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VR講究的是沉浸感、交互性和構想性。構想性的關鍵在內容設計，而沉浸感和交互性的關鍵在硬件實現。要想實現完美的沉浸式體驗，就必須在虛擬世界里去感知真實世界的景象，而感知世界的最直接的就是視覺。雖然顯示技術前進的步伐從未停止（從2D到3D，從1080P到4K），但是目前無論是LTPS，還是OLED，任何一個顯示技術都不能原原本本地還原真實世界的色彩，視頻圖像的處理及顯示技術成為了VR硬件的重中之重。
以OculusRift為例，OculusRift“GTX970/R9290顯卡+8GB內存+OLED1080P顯示屏”的高配置目的就是最大程度解決視頻圖像的處理及顯示技術，還原真實的世界。
AR講究的是現實世界的疊加虛擬世界，實現“虛實結合”，技術實現難度遠大于VR。AR除了要求解決顯示技術（全息投影、透明顯示等）外，還要注重感知技術。因為，AR的感知不僅僅是對人輸入信息的感知，還包括對周圍環境的感知。AR只有感知周圍現實世界，才能將知道虛擬世界的圖像應當疊加到現實世界的哪個具體位置。
以微軟Hololens為例，Hololens通過激光雷達、光學攝像頭、深度攝像頭、慣性傳感器等各種傳感器獲取應用場所的視覺信息、深度信息、自身的加速度和角速度等現實數據，然后通過算法確定用戶位置和路面位置，從而地圖的構建，并將處理的虛擬數據與探測的現實數據實時結合，形成動態“虛實結合”的畫面。這里面的硬件的關鍵在于顯示和感知，軟件的關鍵在于算法。
我們認為，雖然中國大陸在電子產品硬件制造領域極具優勢，但并不是VR/AR產品的所有硬件制造都有投資價值，只有上述論述的VR/AR關鍵硬件環節才值得投資。本章將重點分析VR/AR的關鍵元器件：視頻處理芯片、顯示屏、傳感器件、微投器件。
（一）VR/AR之芯片：出色的視頻處理才能帶來極致視覺體驗
1、視頻處理芯片在VR/AR扮演關鍵角色
大部分VR體驗者都會感覺到暈眩，它被認為是VR走向主流的最大障礙。在VR/AR世界里，與傳統的視頻圖像處理技術不同，虛擬現實的視頻圖像處理是用于近似還原真實的世界，其對視頻圖像的渲染要求更為嚴格，因此對芯片運算能力和圖像處理能力的要求更高，當所有的信息以視頻化的方式呈現并放大數倍呈現于用戶眼前時，數據運算能力與數據傳輸速度、屏幕刷新率便成為技術實現的重要瓶頸。
比如說，你將眼睛每秒鐘接收的信息數據化，可以想象這是多么大的數據量，這些海量數據又需要實時傳輸到顯示設備，讓用戶沉浸于VR世界，這需要多大的數據處理能力。而AR需要將虛擬世界的數據與現實世界的數據結合顯現，它所需的算法、數據庫、應用等等要求比VR要高出一個段位。VR設備工作時，需要將兩幅相同的高分辨率圖像（一幅圖片對應一只眼睛）渲染成90FPS，同時保證電腦和虛擬現實系統之間的延時不超過20毫秒。一般顯卡渲染兩個1080p場景會非常吃力，再加上FPS和延時要求，一般顯卡已經完全不能工作，甚至可以說，目前任何一款顯卡都不能完完全全地勝任VR完美體驗。因此，視頻處理芯片是VR/AR流暢運行的核心保障。
2、芯片廠商爭鋒，搶占VR/AR先機
虛擬現實被認為下一個計算平臺，從PC時代的英特爾，到智能手機時代的高通，VR/AR領域或許也將誕生一些重量級的芯片平臺。目前各家廠商已經開始搶占VR/AR市場先機，其中以視頻處理芯片廠商占據了明顯優勢。
NVIDIA&AMD：VR旗艦配置，GPU顯卡雙王推出VR解決方案
在VR旗艦產品OculusRift顯卡配置中，Oculus團隊推薦配置NvidiaGTX970/AMD290級別或者更高的顯卡，該兩款顯卡都是NVIDIA和AMD各自廠商的高端產品。
2015年11月份，NVIDIA發布了GameworksVR（面向游戲開發人員）及DesignWorksVR（面向設計人員）兩種VR開發工具。用以降低延時率，加快立體渲染性能，從而提升VR沉浸體驗。
2015年9月，AMD分拆的圖形芯片部門RadeonTechnologiesGroup，重點瞄準了游戲和虛擬現實領域的機會。AMD推出了VR解決方案——LiquidVR，LiquidVR技術包含數據鎖定、異步著色引擎、多GPU異步渲染等全新功能，能夠以更低的延遲來實現更優質的畫面，提高VR的沉浸體驗。
高通：CPU+新一代GPU，面向VR發力
2015年12月，高通發布了Snapdragon820。該芯片是高通首款定制設計的64位四核CPU，內部集成了新一代GPU（型號為Adreno530），能夠呈現從立體攝像機實時拍攝的高清晰視頻，能夠識別圖片和場景中超過1000種不同的類別，保證虛擬顯示頭盔內身臨其境的體驗再一次進化。
2015年，瑞芯微聯合ARM發布了旗下最新款芯片解決方案RK3288芯片，VR開發者可以基于RK3288，搭載ARMMaliT764GPU，針對安卓系統中所有2D游戲，無需對游戲圖形渲染架構進行的修改，用戶在體驗時只要調用“3D游戲引擎”，RK3288就可以同時計算和渲染左右雙眼的圖像并顯示出來，達到極好的VR體驗。騰訊已經與瑞芯微展開了合作，騰訊miniStation游戲機搭載了RK3288芯片方案，也基于瑞芯微RK3288方案開發騰訊VR一體機。
全志科技在VR領域儲備已久，偶米科技的首款UranusoneVR一體機全志科技的H8芯片方案。該芯片支持8核心并能夠2.0GHz同時高速運行，其4K的解碼能力支持高解析度的游戲與視頻。
視頻處理芯片在VR/AR中起到關鍵作用，關乎終端產品的運行流暢性、系統延時性。國內全志科技、瑞芯微在視頻處理芯片技術領先，中穎電子正在布局AMOLED驅動芯片，華為正在研發虛擬現實芯片。
（二）VR之顯示：AMOLED破解VR暈眩難題
1、讓你暈眩的VR背后是什么？
VR導致眩暈的因素之一是延時
隨著VR漸漸興起，國內外眾多廠商紛紛加入VR陣營。體驗過VR頭顯的朋友最深刻的感受就是暈眩甚至惡心、嘔吐，它被認為是VR走向主流的最大障礙。
為什么我們會經歷這種感覺呢？簡而言之，當用戶使用VR頭顯的時候，全部視野都被VR頭顯所覆蓋，VR也極力欺騙你進入虛擬世界，此時眼前一塊屏幕展示的畫面將給你強于普通畫面10倍的視覺感受。這種情況下，造成暈眩的因素主要有兩大點：一是身體的運動和視野中所觀測到的運動不匹配;二是頭部運動和視覺觀測到的頭部運動的不匹配。而延時恰恰是導致不匹配的主要成因。
屏幕顯示延時是延時主因，而AMOLED顯示屏成最佳解決方案
延時包括屏幕顯示延時、計算延時、傳輸延時以及傳感器延時。其中屏幕顯示延時是VR設備延時的最主要因素，也即產生眩暈感的最重要因素之一，以OculusRift為例，OculusRift總延時為19.3ms，其中屏幕顯示延時13.3ms，延時占比達到69%。
降低屏幕顯示延時的最簡單方法就是提高刷新率，減少幀間延時，AMOLED的響應時間是LCD的千分之一，顯示運動畫面絕對不會有拖影的現象，恰恰是解決屏幕顯示延時的最好解決方案之一。資料來源：中國銀河證券研究部
此外，VR設備還可以通過降低余暉的方法來減少幀內延時。LCD顯示屏的顯示原理是通過液晶翻轉來選擇性透過光線，而液晶翻轉的響應時間最快也有2-4ms，而AMOLED每個像素都是主動發光的，可以做到低余暉，進一步降低延時，減少眩暈。
目前，OculusRiftCV1和HTCVive采用了90hz刷新率，而SonyProjectMorpheus采用的是120hz刷新率，都是采用AMOLED顯示屏。
2、AMOLED廠商已為VR做好了準備
AMOLED是有源矩陣有機發光二極體面板，它是自發光，不像LCD顯示屏采用了背光源。AMOLED具有更薄更輕、主動發光、無視角問題、高清晰、高亮度、響應快速、能耗低、使用溫度范圍廣、抗震能力強、成本低和可實現柔性顯示等優勢。
AMOLED屏幕主要用于部分高端智能手機上。相比于智能手機、PC、可穿戴電子設備，VR硬件產品出貨量尚少，遠未進入大眾應用市場。以OculusRift消費者版、SONYPlayStationVR等為代表的旗艦型產品需要等到明年才推出，預計將帶動VR產業進入新的發展階段。根據ABIResearch預估，2015年VR產品出貨量預計在150萬臺左右，到2020年總配貨量達4300萬臺，5年復合增速將超過100%。從AMOLED顯示屏的角度來看，目前不僅VR產品出貨量少，而且只有高端旗艦型產品才采用AMOLED作為顯示屏，大多VR產品仍采用LCD顯示屏。但是，隨著Oculus、SONY等VR旗艦產品紛紛采用AMOLED，預計未來越來越多的VR產品也將采用AMOLED顯示屏。
此前，韓國擁有AMOLED生產的絕對壟斷權，2012年韓國廠商在AMOLED產能的全球占有率為97.7%。而今，京東方、和輝光電、天馬的AMOLED生產線成功量產，華星光電、國顯光電、信利國際、友達光電等廠商積極布局AMOLED生產線，全球壟斷格局才得以打破，但國內的產能、技術仍落后于韓國。根據DIGITIMES預測，中國廠商AMOLED的全球產能占比從2013年的0增長至2015年的7.4%，國內廠商AMOLED產能拓展迅猛。
VR硬件尚未爆發，中國AMOLED廠商已做好準備
盡管當前VR產品出貨規模較小，但是面對未來可觀的市場前景，中國AMOLED廠商最好了進軍VR產品的準備。三星和SONY就不用多說了，它們在VR顯示屏的已經快人一步國內一些AMOLED廠商也加緊推出VR顯示屏。2015年7月，和輝光電點亮了世界第一片6寸4KAMOLED顯示面板，像素密度達到了734PPI，瞄準了VR應用領域。深天馬AMOLED產線也已經點亮，公司在拓展手機廠商客戶同時也積極接洽VR產品廠商。
圖：全球AMOLED產能比重變化（含預測）
AMOLED是VR極佳的顯示屏，處于應用爆發的前夜。但同時，AMOLED屬于重資產投資，順周期+產能領先非常重要，一旦格局形成后將不易被打破。目前，三星在中小尺寸AMOLED遙遙領先，LGD、SONY緊隨其后。
國內的深天馬5.5代AMOLED生產線已經點亮，即將批量供貨;和輝光電擁有1條4.5代和1條6代AMOLED產線，產能和技術在國內領先。
（三）AR之顯示：微投影將虛擬融入現實
1、微投技術將為AR顯示扮演重要角色
光學式AR和視頻式AR是增強現實兩種顯示實現方式
AR顯示講究的是虛擬物體與真實世界的混合顯示，主要分為光學透視式顯示增強現實裝置（以下簡稱“光學式AR”）和視頻透視式顯示增強現實裝置（以下簡稱“視頻式AR”）。它們主要的區別在于真實環境的顯示方式，類似于單反相機的光學取景器與電子取景器的區別。
光學式AR是把光學融合器放置在用戶眼前，該融合器是部分透光的，用來直接獲取真實環境的信息，同時部分是反射的，用來由投影儀將虛擬物體投射到融合器上再反射到用戶眼里。光學式AR對真實環境幾乎是無損顯示，真實場景幾乎完整地呈現給用戶，所獲得的信息可靠全面，但是也使得真實環境與虛擬環境的融合變得困難，代表產品如googleglass和微軟的hololens。
視頻式AR是用封閉的視頻頭盔與兩個視頻攝像機結合到一起，視頻攝像機為用戶獲取真實環境的信息，然后將真實環境信息與虛擬物體信息同時合并到顯示屏上。視頻式AR是通過對真實環境的復現，然后在與虛擬圖像進行融合，實現會容易得多，但真實環境的顯示受多種因素干擾而存在一定的失真。
由于視頻式AR的顯示器是由顯示屏近眼來實現的，屬于沉浸式體驗，這與VR的顯示屏沒有區別，以AMOLED顯示屏為優選。再加上，無論此前的GoogleGlass還是現今的MicrosoftHoloLens都是以光學式AR為主流，本節主要討論光學式AR的顯示器件。
微投影承擔著光學式AR的核心顯示功能
光學式AR的顯示主要靠投影器件將虛擬物體視頻源投射到半透半反的光學棱鏡上，進而與真實環境相融合。微投影器件是光學式AR的核心，承擔了將虛擬物體疊加到真實環境顯示的功能。
在消費娛樂領域，光學式AR的先驅GoogleGlass采用微投影作為顯示技術，通過一個微型投影儀加上棱鏡來實現，棱鏡一方面將微投發出的圖像投射到視網膜上，另一方面又將圖像疊加到現實場景，展現在用戶面前的是一個疊加圖案。而今被寄予厚望的MicrosoftHoloLens采用DLP投影技術，采用一個半透玻璃，從側面DLP投影顯示，與Espon的眼鏡顯示器或GoogleGlass方案類似。
此外，在專業的增強現實領域，投影儀也扮演著重要角色。車載抬頭顯示（HUD）大大改善了汽車駕駛體驗，微型投影儀將導航信息直接投射在駕駛者前方，用戶無需轉移視線去關注中控平臺顯示屏上的導航信息，提升了駕駛安全性。飛機抬頭顯示（HUD）可以將飛行和作戰信息提取后，由微型投影儀將影像信息投射到駕駛員前方的玻璃上，提高了飛行安全性和作戰能力。
DLP和LCOS將成為增強現實兩種主流微投技術
投影技術主要包括LCD投影技術（液晶投影機）、DLP投影技術（數字光學處理器投影機）和LCOS投影技術（反射式液晶投影機）。
LCD投影機利用金屬鹵素燈或UHP（冷光源）提供外光源，將液晶板作為光的控制層，通過控制系統產生的電信號控制相應像素的液晶，液晶透明度的變化控制了通過液晶的光的強度，產生具有不同灰度層次及顏色的信號，顯示輸出圖像。
DLP技術由由德州儀器公司研發（專利為德州儀器公司擁有），采用微鏡反射投影技術，在投影效果上，亮度和對比度明顯提高，體積和重量明顯減小。
LCOS投影機的基本原理與LCD投影機相似，只是LCOS投影機是利用LCOS面板來調變由光源發射出來欲投影至屏幕的光信號。
DLP投影系統的核心是DMD數字微鏡設備芯片，其主要特性是投影效果佳，延遲少。
一塊DMD通常有多達130萬個鉸接安裝的微鏡組成的矩形陣列，每個微鏡比頭發絲的1/5還小，一個微鏡對應一個像素，可以單獨調制的，與色序照明同步，以生成出令人驚艷的顯示效果，目前投影像素已從7.5微米降低到5.4微米，亮度從50lm提升到200lm。此外，DLP投影在利用圖像追蹤用戶動作的視頻游戲等應用中，其產生的圖像延遲性極低在輸入幀率為120hz的情況下顯示延遲僅為8.33ms，這也是增強現實視頻圖像顯示亟待解決的問題。DLP投影的種種特性使之適合于無屏電視顯示領域（微投影）和可穿戴顯示（沉浸式）領域。德州儀器向微投影市場推出了DLPPico0.47英寸TRP全高清1080p芯片組，適用于微投產品和沉浸式顯示應用，特點是尺寸更小，更適用于VR/AR應用
LCoS屬于新型的反射式微型LCD投影技術（體積比LCD投影小得多），其主要特性是功耗低、生產難度低，更適用于移動應用。
它是在液晶LCD的基礎上改造發展起來的，采用反射式投射，較少了液晶面板中的晶體管電路層阻擋的部分光線，因此光利用效率可達40%以上，遠高于LCD投影的3%，可以大幅節省耗電。此外，LCoS投影還可以利用CMOS制作技術來生產，無需額外的投資，可隨半導體制程快速的微細化，逐步提高解析度。因此，DLP投影和LCoS投影非常適合增強現實的所需要的低功耗、微型化的要求。
蘋果不會放過微投影這個關鍵角色
2015年12月，蘋果近期獲得一項名為“自適應投影儀”的專利。從描述中可以看出，該投影儀上的攝像機能掃描房間、辦公司等周遭環境，然后建立空間的數字模型，并檢測出能支持圖像投射的物面載體。該投影儀可以實現增強現實功能，可以改變用戶所看見的場景。
這種投影儀可作為頭戴式設備或者獨立裝置工作，能將電子書、電影等數字內容投射到真實世界中的物面載體上，可在用戶讀書時提供和電子書類似的高亮功能，甚至可以提供電子書購買服務，改善生活體驗。
我們暫不能判斷蘋果將采用何種微投方案，但巨頭的布局反映了微投的關鍵性。
2、DLP技術TI一家壟斷，LCoS技術參與商較多
DLP技術的核心在于DMD芯片，而DMD芯片的生產被德州儀器壟斷生產，因此要想生產制造DLP微投影器件繞不開德州儀器的支持。德州儀器向微投影市場推出了DLPPico0.47英寸TRP全高清1080p芯片組，擁有“全高清分辨率、畫面清晰、緊湊型結構適用于各種尺寸的用戶終端設備”和“低功耗、適用于電池供電設備，例如便攜式投影機和可穿戴式設備”兩大關鍵特性，非常適用于微投產品和沉浸式顯示應用。
與DLP技術由TI一家公司壟斷相比，LCoS的芯片商相對來說就比較多，參與商也較為活躍。
3M公司：提到LCoS技術，不得不提美國3M公司，2008年3M公司發布全球首款光學引擎，成為LCoS技術的一面旗幟。此外，3M公司在液晶偏振光控制上處于長期領先地位，并開發出了PBS（PolarizingBeamSplitter）偏振控光元器件，可以使同性能的LCoS光引擎減少體積30%以上，對比度大幅提高，工藝復雜性大大降低。
美光：美光通過收購Displaytech獲取FLCOS微型顯示投影技術，FLCOS微型顯示技術的優勢在于轉換速度快，最高速度比傳統的LCOS技術快100倍。2009年，美光推出了單芯片微型顯示屏，該微型顯示屏采用FLCOS技術，是一種尺寸為VGA四分之一的寬屏（WQVGA）微型顯示解決方案，具有功耗低、圖像質量好、尺寸小的特點，支持頭戴式顯示器產品和嵌入式手機投影儀等應用，實現便攜式視頻與圖像投影功能。
（四）VR/AR之傳感器：人機交互的核心
1、傳感技術是VR/AR人機交互的核心
無論是VR還是AR，都強調用戶的交互性，離不開傳感器。傳感器就是VR/AR的五官，而且VR要想制造身臨其境的感覺，AR要想實現虛擬世界與現實世界無縫銜接，它們都對傳感器提出了更高的要求。
與智能手機等傳統智能硬件相比，VR/AR產品的種類眾多，大致包含體視覺傳感技術、體感識別技術、眼球追蹤技術、觸覺反饋技術等，它們傳感器通過人體動作追蹤，對周圍位置環境感知，進而對用戶形成動作反饋，從而完成用戶在視覺、聽覺、觸覺、嗅覺的全部人體感知體驗。
在VR/AR產品中，除了擁有智能手機里面已經存在的加速度傳感器、磁力傳感器、光線傳感器等普通傳感器外，我們應當重視VR/AR中關鍵的傳感器件。
體感識別：激光雷達、攝像頭在位置追蹤中扮演重要角色
體感識別是VR/AR最重要的交互技術。人體動作是用戶與設備之間交互的最基礎的信息輸入方式，設備通過捕捉人體動作的位置，識別人體動作的類型，從而對輸入的信息進行處理，進而對用戶反饋輸出信息。要實現體感交互，首先需要位置傳感器識別用戶自身所處的環境，然后需要捕捉用戶的動作進行信息反饋。
提到體感識別與交互，不得不提微軟的Kinect、索尼的PSMove、任天堂的Vii，它們都是體感交互產品的先驅。其實現手段主要包括慣性感測、光學感測以及慣性和光學聯合感測。
以微軟的Kinect為例，Kinect系統主要包括轉動電機系統、音頻采集系統和視頻成像系統，通過CMOS紅外傳感器感知周圍環境，形成環境景深圖像，并通過相關指令完成對用戶身體某一部位的簡單3D模型采集。之后在模型匹配中完成對骨架追蹤，從而識別用戶所采取相關的交互動作。在微軟Kinect的體感識別與動作捕捉過程中，Kinect的三個攝像頭極為關鍵，一個彩色攝像頭提供了彩色圖像;兩個紅外攝像頭通過發射/接收紅外線，來提供深度數據。
微軟的Kinect的體感識別交互方式是典型的代表，我們認為攝像頭是體感識別的重要載體，結合視頻圖像算法可以實現良好的體感交互功能。很多VR/AR產品都采用攝像頭作為體感識別的關鍵元器件，應當積極關注攝像頭廠商在虛擬現實產品的應用。
Valve軟件公司是一家專門開發電子游戲的公司，也是超強的內容生產商和平臺服務提供商。Valve進軍虛擬現實領域并開發了SteamVR系統，其最有特色的功能就是基于Lighthouse激光追蹤系統來實現房間追蹤。Lighthouse激光追蹤率先被應用在HTC和Valve聯合推出的Vive虛擬現實頭盔上，該設備集成了44個位置追蹤傳感器，并且在墻上放置兩顆激光傳感器，通過激光追蹤運動系統獲得佩戴者的位置和方向信息，可以再特定環境下準確追蹤用戶的移動，其用戶的移動空間可達4.5米。
OculusRiftDK2內置了很多位置跟蹤傳感器，原理是在機身前部上集成幾個紅外燈，發射的紅外信號到接收器，接收器安裝到顯示器上方，或者固定在三腳架上，其空間移動距離1.5米，用戶必須處于紅外攝像頭的可視范圍內可以實現實時位置追蹤。
2、各大廠商已經加緊布局傳感技術
傳感技術是VR/AR人機交互的核心手段，其重要性不言而喻。目前虛擬現實巨頭在加緊發展終端設備的同時，也積極布局傳感技術，以期待虛擬現實產業鏈上占據關鍵環節。
從各大巨頭的布局來看，微軟掌握了深度傳感器Kinect;蘋果收購了深度傳感器PrimeSense，并且在軟件上收購了FaceShift和Metaio，可配合PrimeSense進行傳感技術深度布局;索尼收購了收購比利時傳感器技術公司SoftkineticSystemsSA，擁有全世界最小帶精細化手勢識別功能的3D深度攝像頭;谷歌收購了LumedyneTechnologies，掌握了光學加速度計、振動能量采集器、基于時域相應的慣性傳感器等傳感技術，此外谷歌的無人駕駛系統整合了聲吶系統和雷達系統，將傳感器應用發揮到了極致;Facebook收購了Oculus平臺，并在軟件上收購SurrealVision，在室內三維重建領域技術領先。
此外，國內廠商也積極切入虛擬現實傳感器領域。
中科院寧波材料所所屬二級所先進制造所的計算機視覺實驗室利用全景成像技術成功研制了“虛擬現實視覺傳感器”。曼恒數字成功自主研發了光學位置追蹤產品G-motion，實現虛擬與真實世界互動。
傳感器相當于VR/AR的五官，起到人機交互核心的功能。以微軟、蘋果、Facebook、索尼、谷歌為代表的科技巨頭都在該領域加緊布局，凸顯了其重要性。激光雷達是VR/AR位置傳感器的核心基礎器件，攝像頭是捕捉動作，實現深度傳感的基礎，它們在VR/AR中扮演重要角色。
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