AR生态系统专题展望调研投资分析报告.docx
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AR生态系统专题展望调研投资分析报告
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正文目录
1.苹果、谷歌相继发布AR产品3
2.AI芯片提升AR计算能力3
3.ARKit、ARCore促进AR生态系统成熟6
4.AR加速深度摄像头的渗透11
5.投资建议16
6.风险提示17
图目录
图1:
AR原理示意图2
图2:
《PokemonGo》将虚拟精灵融合在真实外部环境中2
图3:
CPU和GPU均不适合AR应用2
图4:
用于云端和终端的AI芯片有不同的侧重点2
图5:
手机SOC新增NPU单元专门用于处理AI任务3
图6:
华为麒麟970和苹果A11的AI处理能力均大幅提升3
图7:
Tango需要包括深度摄像头在内的额外硬件3
图8:
联想Phab2Pro拆解图和外观图3
图9:
ARKit完整工作流程4
图10:
ARKit对软硬件的要求较低4
图11:
2020年支持ARKit的iPhone数量将达到8.5亿台4
图12:
ARCore的三个核心功能4
图13:
ARKit和ARCore的比较4
图14:
游戏StarWars即将支持谷歌AR5
图15:
ARKit存在一些缺陷5
图16:
三种深度摄像头技术对比5
图17:
结构光原理图5
图18:
双目视觉原理图5
图19:
TOF飞行时间法原理图6
图20:
AR推动硬件创新6
1.苹果、谷歌相继发布AR产品
苹果在6月的WWDC大会上推出了应用程序开发工具包ARKit,并在9月中旬iPhone8和iPhoneX新品会上发布iOS11操作系统,AR是其重要的新功能。
谷歌在8月底发布类似ARKit的安卓开发工具包ARCore,并在10月4日发布的Pixel2手机中正式实现AR功能。
我们认为,这是AR发展的重要里程碑,A11芯片的神经网络模块具有高效的AR计算能力,iOS11即将带来大的用户基数将促进AR软件和内容的高速增长,AR生态系统将不断完善。
2.AI芯片提升AR计算能力
AR的实现涉及一系列的计算:
探测真实物体——计算物体的空间位置和方向——计算虚拟物体叠加的位置——渲染虚拟物体等,为避免眩晕和实现实时显示,整个过程要求在极短的时间内完成(不超过20ms,而鼠标移动到屏幕光标更新一般是50ms左右)。
图1:
AR原理示意图
图2:
《PokemonGo》将虚拟精灵融合在真实外部环境中
芯片需要满足的功能排序是:
CV/AI算法>显示>通讯(CV即ComputerVision,AI即ArtificialIntelligence),且实现CV/AI算法的过程要求时间短、功耗低,具有AI功能的芯片能够高效实现AR计算。
传统CPU芯片通用性强,无法放入大量的计算核心以实现大规模的并行计算,因此CPU的性能不足以支持AR操作的流畅执行;GPU芯片在AI领域的处理能力远大于CPU,如在“谷歌大脑”中,12个GPU相当于2000个CPU的性能,但GPU功耗太大且基于batch算法模式导致延时过大,不适用于AR应用。
图3:
CPU和GPU均不适合AR应用
AR应用需要专用AI芯片。
根据应用端的不同,AI芯片可分为应用于云端(服务器端)和应用于终端(移动端)两大类。
用于云端的AI芯片要求保障正确率和泛化能力,且要求支持高精度浮点数运算,运算量级为每秒执行次运算,芯片功耗大,为了提升性能还要求支持多块芯片组成一个计算阵列的结构。
用于终端的AI芯片注重低功耗,要求保证高计算能效,允许一些计算精度的损失,可采用定点数运算和网络压缩的方法实现运算速度的加速。
图4:
用于云端和终端的AI芯片有不同的侧重点
随着华为麒麟970和苹果A11的发布,应用于终端的AI芯片的处理能力进一步提升,为AR在终端的应用奠定了基础。
华为麒麟970和苹果A11均搭载了神经网络处理单元(Neural-networkProcessingUnit,NPU),该单元专用于处理AI相关的计算,极大提升了芯片高效处理AI相关计算的能力。
图5:
手机SOC新增NPU单元专门用于处理AI任务
两款芯片的性能均有大幅度提升。
相对各自的上一代产品而言,华为麒麟970在处理AI任务时能效提升50倍、性能提升25倍,苹果A11性能核速度提升25%,能效核提升70%,整体提升70%。
图6:
华为麒麟970和苹果A11的AI处理能力均大幅提升
3.ARKit、ARCore促进AR生态系统成熟
“硬件等内容,内容看硬件”是AR不能快速普及的痛点。
以GoogleTango为例,三年时间里仅被应用于联想Phab2Pro和华硕ZenfoneAR两款手机中,且两款机型销量均不理想,支持Tango的应用下载也仅突破了1000次。
不能广泛应用的原因归根到底有两点:
一是Tango要求专用的红外深度感应摄像头,成本高,一般手机难以承受;二是AR应用不够丰富。
图7:
Tango需要包括深度摄像头在内的额外硬件
图8:
联想Phab2Pro拆解图和外观图
ARKit和ARCore一举解决了这两个痛点:
不需要额外搭载任何硬件便可实现效果优秀的AR应用;开发ARapp变得容易,开发的门槛被大大降低。
ARKit和ARCore通过设备自带的单目RGB摄像头和IMU(惯性测量单元)传感器,在不增加任何硬件设备的基础上实现了AR的应用。
其中,单目摄像头采集外部信息,通过对外部图像中特征点的识别和跟踪,重建3D模型,IMU中陀螺仪和加速度计负责跟踪尺度信息。
图9:
ARKit完整工作流程
苹果AR对硬件的要求为A9处理器及以上,对软件的要求是iOS11及以上,也就是说iPhone6S、iPhoneSE等现有的机型都可以运行AR应用。
根据Artillry的预估,17年底支持AR的iPhone数量约为5亿台,2020年将达到8.5亿台,数量庞大的iPhone用户将提供AR应用的强力保障。
图10:
ARKit对软硬件的要求较低
图11:
2020年支持ARKit的iPhone数量将达到8.5亿台
ARKit为AR系统架构中的每个部分提供了实现方案,且提供了简单便捷的API,使开发者可以快速和轻松地打造ARapp,不需要对标记、初始化、深度摄像机和专用的创建工具进行修改。
在ARKit发布后不到35天时间里,仅推特的一个ARKit新建网站便发布了35个AR短片,吸引超过3.5万名粉丝关注。
在Android阵营,Google于今年8月底发布ARCore。
ARCore与ARKit一样,均具有三个核心功能,两者的三个核心功能本质上一致,依次解决了AR的三个目标:
运动跟踪解决运动一致性问题、环境感知解决了环境一致性问题、环境光检测解决了光照一致性问题。
图12:
ARCore的三个核心功能
与ARKit不同的是,Google将AR引入web,发布了两个实验性质的浏览器:
基于Android、使用ARCore的浏览器和基于iOS、使用ARKit的浏览器。
此外,ARCore可能会因不同Android手机的兼容性问题和摄像头的不同而受到制约。
图13:
ARKit和ARCore的比较
ARCore目前支持GooglePixel2、GooglePixel手机和GalaxyS8,系统要求升级到Android7.0Nougat或最新的Android8.0Oreo。
Google声称ARCore将在年底冬季正式推出,计划将支持1亿台手机。
ARKit面向iOS系统,ARCore面向Android系统,两者的面世覆盖了当今手机的两大阵营,即将支持6亿部存量手机,不仅将整个AR应用推上了一个台阶,而且将门槛降到了新低点。
图14:
游戏StarWars即将支持谷歌AR
4.AR加速深度摄像头的渗透
ARKit和ARCore通过单目RGB摄像头和IMU传感器在移动端实现了AR应用。
但受限于单摄像头的限制,ARKit和ARCore无法应用于复杂的场景和功能,存在一定的缺陷。
以ARKit为例,ARKit只能进行简单的平面和边界识别,存在一些缺陷诸如不能解决环境光遮蔽、物理识别有缺陷、三维重建能力不足和跨平台能力不足。
图15:
ARKit存在一些缺陷
深度摄像头可以获取物体的三维位置和尺寸信息,可有效提升AR显示效果,随着AR内容的逐渐丰富,深度摄像头是未来发展趋势。
深度摄像头主要有三类技术:
结构光、双目视觉和TOF飞行时间。
其中,结构光是目前应用最广泛、最成熟的技术,双目视觉成本相对较低,TOF受环境光线影响最小。
图16:
三种深度摄像头技术对比
图17:
结构光原理图
图18:
双目视觉原理图
图19:
TOF飞行时间法原理图
进一步展望,智能眼镜有望凭借更好的视觉融合效果成为AR的主流终端。
图20:
AR推动硬件创新
5.投资建议
AR生态圈的逐步成熟将拉动AR终端核心零部件的需求,建议关注三安光电(VCSEL芯片制造)、歌尔股份(AR终端和核心零部件的设计和制造)、欧菲光(双摄像头、3D摄像头)、联创电子(摄像头)、水晶光电(光学器件)。
三安光电(600703,买入):
深度摄像头打开光芯片新蓝海市场
1)公司早已生产光通讯芯片,包括10G/25GVCSEL。
iPhoneX引领VCSEL芯片在3D摄像头的应用,打开消费电子新蓝海市场。
2)公司规模效应和技术优势不断扩大,市场份额持续提升,已超越晶电成为全球LED芯片制造龙头。
已布局汽车照明、投影等LED新兴应用,将维持LED业务的可持续增长。
3)化合物半导体业务将受益于5G和物联网行业大趋势。
歌尔股份(002241,买入):
AR/VR驱动后续高成长
1)歌尔具备成熟的光学元件和智能硬件设计制造能力,与全球科技大厂深度合作布局AR/VR产业链,是SonyPSVR和Oculus的独家代工厂商,同时苹果、迪士尼引领AR市场机遇,公司AR产品未来成长空间广阔。
2)歌尔电声器件在今年苹果新机占据主要份额,随着真立体声、防水等升级,ASP也有翻倍提升,未来几年电声器件升级趋势明确,电声业务预计将保持高增长;此外,公司在Hearables(智能音箱/耳机)、Wearables等新型智慧硬件超前布局,未来成长空间大。
欧菲光(002456,买入):
双摄领先厂商,抢先布局深度摄像头
1)双摄:
后置双摄像头是明后年的确定性趋势,市场空间倍增,欧菲供国内各大品牌的后置双摄像头出货进展顺利。
2)3D摄像头:
公司股东数年前就入股海外3D摄像头技术公司,把握前瞻技术。
3)触摸屏:
OLED带来触摸屏供应链的重构,欧菲有望凭借薄膜式sensor的竞争优势突破大客户,行业地位进一步提升。
4)汽车电子:
融合电子和汽车行业资深团队,在车载摄像头、触控显示模组、传感器、算法等方面深入布局,正形成智能化解决方案。
联创电子(002036,买入):
光学业务深耕多年将全面开花
1)运动相机镜头稳定增长:
是公司的传统强项领域,业内龙头地位,将随着行业保持稳定的增长。
2)手机摄像头高速增长:
市场233亿美元,双摄带来手机行业CAGR20%以上。
公司通过参股Kolen将打开韩国手机市场,500万、800万、1300万像素已有出货。
3)汽车摄像头享行业红利:
市场近30亿美元,行业CAGR近35%。
公司车载镜头已出货美国T客户,与英伟达深度绑定合作,并开发多款样品给法雷奥、博世等国际一线大厂,车载镜头单价高、毛利率高,未来是重要利润增长点。
4)AR/VR新产品将成就下一阶段的高增长:
AR/VR摄像头市场有望达到100亿美金,公司在AR投影成像、VR手势识别,VR全景相机领域均有优秀布局,客户也为国内外知名领军企业。
行业的大发展机遇将促成公司下一阶段的光学高增长。
水晶光电(002273,买入):
光学器件领先企业加快AR布局
1)公司是以薄膜光学产品、蓝宝石和反光材料为核心技术的领先光学元器件企业,受益于手机双摄模组产品的增长,手机用产品销售快速提升,传统光学业务发展迅速。
2)窄带滤光片用于国际大厂的结构光深度摄像头。
3)参股以色列AR方案商Lumus,积极布局智能显示领域,Lumus曾是GoogleGlass组件供应商,优势是LOE光导光学元件。
6.风险提示
可能缺乏具有用户黏性的AR应用:
AR技术的推动力当前主要来自生态圈的相关公司,大多数用户还未感受到AR应用的痛点,相关公司可能不能够开发出具有用户黏性的AR应用。
AR核心硬件供应链和技术进步不达预期:
当前的单目摄像头+传感器的硬件仅仅能提供效果一般的AR体验,更加沉浸式的AR体验需要深度摄像头等创新硬件,相关技术和供应链还不够成熟,可能会影响AR的快速渗透。
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