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VR产品伴随着元宇宙的火热再度受人追捧。和上一次火热相比，VR设备有了很大的变化。整体来看，芯片技术与显示模块的升级共同推动了VR设备的进步。
2016年VR设备首次在国内消费市场爆火。当时VR眼镜的出现带给国内消费者一种全新的体验。我们知道，人之所以能够看到立体物体，是因为双眼的间距造成两眼的观测视角有细微差别，人类的大脑再将两眼看到的不同图像融合，产生出有空间感的立体视觉效果。VR眼镜就是利用这个原理，用透镜将不同视角的2D图像映射到人眼内来模拟3D效果。
我们可以依据VR的实现方式，把设备大致分为三大类：手机盒子，VR头戴显示器（PCVR）以及VR一体机。
图片来源：华经情报网
初代VR眼镜的热度仅维持了一年左右。很多消费者购买了VR设备，使用一两次尝鲜过后就将其束之高阁。用户不喜欢使用VR产品无外乎几点原因：卡顿、模糊以及眩晕感强。
这几个问题在2016年无法得到有效解决。那时的VR眼镜可归纳为有两种显示模式：手机盒子采用的同屏显示双眼信息模式，头戴显示器与一体机采用交替显示模式。第一种很好理解，手机屏幕一分为二，通过挡光板与透镜折射让单眼看到一半屏幕来实现3D效果。第二种是屏幕上交替显示左右眼信息，并利用VR设备中的液晶快速偏转实现两眼只能看到各自的画面。也就是说，两种显示方法总要在分辨率和刷新率中牺牲一个，这也意味着我们要忍受模糊的画面或卡顿的使用感觉。据业内专家分析，要想体验VR时不头晕，其帧数最少需要达到90Hz才勉强能做到，而达到120Hz时，才能完全避免头晕。另据神经科医生分析，在游玩低分辨率游戏的时候，人们更容易出现“晕车感”。2016年的手机普遍采用60Hz的屏幕，分辨率最高也就是1080P，手机盒子用户“晕VR”在所难免，PCVR用户也面临卡顿的问题。
其实无论是卡顿、模糊还是画面效果导致眩晕，综合来说就是VR硬件性能不达标。
时过境迁，近两年元宇宙概念的提出让VR重新回到大众视野，最近国内外也有多款VR设备上市。市场研究机构Strategy Analyticsz报告中提到了元宇宙设备的发展，其中AR/VR设备随着元宇宙的投资增加，将在未来几年出货量持续攀升，到2024年元宇宙设备的市场存量将达到1亿。
2022年VR再次火爆的背后，它的硬件有了哪些变化？
芯片技术升级提升便携与性能
2016年VR眼镜正处于手机盒子火热的时代，苹果刚推出iPhone7，它的CPU为A10+M10协处理器。安卓方面，2017年初发布的小米6的SoC采用骁龙835。无论是小米还是iPhone7，播放VR视频还能撑得住，运行VR游戏则力不从心。而同时代的PCVR，例如HTC Vive、Oculus Rift等需要连接高性能PC，且对显卡算力需求十分巨大，做不到随带随用。还有以KAT WALK为代表的虚拟跑步机，只能在固定位置使用，成本很高，这种VR设备的主流商业模式是在商场开设VR体验馆，以租代买，当人们新鲜感过后，逐渐无人问津。
KAT WALK 图片来源：互联网
2022年的VR已不再是单纯的手机“外设”或是PC的“VR显示器”了，VR一体机概念逐渐流行。大部分产品已经自带SoC，不仅能轻松做到播放VR视频，还可以运行大型VR游戏。从维深wellsennXR的PICO 4拆解报告我们可以看到，产品整体硬件配置已经和同时代手机相当。PICO 4的核心处理器为一颗骁龙XR2 GEN1（SXR2130P），采用7nm工艺，4+4小大小核设计，高性能大核频率高达2.842GHz，可以支持4K 120Hz显示和7颗摄像头并发工作。此外这颗SoC采用CPU与RAM堆叠的方式，有效降低DDR CL的延时。
PICO 4 图片来源：PICO官网
同样使用骁龙XR2系列芯片的还有Meta公司（原Facebook）的产品Oculus Quest 2与Quest Pro。作为元宇宙概念的提出者，Meta表示这颗SoC经过了定制级优化，拥有更加的散热和处理性能。作为高端机型，Quest Pro配备了12GB运行内存、256GB存储和10个高分辨率传感器。
高性能处理器带来的不仅是更高清、更流畅的画面，还能有效提高设备的灵活性。
从VR设备的首次爆火至今，高端芯片制程从16nm来到了3nm左右，这也意味着同样性能的芯片体积更小。此外，蓝牙、WIFI、射频、MCU等芯片的搭载更是增加了设备整体的灵活性。2022年的VR一体机既拥有了当年PCVR的高品质画面，也拥有了如手机盒子一样的便携性，我们进入VR世界的大门不再局限于室内一隅，只要设备在手，随时可以沉浸其中。
显示模块全面升级
芯片提升的性能，需要优质的屏幕展现。VR屏幕主要有三个参数决定质量：刷新率、分辨率以及视场角。
以2016年最火热的HTC Vive举例，它搭载了一块OLED屏幕，双眼合并分辨率为2160×1200的2K屏，单眼分辨率为1200×1080，像素密度为447ppi，视场角为110°。HTC Vive的屏幕在2016年已经属于顶尖水平，不过这也是建立在外接PC的基础上——要求显卡最低为英伟达 GeForce GTX 970。
HTC Vive 图片来源：互联网
回头看今天的VR产品。PICO 4搭载了群创的Fast-LCD屏幕，拥有最高90Hz刷新率，双眼分辨率达到4K+，单眼分辨率2160×2160，100% SRGB色域覆盖，像素密度达到了1200ppi，视场角为105°。Meta新产品Quest Pro搭载两个LCD显示器，双眼分辨率3600×1920，单眼分辨率1800×1920，像素密度较前代产品Quest2提高了37%，视场角达到了106°。两款产品均采用了LCD屏幕，相较于OLED，在亮度上有所提高，也支持更广的对比度。可以看到，无论是分辨率，还是像素密度，2022年的产品都较2016年有了大幅提升，视场角也接近当年PCVR的水平，这还是在不依赖外部设备的情况下达到的。
Quest Pro 图片来源：互联网
除了屏幕的提升，2022年的VR眼镜中透镜模组也有所改变。
VR设备最核心的配置是光学显示模组，即显示屏和透镜共同构成的一组光学显示单元。光学透镜能修正晶状体的光源角度，人眼重新读取后，能达到增大视角、放大画面、增强立体感的作用，从而让人感觉身临其境。
过去VR设备普遍采用菲涅尔透镜方案，虽然透镜本身厚度不大，然而其依旧需要较长的光路来让光线精准的聚焦在眼睛上，这也导致VR眼镜体积大，重量沉，佩戴体验不佳。为了解决这类问题，工程师提出了Pancake VR光学方案。基于该技术方案的VR眼镜，图像源进入半反半透功能的镜片之后，光线在镜片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返，最终从反射式偏振片射出。通过此种光学方案，理论上能将VR的体积缩小到菲涅尔透镜方案的1/4。
涅尔透镜与Pancake方案对比 图片来源：Oculus
今年新推出的PICO 4以及Quest Pro都搭载了Pancake模组，不仅设备体积更小，其设备重心更靠近头部，使用体验也将提升不少。不过这种模式带来的问题则是光学效率较低，意味着需要牺牲屏幕亮度，这可能也是两款产品同时更换更大亮度的LCD屏幕的原因。
总结
2016-2022，VR设备在芯片技术与显示技术上都有了长足进步。VR一体机也逐渐取代了手机盒子与PCVR的市场地位。当前元宇宙还处于初期发展阶段，相比资本市场对元宇宙以及VR设备的期待，消费市场的热度还有着不小的差距。随着元宇宙的普及与VR硬件技术的进步，VR还将实现更多功能。
参考资料
Pancake VR光学方案已成趋势，16家供应商介绍 https://www.cmpe360.com/p/167377
XR硬件拆解及BOM成本报告:Pico 4 VR一体机 https://xueqiu.com/8161959142/232219762
芯视佳宣布完成超亿元天使+轮融资，加速12吋硅基OLED生产线建设 https://www.eet-china.com/mp/a166977.html
聊一聊 VR虚拟现实（二）：VR眼镜的分类 https://zhuanlan.zhihu.com/p/31649178
