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5G终端光学模块与TWS设备发展趋势

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屏下光学指纹一般需要光学镜头或者在芯片上镀膜。屏下光学指纹模组主要由芯片、光学镜头、滤光片等零部件构成,其中光学镜头目前多采用3P镜头,部分采用4P镜头,相对后置镜头较为低端。

可穿戴设备持续高增长,关注TWS、智能手表、VR/AR眼

5G时代,电子设备承载的数据量成倍增加,智能手机一个数据入口已经无法满足铺天盖地的信息量,因此近两年来可穿戴设备逐渐成为智能手机分流信息的重要设备,主要设备包括无线耳机、智能手表和智能眼镜等。

TWS高增长确定性,聚焦核心受益公司

TWS,True Wireless Stereo,指真无线立体声,TWS耳机没有传统耳机的物理线材,左右两个耳机通过蓝牙方式组成立体声系统,手机连接一个接收端即可,此接收端会把立体声通过无线传输的方式分到另一个接收端,组成立体声系统。便携性是TWS耳机的最大优势,TWS耳机佩戴时不会出现耳机线缠绕的问题,且一般符合人耳工程学设计,日常使用无需担心掉落。

蓝牙5.0推动TWS耳机放量。蓝牙5.0不仅可以兼容老版本的蓝牙产品,而且传输速度更快,工作距离更远,有效距离可达300米,可稳定的连接整个家庭或整间办公室内的各种移动设备。在实际应用方面,蓝牙5.0的高传输带宽可让TWS无线蓝牙耳机的双边通话成为可能。自2018年开始,主流智能手机品牌的旗舰机均支持蓝牙5.0,为未来的蓝牙产品奠定终端的硬件基础。

未来AirPods或将具备人体测温功能。AirPods未来会看重在大健康领域的

应用,苹果首先将在AirPods 放入温度传感器,让用户能够量测体温,未来苹果很有可能将更多的生物传感器放入AirPods。2018 年11 月苹果更新了AirPods 商标,为其扩大用途而铺路,其中一类是“一般健康仪器”,即健康、健身、运动传感器、监控,可传输生物资料数据、心律、动作侦测、卡路里消耗等。

AirPods是苹果过去两年最成功的硬件产品,出货量维持高速成长,2017年出货量约为1600万台,2018年达到3500万台左右,我们预计2019-2021年苹果AirPods出货量将进一步快速增长,出货量分别达到6000、10000、14000万台。

除苹果之外,华为、三星、小米、OPPO、魅族、索尼、荣耀手机厂商也都陆续跟进,相继推出了自家的TWS,且各具特色。在手机无孔化的趋势下,TWS或将成为未来智能手机旗舰机的标配。

除苹果外,我们认为华为TWS耳机将迎来爆发式增长,目前第三代Freebuds已采用自研芯片,有望奋起直追,预计2021年将达到3000万套,看好产业链核心受益公司。

预测2019年全球TWS耳机将达到1.2亿套,按照新增手机的配套渗透率测算在8-9%,而按照保有量配套渗透率则仅为3-4%,还具有较好的发展空间。

TWS麻雀虽小五脏俱全。以AirPods二代为例,单个AirPods重4g,耳机尺寸为16.5×18.0×40.5mm,充电盒重40g,充电盒尺寸为44.3×21.3×53.5mm。AirPods耳机中拥有电池、麦克风、天线、扬声器驱动器、电路板、柔性电缆、Apple H1芯片、低功耗立体声音频解码器;充电盒重包括电池、无线充电模块、散热板、MCU芯片、电路板等主要零部件。

智能眼镜逐渐站上历史舞台

智能眼镜分为VR、AR和MR眼镜。首先,简单解释一下虚拟现实(Virtual Reality,VR)、增强现实(Augmented Reality,AR)和混合现实(Mixed Reality,MR)的区别。通俗来讲,VR是把真实物体放入虚拟环境,AR是把虚拟物体放入真实环境,MR一般理解和AR类似,但是有很大的区别就是MR需要把真实环境通过摄像头进行三维重建,再加入虚拟物体,进而可实现多人交互。从技术范畴来讲,VR是一种极端的AR情景,是AR的真子集;从应用层面来讲,VR更加偏

向娱乐性,如VR游戏等,但是AR和MR可同时具备娱乐性和应用性,例如16年爆火的游戏Pokemon Go、医疗辅助、远程教育等等,因此AR和MR被认为在未来具有更好的发展前景

VR/AR游戏渗透率提升,但是普及度仍然较低。根据Steam游戏平台的数据,过去一年VR游戏玩家占比Steam总玩家的比例从2018年7月的0.73%提升至2019年6月的1.00%,呈现稳步上升趋势,而VR应用数量也从相应的3349款提升至4322款,无论是硬件还是应用端,VR游戏呈现稳步向上趋势,但是整体来看,渗透率仍然较低。

VR为何会造成眩晕感?VR晕动症是人体处于自我保护的正常反应,造成眩晕的原因是多方面的,包括硬件、软件、个人因素等等,最核心的原因在于前庭系统与视觉结果不匹配。人在VR中视觉系统看到身体移动的景象,但是用来感知运动的前庭未感知到任何移动,这时大脑和视觉的信息产生冲突,进而感受到眩晕。类似于人在坐车时,由于路面的颠簸以及道路的行进,视觉感知一直在移动,但是人在车上身体并未发生移动,导致了视觉和感知的冲突,从而产生眩晕感。

解决VR眩晕的方法

(1)降低延迟。画面延迟在很大程度上取决于画面的刷新率,一方面由屏决定,一方面由传输速度决定,一般头动和视野的延迟不能超过20ms,不然就会出现眩晕。从屏幕上,AM-OLED屏的响应时间可以做到毫秒级别,可以显著降低延迟;从传输速度上,5G可以实现每秒百兆的传输速度,解决VR三维信息以及高质量画面的传输瓶颈,进一步降低延迟。

(2)调节镜片距离。过去VR眼镜固定左右两块镜片的距离,但是事实每个人的瞳距均不相同,三星首先利用了滑轮调节镜片之间的距离,根据用户实现自由调节镜片距离,同时也有方案显示可以通过蓝牙控制器等调节画面的中心点,从而保证画面中心、镜片中心、人眼中心三点一线,避免重影,避免晕眩。

(3)空间追踪。模拟正常人的行走运动, 如HTC Vive的RoomScale, Omni附加跑步机, 让用户在VR世界模拟真实的运动情况, 但是受限于设备/空间/玩法等, 该方法局限性比较大。

(4)添加虚拟参照物。普杜大学研究人员发现,只要在VR 场景中加一个

虚拟的鼻子,就能解决头晕等问题。目前VR眼镜多会加入比如HUD, 鼻子, 坐舱等物体,这些物体相对于头或者身体是不动的, 这样再进行类似飞行或者滑行时会减轻一些晕的症状;

(5)其他方法。如视角控制或者降低视场角(FOV),牺牲一些沉浸感,避免VR眼镜旋转;习惯VR,多次使用VR眼镜后,抗晕能力会有显著提升。 整体来讲,过去VR的眩晕感是阻止VR眼镜普及的主要原因,但是经历了三年的发展,无论是硬件性能还是传输速度上都有明显的提升,目前VR在游戏中的渗透率也逐渐在提升。我们认为,VR眼镜的大规模放量,一方面需要两大终端客户(苹果和华为)的推动,另一方面仍然是需要爆款内容的出现。

优质的AR眼镜仍需要时间孵化

AR设备的核心是光学系统,光学系统通常由微型显示屏(Micro-OLED/LED,投射式LCD、反射式LCOS、DLP等)和光学元件(棱镜、自由曲面、BirdBath、光波导镜片等)组成。其中,光波导方案从显示效果、尺寸以及量产能力上来看,是最具潜力的方案之一。两大AR眼镜产品微软的Hololens以及Magic Leap One都是采用了光波导方案。

光波导可以分为阵列光波导和衍射光波导。

衍射光波导主要使用表面浮雕光栅和全息体光栅两种光栅,前者是材料表面浮雕出来的高峰和低谷,后者是全息技术在材料内部曝光形成的明暗干涉条纹。目前表面浮雕光栅占市场上衍射光波导AR眼镜产品的大多数,主要是受益于传统光通信中设计和制造积累的技术。

优质AR眼镜的难度依旧。站在这个时间点上,我们认为推出优质AR眼镜的难度已经非常大,终端厂商或许会为了抢市场做首发争先推出AR眼镜,但是要做到优质的消费级AR眼镜或许仍将需要2-3年的时间。目前,AR眼镜的痛点包括1)45°的FOV目前仅适用于to B端业务;2)Eye Box尺寸过小;3)亮度、透光率不佳,像素停留时间造成画面迟滞;4)对比度、均匀度、颜色品质;5)虚拟、透视图像扭曲;6)体积、重量、外形;7)电池性能等等问题。

综合来讲,距离具备大FOV、小体积、高亮度、适合户外等强大特性的AR眼镜问世还会有很长一段时间。VR/AR眼镜的竞争才开始。VR领域,Sony、Oculus和HTC三足鼎立,2018Q3三者VR设备出货量合计占比达到52.3%,其中龙头索

尼公司占比为24.4%;AR领域,微软HoloLens和Magic Leap One分居前两位,微软去年赢得了美国陆军4.8亿美元AR项目合同。AR/VR/XR市场不久后还会有许多重量级新玩家入场,Facebook、华为、苹果均有很有可能在未来2-3年推出与其智能手机匹配的AR眼镜。

5G终端光学模块与TWS设备发展趋势

屏下光学指纹一般需要光学镜头或者在芯片上镀膜。屏下光学指纹模组主要由芯片、光学镜头、滤光片等零部件构成,其中光学镜头目前多采用3P镜头,部分采用4P镜头,相对后置镜头较为低端。可穿戴设备持续高增长,关注TWS、智能手表、VR/AR眼镜5G时代,电子设备承载的数据量成倍增加,智能手机一个数据入口已经无法满足铺天盖地的信息量,因此近两
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