于VR的作用在于提升全景视频的分辨率和码率，从而达到更好的观看体验。虽然目前的VR设备都可以观看全景视频，但是分辨率和码率往往达不到及格线，看起来模糊异常，这是一个普遍的问题。在看视频的时候，用户希望视频的分辨率与屏幕的分辨率保持一致，以达到最好的效果。比如用1080p的电脑屏幕看1080p的视频，是最佳体验。VR头显的视场角一般是110°左右，全景视频是一个360°的球体，相当于VR头显视场角的3倍多。VR头显屏幕分辨率一般为2K或4K，因此全景视频的最佳分辨率也是其3倍多，即8K或12K。只有达到这样的分辨率才能有优秀的观影体验，然而这样的分辨率对于宽带速率要求是极高的。主流视频平台的1080p视频，码率大约在1~2Mbps。而VR全景视频的码率则要高了一个数量级。以行业标杆的Oculus Studios出品的《Henry》为例，其片长为8分42秒，分辨率为5K，文件大小为1.3GB，码率约为20.8Mbps。这已经接近我国平均网速速率，大量用户会无法流畅地在线观看，必须要下载下来看才行。5G和千兆家庭宽带，使得网络速率提升到1000Mbps左右，让在线观看20Mbps的全景视频成为可能；除了视频之外，VR云游戏同样需要大带宽。VR云游戏其实也是一个全景视频流，也是360°的，因此也需要上述相同的分辨率和码率，才能达到最佳的体验效果。（2）5G URLLC对VR的作用根据雷锋网观点，5G对于降低现有VR产品的运动到成像时延没有作用，但5G可以通过云游戏的技术方案提高画质，并降低云游戏技术中的网络时延。VR时延又称为运动到成像时延（Motion-to-Photon Latency），是指从IMU（Inertial Measurement Unit惯性传感器）或视觉传感器检测头部/手部的运动，到图像引擎渲染出对应的新画面并显示到屏幕上，这样一个链路的时延。
主流的VR头显均已在本地做到了20毫秒以内的运动到成像时延，整个链路都是在本地设备上完成的，并不需要连网。20毫秒是一个人类感知的黄金分割线，时延低于20毫秒，用户就感觉不到了。导致VR眩晕的因素不止是时延，而是共有三个：时延、光学参数、内容舒适度。目前的技术已经解决了时延和光学参数的问题，但是在内容设计上带来的眩晕感是无解的，VR游戏和体验中的剧烈运动和快速移动依然可能会让用户眩晕。这完全取决于用户对晕动症的耐受程度，每个人都有所不同。VR强调的是沉浸感，对于画质的要求很高，最极致的VR体验需要强劲的高端PC来承载。5G可以将3D图形运算放到云端，也就是云游戏的技术路线。这样就可以利用云端强劲的PC级CPU和GPU来进行3D图形运算，再以视频流的形式传回本地的VR设备上，让移动芯片的VR设备也能显示出最顶级的画质。
然而，云游戏的技术方案对于VR来说，最大的挑战在于网络时延。如果采用了云游戏的技术方案，那么网络时延就变成了运动到成像时延的一部分，网络时延会增加整体的运动到成像时延。这个时候5G低时延的价值就得以体现：如果云游戏技术中5G的低网络时延与VR设备的运动到成像时延之和——整个链路的时延可以控制在20毫秒以内，那么基于5G的VR云游戏方案就能够达到合格的用户体验。2.2. VR市场未来空间如何？疫后时代随着应用场景的增加，外界对AR/VR的商用及消费市场的兴趣明显提升，VR的商业应用场景从培训扩展到协同工作领域。IDC关注到不仅在例如培训等传统应用场景，商业领域对于虚拟现实的需求正在快速增长。随着跨工作场所的工作者对于在线视频会议的疲倦，VR正逐渐渗透到协同工作领域。IDC 预测VR头戴设备的出货量将从2020年的约500万台增加到2025年的2800+万台，相比2020年增加5.6倍。市场研究公司GlobalData同样认为VR在商业领域存在诸多机遇：在未来几年内，企业级应用(而非消费级VR应用)将会是VR市场增长的主要推手，并且GlobalData认为接下来三年里企业将会成为VR的关键市场，增速会超过消费领域。GlobalData表示VR将会是未来工作的关键技术，并且企业级元宇宙平台的开发也会进一步提高其吸引力。GlobalData预计，2020年全球VR市场的总收入大约为50亿美元，而到2030年，全球VR市场总收入有望增长至510亿美元，10年间年复合增长率达27%。物联网与新能源、元宇宙交叉投资机会物联网由感知层（传感器）、网络层（模组、网络）、应用层（智能控制器、物联网平台、各类应用等）组成。物联网的各个环节，与新能源（储能、新能源汽车、氢能源）、元宇宙（柔性传感等）深度契合，未来有望持续受益新能源、元宇宙行业的需求拉动。具体标的来看：1）感知层：汉威科技（氢气传感器在新能源汽车、氢能源的应用；柔性传感器在VR/AR等领域的应用）；2）网络层：广和通、移远通信、美格智能（车联网模组在新能源车上的应用）；3）应用层：拓邦股份（智能传感器龙头，向储能等领域持续拓展）。
主流的VR头显均已在本地做到了20毫秒以内的运动到成像时延，整个链路都是在本地设备上完成的，并不需要连网。20毫秒是一个人类感知的黄金分割线，时延低于20毫秒，用户就感觉不到了。导致VR眩晕的因素不止是时延，而是共有三个：时延、光学参数、内容舒适度。目前的技术已经解决了时延和光学参数的问题，但是在内容设计上带来的眩晕感是无解的，VR游戏和体验中的剧烈运动和快速移动依然可能会让用户眩晕。这完全取决于用户对晕动症的耐受程度，每个人都有所不同。VR强调的是沉浸感，对于画质的要求很高，最极致的VR体验需要强劲的高端PC来承载。5G可以将3D图形运算放到云端，也就是云游戏的技术路线。这样就可以利用云端强劲的PC级CPU和GPU来进行3D图形运算，再以视频流的形式传回本地的VR设备上，让移动芯片的VR设备也能显示出最顶级的画质。然而，云游戏的技术方案对于VR来说，最大的挑战在于网络时延。如果采用了云游戏的技术方案，那么网络时延就变成了运动到成像时延的一部分，网络时延会增加整体的运动到成像时延。这个时候5G低时延的价值就得以体现：如果云游戏技术中5G的低网络时延与VR设备的运动到成像时延之和——整个链路的时延可以控制在20毫秒以内，那么基于5G的VR云游戏方案就能够达到合格的用户体验。2.2. VR市场未来空间如何？疫后时代随着应用场景的增加，外界对AR/VR的商用及消费市场的兴趣明显提升，VR的商业应用场景从培训扩展到协同工作领域。IDC关注到不仅在例如培训等传统应用场景，商业领域对于虚拟现实的需求正在快速增长。随着跨工作场所的工作者对于在线视频会议的疲倦，VR正逐渐渗透到协同工作领域。IDC 预测VR头戴设备的出货量将从2020年的约500万台增加到2025年的2800+万台，相比2020年增加5.6倍。市场研究公司GlobalData同样认为VR在商业领域存在诸多机遇：在未来几年内，企业级应用(而非消费级VR应用)将会是VR市场增长的主要推手，并且GlobalData认为接下来三年里企业将会成为VR的关键市场，增速会超过消费领域。GlobalData表示VR将会是未来工作的关键技术，并且企业级元宇宙平台的开发也会进一步提高其吸引力。GlobalData预计，2020年全球VR市场的总收入大约为50亿美元，而到2030年，全球VR市场总收入有望增长至510亿美元，10年间年复合增长率达27%。物联网与新能源、元宇宙交叉投资机会物联网由感知层（传感器）、网络层（模组、网络）、应用层（智能控制器、物联网平台、各类应用等）组成。物联网的各个环节，与新能源（储能、新能源汽车、氢能源）、元宇宙（柔性传感等）深度契合，未来有望持续受益新能源、元宇宙行业的需求拉动。具体标的来看：1）感知层：汉威科技（氢气传感器在新能源汽车、氢能源的应用；柔性传感器在VR/AR等领域的应用）；2）网络层：广和通、移远通信、美格智能（车联网模组在新能源车上的应用）；3）应用层：拓邦股份（智能传感器龙头，向储能等领域持续拓展）。
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