虚拟现实，现实边界的延伸
文/平安证券研究所分析师 沈少捷 刘舜逢
事件：
2015年1月6日，作为全球消费电子领域最受瞩目的展会，国际消费电子展CES在美国拉斯维加斯如期召开。开幕当天，CNET举办了“下一项大发明：新现实”的专题论坛，并邀请了虚拟现实（VR）和增强现实（AR）领域的先驱者前来分享这两项技术最新的演变。
观点：
2015CES：虚拟现实，从视觉到听觉的延伸
虚拟现实技术自去年以来已有了较大尺度的突破，虽然当前这项技术适用于消费者的产品还不多见，但却被各大厂商所看好，其中包括：Facebook在去年3月花了20亿美元买下了OculusVR；2014年Oculus和三星合作推出了GearVR。此次CES展会已有Oculus、蚁视、索尼、雷蛇等发布相关新产品。
Oculus发布3D追踪型音效开发包：从视觉到听觉的延伸，空间化音频，将头部移动的追踪技术运用到声音上。
蚁视携VR头盔ANTVR HEADSET、机饕亮相：全兼容与可折叠，国内龙头厂商。
索尼发布智能眼镜SmartEyeGlass新一代原型机：Google Glass的有力竞争对手。
雷蛇发布开源虚拟现实系统（OSVR）：“虚拟现实领域版的 Android”。
VR/AR: 产业链条逐步构建，商业应用仍有待技术突破
虚拟现实技术广受科技青睐的原因不仅仅是单一产品的创新，而是其连带的产业链构建更具有创新整合性的商机，如：摄像头高精度技术的整体应用、MEMS各类感应系统的综合创立等等。我们认为，当前虚拟现实技术从视觉到听觉上的跨越仅为虚拟向现实转移的第一步，要充分完成对于现实世界的延伸，各类环境因子，包括触觉、嗅觉等各感官上逼真还原都将是发展的可能。未来，虚拟现实技术的应用并不会仅限于消费娱乐，而其商业价值的充分挖掘仍有待于技术的突破。
投资建议
我们建议关注虚拟现实技术领域已逐步成型的产业链投资机会，重点关注相关核心部件相关领域，如MEMS、光学组件、追踪组件、显示芯片等等，相关标的包括：歌尔声学、水晶光电、欧菲光、长江通信、晶方科技、川大智胜、华力创通等。
风险提示
虚拟技术发展遇瓶颈、新技术替代、经济因素影响。
一、2015CES：虚拟现实，从视觉到听觉的延伸
2015年1月6日-9日，作为全球消费电子领域最受瞩目的展会，国际消费电子展CES在美国拉斯维加斯如期召开。开幕当天，CNET 举办了“下一项大发明：新现实”的专题论坛，并邀请了虚拟现实和增强现实领域的先驱者前来分享这两项技术最新的演变。
1.1 Oculus发布3D追踪型音效开发包
2014年3月被Fackbook以20亿美元收购后，Oculus在虚拟现实领域保持龙头老大的地位。2014CES上Oculus发布的Rift DK2销量已达10万，14年秋又发布了主要的迭代产品Crescent Bay。而2015CES上，Oculus着重于生态圈的构建，从视觉延伸到听觉，推出了一项新元素spatialized audio，即空间化音频，将头部移动的追踪技术运用到声音上。
虚拟现实技术自去年以来已有了较大尺度的突破，虽然当前这项技术适用于消费者的产品还不多见，但却被各大厂商所看好，其中包括：Facebook 在去年3月花了20亿美元买下了OculusVR；2014年Oculus和三星合作推出了GearVR。此次CES展会已有Oculus、蚁视、索尼、雷蛇等发布相关新产品。
借助3D音效SDK开发包，开发者们只要定位不同声音的位置，Rift的耳机就会追踪用户头部的移动轨迹，并据此回应不同的声音效果。同时，Oculus也表示将发布可持续改进的VR输入设备和控制系统，且正在为消费者版本的头盔做准备。
1.2 蚁视携VR 头盔ANTVR HEADSET、机饕亮相
国内虚拟现实厂商领头羊的蚁视也在CES 上推出了全兼容虚拟现实头盔ANTVR HEADSET 和可折叠虚拟现实头盔“机饕”。
蚁视头盔采用了9 轴传感器，配合蚁视体感枪更可以实现双9 轴传感，拥有更加自由的运动感应控制。同时，该头盔兼容电脑、PS、XBOX、安卓设备等多个平台，拥有100°的视角，力求给用户最真实的视觉还原。而作为蚁视头盔的专属配件，蚁视体感枪的设计也是一大亮点，可以自由组装变为控制手柄或者枪，方便用户根据不同的游戏选择适合的变形状态。
1.3 索尼发布智能眼镜SmartEyeGlass 新一代原型机
索尼发布了第二代智能眼镜SmartEyeglass 的开发者版本，采用了高分辨率多彩OLED 微型屏幕，并上线了SDK，预计于3 月份开始面向开发者推出，被外界认为是Google Glass 的有力对手。
同样引人关注的是索尼的智能眼镜配件SmartEyeglass Attach，索尼将这个附加系统定名为“单镜片显示模块（Single-Lens Display Module）”，配于眼镜右侧的部分包含了Cortex-A7 处理器、蓝牙与WiFi 连接模块，以及最重要的一个OLED 微型显示器——一块单晶片显示屏，可以通过光单元将影像信息发射到眼镜镜片上。SmartEyeglass Attach可以附加在任何眼镜上，也可以显示各种颜色。
在CES现场展示的一段视频中可以看到，通过SmartEyeglass Attach人们可以浏览地图，进行导航，并记录步数，在健身时也可以监测多项身体参数。
1.4 雷蛇发布开源虚拟现实系统（OSVR）
作为游戏业强者的雷蛇也在本次展览上推出了开源虚拟现实系统 OSVR（Open-Source Virtual Reality）和头戴式设备。
OSVR 被称为“虚拟现实领域版的 Android”，被定义成了一套开源、兼容的开发系统，可以支持各类型头戴式显示设备、引擎和操作系统，这套系统是联合成立于2003 年的Sensics 公司共同开发的。
虽然OSVR开发工具将开发其自有软件，但在CES大会上，一些公司已开始寻求与OSVR进行合作，包括手势控制戒指Nod Ring 和体感控制器Leap Motion。
目前为止，OSVR支持者有雷蛇、Leap Motion、Nod Labs、SensoMotoric Instruments、Virtuix、YEI、Sixense、博世、Hillcrest Labs、 Pebbles Interfaces和少数软件开发者，如Gearbox和Untold Games 工作室等。
二、“虚拟中的现实”&“现实中的虚拟”
2.1 虚拟现实沿革
虚拟现实，这一名词是由美国VPL 公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在80 年代初提出的，也称灵境技术或人工环境。
20世纪80年代初到80年代中期开始逐步形成虚拟现实技术的基本概念。这一时期出现了两个比较典型的虚拟现实系统，即VIDEOPLACE 与VIEW 系统。最初，虚拟现实被用于美国军方的作战模拟系统。20 世纪80年代初，美国的DARPA（Defense Advenced Research Projects Agency）为坦克编队作战训练开发了一个实用的虚拟战场系统SIMNET。
迅速发展的计算机软件、硬件系统使得基于大型数据集合的声音和图像的实时动画制作成为可能，越来越多的新颖、实用的输入输出设备相继进入市场，人机交互系统的设计也在不断创新，这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。因此九十年代初，虚拟现实逐渐为各界所关注并且在商业领域得到了进一步的发展。
根据虚拟现实技术的发展可以将其分类为：
桌面级的虚拟现实：桌面虚拟现实是利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机屏幕用来作为用户观察虚拟境界的一个窗口，各种外部设备，如鼠标，追踪球，力矩球等来驾驭虚拟境界，并且有助于操纵在虚拟情景中的各种物体，常见桌面虚拟现实技术有基于静态图像的虚拟现实技术、VRML(虚拟现实造型语言)及桌面CAD系统。
浸入式的虚拟现实：高级虚拟现实系统提供完全投入的功能，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉，该类的产品包括基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统和远程存在系统，是目前较主流的虚拟现实技术。
增强现实性的虚拟现实：增强现实性的虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界，而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受，也就是增强现实中无法感知或不方便感知感受。这种类型虚拟现实典型的实例是战机飞行员的平视显示器，它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上，它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据，从而可集中精力盯着敌人的飞机和导航偏差；而同样的应用也可以使用在汽车显示上，帮助驾驶员进行驾驶辅助，以免不必要的低头、视角转换等。
分布式虚拟现实：该技术是随着分布式计算及云计算技术的发展与普及演变而来，如果多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，那虚拟现实则提升到了一个更高的境界，这就是分布式虚拟现实系统。目前最典型的分布式虚拟现实系统是作战仿真互联网和SIMNET，作战仿真互联网(Defense Simulation Internet， DSI)是目前最大的VR 项目之一。该项目是由美国国防部推动的一项标准，目的是使各种不同的仿真器可以在巨型网络上互联，它是美国国防高级研究计划局1980年提出的SIMNET计划的产物。SIMNET由坦克仿真器(Cab类型的)通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET，位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器一样运行在同一个虚拟世界，参与同一场作战演习。
2.2 虚拟现实（VR）与增强现实（AR）
“虚拟中的现实”：虚拟现实（VR）
虚拟现实（VR，Virtual Reality）是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。虚拟现实是多种科学技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、输入输出技术等。
美国科学家 Burdea G.和Philippe Coiffet 曾在1993 年世界电子年会上发表的"Virtual Reality Systems and Applications"一文中提出一个"虚拟现实技术的三角形"，简明地表示了虚拟现实的3个最突出的特征：交互性(interactivity)、沉浸性(immersion)和想象性(imagination)，即虚拟现实的"3I"特性。
不同于普通3D电影或是全息手机带来的视觉上“立体”景象，虚拟现实更强调“浸入式”体验及交互，也就是在该虚拟环境中，用户可以朝任意一个方向看到对应的景象，而且可以朝该环境中的任意位置移动，甚至可以进入建筑物内部，即虚拟现实构造的感知环境和效果可以是无限大的。
而在虚拟现实应用领域，游戏无疑是虚拟现实技术最主要的突破口，沉浸式的游戏体验可以有效提高用户参与感与粘性，如Oculus 推出的虚拟现实健身游戏能让玩家感受到仿佛在阳光沙滩上做运动，且能进行实时监测玩家的心跳等运动参数，参与度更高。而将目前手游领域较有名的游戏搬上虚拟现实平台也是较多的做法，如最近登陆三星Gear VR 平台的Temple Run，它是第一批登陆三星Gear VR平台的游戏之一。其他的还包括 The Room、Omega Agent、Land’s End（纪念碑谷团队开发）、Gunner、Perfect Beach。
“现实中的虚拟”：增强现实（AR）
增强现实的意义在于通过虚拟影像帮助了解现实。作为在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，增强现实（AR，Augmented Reality），是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。
AR的一类应用，是用于复杂机械的装配、维护和维修上。悬浮在真实器械表面的3D虚拟指令，可以告诉操作者每一步该做什么，怎么做，如美国Marine公司就是将AR技术在装甲炮塔上进行测试，这个由哥伦比亚大学图形和用户界面实验室设计制造的系统叫ARMAR(Augmented Reality for Maintenance and Repair)，维修人员可以在维修时通过装备头戴式显示器轻松获取对他们有用的很多帮助信息。
AR还被广泛应用在于路径规划与导航，如汽车电子上的导航、地图导航等；同时，Google还推出了增强现实电子游戏Ingress, 游戏内容会和真实世界的地理状况相结合，游戏会通过GPS确认玩家的位置，玩家可以通过游戏的扫描仪接口看到自身周围的据点或物品。玩家可透过游戏中由玩家发现的Portal认识彼此周遭的环境，更加积极的往户外走，去认识一个全新的世界。
在AR领域最为大众所熟知的电子消费产品就是Google Glass了，作为Google X实验室的先驱作品，该项目研发始于2009年，但直到2012年Google I/O开发者大会上，这一项目才得以公开。
Google Glass是一款增强现实型穿戴式智能眼镜。这款眼镜将集智能手机、GPS、相机于一身，在用户眼前展现实时信息，只要眨眨眼就能拍照上传、收发短信、查询天气路况等操作。用户无需动手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件，同时，戴上这款“拓展现实”眼镜，用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。14年7月，Google Glass正式开放了直播功能，安装该应用的谷歌眼镜佩戴者只需说，“OK，Google Glass 开始直播吧。”即可把所见所闻免费分享给Livestream 里的其他人。
其原理在于光学反射投影（HUD），即微型投影仪先是将光投到一块反射屏上，而后通过一块凸透镜折射到人体眼球，实现所谓的“一级放大”，在人眼前形成一个足够大的虚拟屏幕，可以显示简单的文本信息和各种数据。
虚拟现实与增强现实系统的区别在于：
所使用的显示设备不同：虚拟现实系统使用浸入式头盔显示器或立体投影设备，增强现实系统使用透视式现实设备；
跟踪注册涵义与精度要求不同：虚拟现实系统中注册指呈现给用户的虚拟环境与用户的各种感官相匹配，而增强现实系统中注册指将计算机产生的虚拟物体与用户周围的真实环境全方位对准。
2.3 IT 巨头并购初创技术公司欲夺头筹
在 VR/AR 概念在业界被炒得如火如荼之际，各大IT 巨头也开始纷纷通过并购及专利收购布局该领域：
Facebook 20 亿美元收购Oculus
2014年7月，Facebook以近20亿美元的价格将虚拟现实头盔制造商Oculus VR收入旗下，包括4亿美元现金及2.31亿股Facebook普通股。
Facebook计划将Oculus在游戏领域中的现有优势扩大至新的垂直领域，如通信、媒体和娱乐、教育及其他领域等。Facebook的官方声明中表示，鉴于这些广泛的潜在应用，虚拟现实技术有机会成为下一代社交和通信平台。
而在被 Facebook收购后，“背靠大树好乘凉”的Oculus VR除了不断提升自身研发能力之外，也开始收购其上下游的新兴公司。
工业设计：14年6月，Oculus宣布收购Xbox360手柄设计公司Carbon Design,该公司有着20年的消费、工业和医疗产品设计经验，共获得50多个奖项；
-追踪手势：Oculus VR 于14 年年底收购了专注于追踪手势和检测骨骼动作微型3D 摄像头的公司Nimble VR；
-3D 图像制作：另一家近期被Oculus VR 收购的公司为瑞典的13th Lab AB,该公司使用精致的摄像头并根据不同的物理环境制作相应的3D 图像，以便提供给用户更为逼真现实的使用效果；
游戏开发引擎：Oculus还收购了游戏开发引擎RakNet，并将其开源，开放给全球游戏开发者，该引擎基于C++，可以支持跨平台的游戏开发，采用这一开发引擎开发的知名游戏包括《Minecraft》和《LegoUniverse》等，另外包括“索尼在线娱乐公司”和3D游戏引擎厂商Unity,也通过授权获得了这一引擎技术。
微软1.5亿美元收购ODG专利
与Facebook不同，作为老牌硬件厂商的微软在虚拟现实领域更注重于专利技术。14年年中，微软以1-1.5亿美元的价格从Osterhout Design Group (ODG)公司购买了一大批可穿戴设备的专利技术，用以为Xbox One打造VR虚拟眼镜。
ODG 公司主要为军队和政府部门研发可穿戴计算设备，不针对普通消费者，因此并不著名；但对于微软而言，收购ODG 专利后将会在消费级可穿戴设备和头戴式虚拟现实游戏设备上有所突破。Xbox业务中Kinect体感设备将会得到进一步改善，而头戴计算设备也将从游戏领域扩展到教育、医疗等更多领域。同时微软在硬件制造水准上也将得到提升，帮助集成软件和硬件获得更优良产品。
Intel领投虚拟现实头盔制造商Avegant
14年11月，英特尔投资（Intel Capital）和NHN 投资领投了虚拟现实公司Avegant，本次A轮融资共筹集资金937万美元。
该公司正在开发一种叫做Glyph 的虚拟现实头盔，以密歇根大学阿伦·埃文斯博士开发的技术为基础，并依赖于反射光产生的图像，原则上模仿人眼观察世界的方式。Glyph可以直接在用户眼前投射视频，戴着它看3D影像效果也很好。Glyph看起来就像一副耳机，它本身也具有耳机的功能，而且它可以与你的手机链接，戴着它可以更好地观看手机上的内容，比如电影等。
三、VR/AR: 产业链逐步构建，商业应用有待突破
3.1 产业链逐步构建成熟
在过去，虚拟现实更多得运用于军用或行业，典型的例子就是虚拟战场和飞行模拟。通过对战场和驾驶舱的模拟环境来训练军事人员和飞行员是一条有效的途径。
随着近年来智能手机和互联网的飞速发展，导致了包括芯片、显示设备、高敏度螺旋仪、体感设备等在内一系列硬件的高速发展，硬件价格的下降进一步压低了虚拟现实终端的价格，使其在消费电子领域变得更为可接受，而各大巨头的纷纷布局也为其日后的爆发埋下伏笔。
3.2 商业应用有待突破
虚拟现实技术广受科技青睐的原因不仅仅是单一产品的创新，而是其连带的产业链构建更具有创新整合性的商机，如：摄像头高精度技术的整体应用、MEMS 各类感应系统的综合创立等等。我们认为，当前虚拟现实技术从视觉到听觉上的跨越仅为虚拟向现实转移的第一步，要充分完成对于现实世界的延伸，各类环境因子，包括触觉、嗅觉等各感官上逼真还原都将是发展的可能。未来，虚拟现实技术的应用并不会仅限于消费娱乐，而其商业价值的充分挖掘仍有待于技术的突破：
虚拟现实领域：
1）游戏/视频娱乐：消费娱乐无疑是最适合虚拟现实起步的行业，如知名游戏Temple Run已登陆三星Gear VR的应用商店，玩家可以由第一视角完全沉浸于游戏中，尤其适合于冒险及体育运动类游戏，尤其在技术成熟后，MMORPG 多人在线游戏也将成为可能。
2）教育及医疗：不同于目前在线教育较为枯燥的授课方式，虚拟现实带给用户的将会是更人性化、浸入式的体验，授课对象不再是冰冷的机器，而是真实的人，而在医疗领域，通过构建虚拟的人体模型和手术方案，能改进现有的医学教学模式，提升患者对病情及手术过程的认知。
增强现实领域：
1）购物/销售应用：用户可以身临其境地了解房产的环境、布置和设计，在虚拟现实系统中自由行走、观光，同时，也可以在系统中调整家居的位置摆放和布置，为购物提供选择基础，如宜家(IKEA)为了让消费者了解产品，于2014 年推出AR 增强现实功能方便消费者，用户只需安装相关的App，配合宜家2014 年产品画册，就可以在移动设备上直观地选择自己合适的东西。
2）汽车/街道导航：VR/AR 技术在导航中的应用主要是实现真实场景的实时再现，如高德导航在三星Galaxy S4 上推行的实景导航，驾驶员在开车过程中就可以透过手机摄像头直接观察路面情况，其屏幕的上半部分通过摄像头显示出前方街道的实时视图，同时还会显示叠加在视频上方的导航数据，未来更可以用于旅游行业等。
四、投资建议
我们建议关注虚拟现实技术领域已逐步成型的产业链投资机会，重点关注相关核心部件相关的领域，如MEMS、光学组件、追踪组件、显示芯片等等，相关标的包括：歌尔声学、水晶光电、欧菲光、长江通信、晶方科技、川大智胜、华力创通等。
1）光学组件：水晶光电，从事精密光学薄膜元器件、蓝宝石衬底、微型投影模组等产品的制造，率先进军智能眼镜产业链，供货以色列LUMUS，14 年5 月，公司表示研发的主流投影技术LOCS（液晶覆硅）的半导体光学玻璃镀膜产品已经得到谷歌的认证，公司通过一家中间商少量供货谷歌视频眼镜，为其生产提供零部件；
2）追踪组件：欧菲光，从事摄像头模组制造，给国内首部全息手机Takee 提供带眼球追踪能力的前置广角摄像头和空中触控套件；
3）显示芯片：长江通信，其参股公司长江力伟为内地唯一一家掌握LCOS 全色虚拟显示芯片设计和屏封装核心技术的企业；
4）全景技术：川大智胜，在全景互动产品领域与四川大学进行合作，已参与和承担了多项国家863计划虚拟现实领域的项目，且公司的多项产品均用到虚拟现实技术，其中包括塔台视景模拟系统、飞行模拟机视景系统、全景互动系统；
5）相关技术：华力创通，专注于基于计算机技术的仿真测试系统及其相关设备的研发，公司表示有相关技术属于虚拟现实领域且有部分产品已运用。过去，虚拟现实更多得运用于军用或行业，典型的例子就是虚拟战场和飞行模拟。通过对战场和驾驶舱的模拟环境来训练军事人员和飞行员是一条有效的途径。
五、风险提示
技术发展遇瓶颈。
新技术替代。
经济因素影响。