“VR+”将产生大量行业颠覆性应用,国内面板厂商将如何出招?

 

虚拟现实(VirtualReality,VR)的目标是以计算机技术为核心,结合相关科学技术,生成与...



  虚拟现实(Virtual Reality,VR)的目标是以计算机技术为核心,结合相关科学技术,生成与一定范围真实环境在视、听、触觉等方面高度近似的数字化环境,使得用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响,可以产生亲临相应真实环境的感受和体验。

模拟现实世界是人类自古以来的梦想。从草船借剑、木棍拼刺等实物仿真到飞行模拟器“蓝盒子”等机电类仿真,再到基于模拟计算机的摩托车仿真器等,人类模拟现实世界的手段不断进步、能力不断提高,VR就是随着计算机技术,特别是高性能计算、计算机图形学和人机交互技术的发展,人类在模拟真实世界方向上达到的最新境界。

通过VR关键技术的突破以及“VR+”的带动,会产生大量行业/领域VR应用系统,这将推动许多行业实现升级换代式的发展,包括航空航天、国防军事、装备制造、智慧城市、公共安全等战略性行业,以及医疗健康、教育培训、商务消费、文化娱乐、社交等大众生活领域。同时,也会带来网络与移动终端应用的全新发展。

VR是新的信息技术支撑平台

VR是一项可能的颠覆性技术:它使目前以2D为主的显示拓展到3D显示;可以突破屏幕物理尺寸的局限,实现全景显示和体验;可以抛开键盘、鼠标,实现手眼协调的人机自然交互;可以突破时空界限,既可以模拟未来的事物,也可以虚拟过去的事物。

经过30多年的发展,VR在许多行业领域取得了可喜的应用成果,成为其发展的新的信息技术支撑平台。VR与其应用领域的关系,类似于数学和物理,“VR+”成为发展趋势。VR支撑行业发展的作用主要体现在规划决策、设计评价、训练体验三个方面。军事是VR应用最早、最多的领域。20世纪80年代初,美国就构造了一个VR系统,通过远程网络将美国、英国和德国的仿真器连接起来,进行异地的军事训练。目前,美国40%的军事训练都是在虚拟环境中进行的。此外,VR在航空航天、装备制造、城市规划、文化保护、医疗健康、教育培训等领域也取得令人瞩目的应用成果,其不可替代性日益显现。

近年来,随着VR软硬件技术的发展,特别是头戴式设备性能迅速提升、价格大幅降低,VR开始进入大众生活,形成大众消费的新领域。因此,许多IT巨头公司,如脸谱、谷歌、微软、三星、HTC等陆续推出自己的VR和增强现实创新产品,或通过并购和投资VR创新公司积极布局VR业务,展开抢占VR产业制高点的激烈竞争,同时也带动了向VR产业投资的浪潮。许多媒体将2016年称为VR产业元年。

VR的特性将由3I变为4IE

VR具有3I特性,即沉浸性(immersion)、交互性(interaction)、构想性(imagination),是一个学科高度综合交叉的科学技术领域。构建VR系统,需要四个方面的技术:数据的采集与获取、分析与建模、绘制与表现、传感与交互,其中建模、表现与交互是核心。这四个方面的技术都涉及:硬件平台与装置、核心芯片与器件、软件平台与工具、软硬件标准与规范,以及VR+各行业领域的内容与应用系统。

VR大体上有如下几个发展趋势,首先VR将会与AI(人工智能)技术及其他相关领域技术结合,使其特征由3I成为4IE,即VR系统会具有智能(Intelligent)和自我演进演化(Evolution)特征;在VR建模技术方面会从目前以几何、物理建模为主,向几何、物理、生理、行为、智能建模发展;在交互技术与设备方面会出现一些颠覆性技术,如光场全息显示、实时同声翻译、触感温湿感交互和味觉等。

现有VR系统距离“VR+”的期望目标,尚存在若干重大技术瓶颈,例如:各类数据的获取,以及多源数据/模型无缝融合,新概念数据获取机制与设备,非刚体物理建模及自由交互与实时逼真响应,行为、智能与演化模型,模型的可建模性、复杂性与可信性,真三维显示与自然化人机交互机制与交互设备,应用效果的评价等。

VR技术的发展可以给许多行业带来升级换代式发展,如航空航天、国防军事、装备制造、智慧城市、医疗健康、公共安全、文化教育等;会对许多产业产生颠覆性影响,如影视、游戏、旅游、商务、社交网络等,同时有望形成新型的VR产业生长点,如VR人机交互设备产业,行业应用模拟器、虚拟环境产业,VR平台软件与嵌入式系统产业,领域和行业模型数据产业,网络、移动终端VR产业和VR服务产业等。可以说,VR产业进入了爆发式发展的前夜

“VR+”会产生大量行业VR应用系统

通过VR关键技术的突破以及“VR+”的带动,会产生大量行业/领域VR应用系统,这将推动许多行业实现升级换代式的发展,包括航空航天、国防军事、装备制造、智慧城市、公共安全等战略性行业,以及医疗健康、教育培训、商务消费、文化娱乐、社交等大众生活领域。同时,也会带来网络与移动终端应用的全新发展。

在VR关键技术研究和“VR+”应用系统研发过程中,我国可以在硬件设备、VR芯片与核心器件、开源平台软件与研发工具软件、VR标准等方面力争形成自己的核心竞争力,形成一批有知识产权的数据采集、头戴显示、裸眼3D、定位跟踪、体感自然交互等硬件设备,以及GPU、PPU、专用芯片、传感器等芯片与核心器件;有知识产权或我国主导的开源平台软件与研发工具软件,如图形引擎、物理引擎、建模、视频图像处理等;并在这一过程中在硬件设备、软件、数据、模型、接口等方面产生自己的标准。

对我国来说,VR的巨大发展潜力与空间,是一个非常好的契机,能让我们有机会在VR技术领域走在世界的前沿。上世纪九十年代初,我国一些大学和科研院所,如北京航空航天大学、浙江大学、北京理工大学、北京大学、清华大学、中科院等在国家863计划、国家自然科学基金等的资助下先后开启了对VR技术的研究。经过20多年的发展,我国已经形成了一些从事VR理论和技术研究的基地,拥有了一批从事VR研发的科技人才队伍,涌现出一批VR产业的上市公司,如歌尔声学、川大智胜、网龙、易尚展示、暴风科技等。

我国的VR科研水平逐步逼近美国等发达国家,并取得了一些典型应用成果。但是,目前我国各类VR方面的人才极其匮乏,成为我国发展VR最大的制约瓶颈。我们必须尽快采取措施,像当年解决软件和新媒体动漫人才那样解决VR人才短缺问题,为VR在我国的发展奠定坚实的人才基础。

VR下游厂商的活跃牵引着上游厂商的跟进。北京理工大学光电学院光电信息技术与颜色工程研究所副研究员翁冬冬透露:“国内不少显示器件的企业都在和我们合作或沟通。”

国内面板企业对VR这块新市场兴趣盎然,但是“国内投资的LTPS生产线还没真正成熟,高PPI的AMOLED正处于萌芽阶段”,国内面板厂商将如何抓住VR这波趋势?



OLED短缺,日韩企业抢占市场先机

距Facebook宣布收购Oculus已经足足有两年了,VR的概念并没有因其头显的种种弊病而日渐消淡下去,反而越来越火,关于VR的讨论更加热烈。

在 每一次关于VR的探讨当中,三星总是位列其中,这不仅仅是因为三星两年前推出了一款具有一定体验感的VR眼镜——Gear VR,而是在人们讨论的过程中总是离不开这块显示屏幕。VR显示设备对于屏幕的要求非常高,集响应速度快、宽视角、刷新频率高、对比度高、蓝光伤害低、低 功耗等优点于一身的AMOLED,成为VR显示设备的首先。

目前,AMOLED屏幕三星一家独大。据市场调研公司IHS报告显示,去年第三季度AMOLED屏幕销量达7900万片,相比去年同期增长100%,2015年第二至第三单季度增长也高达35%,其中三星的市场份额高达95.8%。

目 前,只有三星的AMOLED面板技术相对成熟,无论是在手机市场,还是在VR市场,正享受着由于技术领先带来的超额利润。三大头显厂商都将AMOLED作 为其头盔的显示屏幕。据了解,Oculus Rift 和 HTC Vive 的显示屏采用的是三星的 OLED 屏幕,PS VR的OLED屏幕部分来自索尼,部分由三星提供。国内有些厂商甚至以拿到三星的AMOLED显示屏为卖点,足可以显示出AMOLED对于VR显示设备的 稀缺性和重要性。

但是大多数的厂商并没能幸运地拿到AMOLED屏幕。为了满足市场对OLED屏幕的渴求,三星正扩大产能。有外媒称,三星已经投资最多9万亿韩元(约合人民币485 亿元)来扩充生产线,2017年的月产能将达到9万块。一位面板技术人员告诉外芯房记者,VR显示设备要求响应速度快和高PPI面板,但是以目前蒸镀的方法做高分辨率的AMOLED面板比较困难,除了三星,其他面板厂商都有压力。

LG 虽然在大尺寸OLED独占鳌头,但在中小尺寸OLED方面并不具备优势,其360 VR并没有采用AMOLED屏幕,而是LCD屏幕。为了改变目前的窘况,LGD开始在中小尺寸OLED方面发力。有外媒称,LG Display计划在2017年上半年让6代OLED生产线达到每月7.5万块OLED显示屏基片的产量。

此外,尽管在消费电子领域已经日 渐式微,但是在前沿技术上,日本企业还是有所布局的。据外媒称,JDI(Japan Display)将现有的在Ishikawa的工厂改为生产OLED面板。夏普也在VR领域积极推进,国内许多厂商高PPI的LCD屏幕是由夏普提供的。 据了解,近日3Glasses推出的一款2K虚拟现实头盔的显示屏幕就是由夏普提供的,其PPI超过700。

在过去的两年中,三星在VR市 场中的声势最大,赢得了VR三大头显厂商的青睐;夏普也在发力,在VR的第二梯队中赢得了口碑,占据一定市场份额;而国内面板厂商保持相对保守态势,在过 去的两年中处于观望,直到今年才有相应产品推出。与国内面板厂商相比,日韩厂商的确获得了先发优势。

争先布局,国内厂商如何分得一杯羹

现在绝大多数VR显示设备的屏幕都是由日韩面板厂商提供,这种现象在下半年可能会有所改变。国内面板厂商也非常关注VR市场,有的已经开始与VR厂商合作了。和辉光电内部人士向《中国电子报》记者透露,和辉光电一直密切关注VR市场,已经有相应的样品,一款搭载和辉光电AMOLED屏幕的VR原型机今年3月已经展出,今年5月还会展示更多样品。 天马相关人士表示,天马已经和好几家VR厂商合作,向它们提供2K LCD屏幕和FHD AMOLED屏幕。维信诺总经理高裕弟向外芯房记者透露,目前维信诺已开始进行VR相关布局。而作为我国面板龙头企业,京东方或许也将在VR方面会有相应的动作。

同时,今年国内面板厂商都在加紧布局OLED屏幕生产线。维信诺已启动昆山5.5代AMOLED量产线的二期项目,2017年将投产,其中部分产能将用于生 产AMOLED柔性产品。京东方公告称拟投资245亿元人民币建成都第6代LTPS/AMOLED生产线二期项目。智群咨询高级研究经理陈丽娟透露,天马和京东方还要新建第6代LTPS/AMOLED生产线,京东方的会在绵阳,而天马的则在武汉。此外,和辉光电也有第6代LTPS/AMOLED生产线的计 划,预计今年年底打桩。

DisplaySearch市场总监张兵接受《中国电子报》记者采访时表示,国内外面板厂商针对手机面板的布局与VR显示设备对面板的需求不冲突,只是VR显示设备一定要高PPI的屏幕,而国内投资的LTPS生产线还没有真正成熟,高PPI的AMOLED更处于萌芽阶段,没有哪一家面板厂商已经达到量产阶段。

但 高裕弟认为,这些国内面板企业在发展VR方面是具有一定实力和技术积累的,只要把握好VR市场需求,就有可能抓住VR发展机遇。据了解,去年维信诺成功研发 出像素密度高达604PPI的OLED全彩显示屏,为当前全球OLED显示领域使用精密金属掩膜板(FMM)蒸镀技术的最高水平;和辉光电也展示出6寸超 高清4K AMOLED显示屏,其PPI高达734;而且国内液晶面板技术已经有一定的积累,也能够满足VR市场对高分辨率液晶面板的需求。

此外,VR显示设备的成像效果不仅与显示屏的分辨率有关,翁冬冬认为,VR设备的分辨率和光学系统是紧密相连的,屏幕分辨率提高对光学系统也会有更高要求,目前的光学系统配备4K屏幕效果已经很好了,如果要再提升VR显示设备的体验感就必须对光学系统进行改变。

但 现在绝大多数VR显示设备采用的是最古老的双目式立体光学成像方案,东南大学电子科学与工程学院教授夏军认为,该光学解决方案太笨重,成像效果不佳,而且 必然会产生视疲劳问题。但“该方案简单、廉价、稳定、性能尚可”。翁冬冬表示,为了适应长期使用,未来VR显示设备的结构会有比较大的变化,基于自由曲面 光学系统的显示设备较好,只是技术难度大,加工成本高,目前在市场中不占优势。

夏军认为,针对VR显示设备来说,光学和面板应该结合起来研究,但是国内做面板的不会做光学,做光学的也不会做面板,目前这一块交叉领域还处于真空状态。

所以,国内面板企业要真正抓住VR机遇,如果只是埋头研究面板技术并将其市场化,是远远不够的,因为目前VR显示设备还处于初级形态,要真正成为一款消费级 产品还有更大的上升空间,国内面板厂商应该与光学研究机构共同推进VR头显设备,推出适合相应光学解决方案的高PPI的面板,甚至是柔性的面板。


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