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報告綜述:

報告摘要:

手機:從手機攝像頭的發展歷程看,幾乎每隔 2 到 3 年都會有至少一次 光學的革命性創新,是絕對的成長性行業。目前手機和專業相機拍攝效 果逐漸縮小,但受制於尺寸,手機距離專業相機仍有很大差距。我們認 為未來手機攝像頭髮展趨勢將從鏡片材質、防抖技術、演算法以及多攝像 頭搭配這類的微創新上不斷演進。隨著手機攝像頭的快速發展,供應鏈 馬太效應愈加明顯,國產供應商正不斷加固自身護城河,提高競爭力。

VR/AR:VR/AR 是近年來最受關注的資訊現實方式之一,被各類廠家著 力佈局。VR/AR 此前因成本高、內容少、暈眩感等原因被詬病,隨著近 兩年網路環境的提升、高效能晶片的推出、遊戲內容端湧現出《Beat Saber》等爆款 VR 遊戲、價格降至 299 美金,VR/AR 應用場景從 C 端 到 B 端快速拓寬,出貨量自 2020 年後快速增長。目前 VR/AR 供應鏈中 晶片部件仍以海外廠商為主,光學和螢幕部件國內供應商已實現替代。

車載:多感測器創新協同,助力 ADAS 井噴式發展。作為 ADAS“感知 -決策-執行”中的感知層,超聲波雷達、毫米波雷達、攝像頭和鐳射雷達 成為汽車的眼睛。例如特斯拉配備了 8 個攝像頭、12 個超聲波雷達和 1 個毫米波雷達。鐳射雷達因價格昂貴,目前只有少數車廠使用,但對 L3 以上的車型來說,鐳射雷達將為車載必備感測器。車載攝像頭產業鏈中 鏡頭和影象感測器集中度較高,且有像舜宇光學、韋爾股份等企業位列 前列,模組廠以日韓廠為主。鐳射雷達目前仍以海外廠商為主。 安防:政策、技術驅動增長。隨著城市安防基礎設施建設的完善和居民 安全防範意識的增強,我國的安防產業市場持續擴大。安防產業鏈中大 部分晶片和光學元器件均有國內廠商參與並供貨。

IoT:AIoT 時代到來,攝像頭應用範圍快速擴張。攝像頭作為 AIoT 視 覺資料的主要來源,目前可以運用到智慧安防、掃地機器人、智慧冰箱、 智慧空調和智慧電視等智慧家居中。據 Strategy Analytics 測算,全球智 能家居攝像頭市場 2023 年增長至近 130 億美元,複合年增長率為 14%。

1. 手機:光學創新不停息

1.1. 追溯攝像頭髮展歷史,光學是絕對的成長性行業

從 2000 年至 2020 年,二十年間手機攝像頭飛速發展。2000 年世界上第一臺內建攝 像頭的手機由日本的夏普製造,型號為夏普 J-SH04,當時的拍照功能只是作為附屬 功能存在。在隨後不到三年的時間,夏普又推出了全球首款突破百萬畫素攝像頭的 手機—夏普 J-SH53。該款手機搭載了 100 萬畫素的 CCD 攝像頭。2006 年,三星緊 隨著日系廠商,釋出了全球首款超過千萬畫素攝像頭的手機三星 B600。2012 年諾 基亞釋出的 PureView 採用 4100 萬畫素感測器和卡爾蔡司鏡頭開啟了智慧手機影像 的全新時代。2019 年,小米 CC9 Pro 搭載的攝像頭突破了一億畫素,展現前所未有 的手機拍攝水平。隨著手機攝像頭畫素的提高,攝像頭個數也逐漸增加。第一臺支 持雙攝像頭的手機是 2011 年推出的 LG P925;2016 年聯想釋出了首款後置三攝手 機聯想 PHAB2 Pro,後置 1600 萬深感魚眼三攝;2018 年三星釋出 GALAXY A9s, 為第一臺配備四個後置攝像頭的手機;2019 年諾基亞釋出了首款後置 5 個攝像頭的 諾基亞 9 PureView 手機,其攝像頭均為 1200 萬畫素。隨著手機攝像頭的不斷升級, 其對焦、深度、防抖等其他功能也歷年手機型號中逐步出現。2003 年松下釋出的 P505iS,首次配備了自動對焦功能,在很大程度上改變了拍照體驗,隨後各個廠家 不斷推出光學變焦、鐳射對焦、相位變焦、深度、TOF 等方案,為手機拍攝的環境 和效能提供了強大的支援。

從手機攝像頭的發展歷程看,幾乎每隔 2 到 3 年都會有至少一次的革命性創新,是 絕對的成長性行業。如今,隨著蘋果、三星、華為等手機廠商推出多攝像頭配置和 超高畫質畫素,手機攝像頭早已邁入 3.0 多攝時代。多個攝像頭不僅使手機極大程度 的提高了拍攝畫質,還擴寬了手機的運用場景。多攝像頭時代的到來也將為手機攝 像頭產業鏈帶來新的增量空間。我們認為下一個時代將是攝像頭與 AR 的深度結合, 實現 2D 到 3D 資訊蒐集的轉變。

手機攝像頭 BOM 成本不斷提升,佔比穩定。根據 IHS 資料統計,iPhone 歷年攝像 頭成本佔比在手機早期機型中穩步增長,iPhone 4S 後佔比接近 10%。是僅次於屏 幕、機電系統、主晶片、射頻晶片的第五大 BOM 佔比元器件。如今前置的 3D 結構 光方案成為 iPhone 標配,2020 年的 iPhone 12 系列也搭載 DToF 景深攝像頭。軟體 方面夜景拍攝演算法成為攝影賣點,我們預計攝像頭 Bom 佔比在往後的機型中將繼 續維持穩定。

攝像頭行業產業鏈包括上游零部件生產、中游模組封裝以及下游應用終端。上游攝 像頭零部件包括 CMOS 影象感測器、鏡頭、馬達以及濾光片,各零部件行業的競爭 格局較穩定。(1)CMOS 影象感測器是實現將光訊號轉換為電訊號的模數轉換器。 目前全球 CMOS 感測器市場處於寡頭壟斷格局,索尼遙遙領先,2019 年全球影象 感測器市場索尼市佔率達 49.1%,其次是三星、豪威(被韋爾股份收購),加上安森 美半導體和 SK 海力士前五大公司全球市場份額超過 90%(2)光學鏡頭的主要作用是利用光的折射和反射原理,蒐集被拍攝物體的反射光並將其聚焦於影象感測器 上。全球手機鏡頭市場的競爭格局相對穩定,中國臺灣廠商大立光仍處於絕對領先 地位,其次市佔率靠前的為中國大陸廠商舜宇光學、中國臺灣廠商玉晶光電、韓國 廠商 SEKONIX 等。(3)馬達是控制鏡頭對焦的器件。全球馬達市場日韓廠商佔據 主導地位,以 ALPS、TDK、Mitsumi、SEMCO 和 JAHWA 為代表的日韓廠商佔據 60%左右的市場份額。(4)濾光片是在塑膠或玻璃基材中加入特種燃料或在其表面 蒸鍍一層或幾層光學薄膜製成,用以吸收掉其他不希望透過的光波段。全球濾光片 的行業競爭格局穩定,國內廠商市場份額處於領先地位,水晶光電目前是國內龍頭。 攝像頭行業產業鏈中游為模組封裝。零部件的生產模組組裝工廠生產或採購各元件 進行模組組裝成型,並出貨給手機、汽車等終端客戶。模組封裝的行業競爭格局可 從營收和出貨量兩個角度分析。從營收來看,LG innotek、Semco、富士康、舜宇光 學和歐菲光等屬於第一梯隊,第二梯隊包括立景光電、丘鈦科技等廠商。從出貨量 來看,歐菲光和舜宇光學出貨量相對領先,由於 LG innotek 和 Semco 等韓國廠商主 要供應蘋果和三星,因此單機價值量相對更高。

攝像頭行業產業鏈下游應用終端包括手機、安防、車載和其他領域。智慧手機是攝 像頭最大的應用市場,近年來多攝方案逐漸成為智慧手機標配,帶動攝像頭出貨大 幅提高。安防領域也是攝像頭的重要應用市場,安防市場的需求將隨智慧城市對高 清、智慧產品的持續性滲透而擴增,隨著汽車駕駛智慧化的發展,攝像頭在車載領 域的應用也不斷增加。此外,攝像頭還應用於筆電、醫療、AIOT 終端和醫療等領 域。

1.2. 對比專業攝影相機,手機攝像頭仍有提升空間

1.2.1. 相機鏡片數量更多,手機片數增長有限。

1.2.2. 相機鏡片材質透光性更好,手機鏡頭更追求價效比和輕便。

1.2.3. 相機防抖效果更好,手機因空間太小防抖效果有限。

1.2.4. 相機 CIS 面積更大,感光能力和焦距成像遠優於手機。

1.3. 未來趨勢:手機將從兩者差距出發,向專業相機追趕

1.3.1. 鏡頭方面:透過玻塑混合方案解決

縮減手機鏡頭長度的同時提升成像效果,玻塑混合方案成為最優解決方案。智慧手 機的尺寸遵循光電產品小型化輕量化的趨勢,目前主流的智慧手機厚度普遍在 7- 8mm。基於母體厚度的縮小,鏡頭厚度同樣存在物理極限。由於玻璃聚光能力更好, 1 片玻璃材料相當於 1.5 至 2 片光學塑膠,同時具有更好的透光性及環境穩定性, 因此在全塑鏡頭基礎上,引入玻璃鏡片可以實現更大光圈、中和塑膠材料的溫度影 響以及減小鏡頭厚度的優勢。在未來光學元件小型化及解析度提升的大趨勢下,更具發展潛力。

光學玻璃工藝分為模造玻璃、WLO 和 WLG。光學玻璃的傳統工藝為研磨法,其工 藝流程相對複雜,包括粗磨、細磨、拋光等,量產難度較大,行業內為了突破其量 產困難等問題,推出了模造玻璃及晶圓級鏡片製造工藝。模造玻璃可透過提升工藝 水平,提升量產能力。玻璃模造製程技術的主要依據原理,是利用玻璃隨溫度升高 黏滯度降低的特性,將已初成形的玻璃預形體置於精密加工成形的模具內,向模仁 表面施壓促使玻璃變形,冷卻後去除壓力、分模,取出成品。目前採用的包括聯創 電子、日本豪雅、舜宇光學科技等,該技術路徑相對成熟,未來可透過改造模具, 提升單次成型鏡片數,提高量產效率。WLO 採用半導體工藝,在整片玻璃晶圓上批 量複製加工鏡頭,然後將多個鏡頭晶元壓合在一起,最後切割成單顆鏡頭。代表廠 商為 AMS 收購的 Heptagon 公司,該工藝主要用於低畫素產品,生產的準直鏡頭用 於蘋果結構光方案。相比 WLO 工藝,WLG 再晶圓切割之前,需要應用專用膠水印 刷到玻璃上製成非球面玻璃,而 WLO 則是應用模造工藝製成非球面。WLG 因為是 純玻璃材質,耐熱性相對 WLO 更佳。WLG 代表廠商為瑞聲科技,2010 年瑞聲科技 透過收購晶圓級玻璃模塑技術公司 Kaleido 32%股權正式邁入光學賽道。

為追趕相機在鏡頭方面的優勢,引入玻璃鏡片將更好提升成像效果和縮小體積。隨 著玻璃製造的良率改善,產能提升,在未來對於光學效能要求更加苛刻、光學元件 體積要求更小的大環境下,玻璃材料將更具優勢。

1.3.2. 防抖方面:透過軟體、攝像頭模組微創新解決

為了提升防抖效果,AIS 防抖、微雲臺技術、Sensor-Shift 技術成為未來手機防抖的 新方向。AIS 防抖的概念由華為提出,是一種基於 AI 的影象防抖技術。該技術整合 了電子防抖和光學防抖的優點,包括 AI 手持檢測、AI 測光、AI 多幀計算和合成, 採用 AI 演算法對相機運動進行估計,得到更加平滑和準確的相機位姿,從而實現更 好的影片穩像效果。榮耀 X10、P40、mate40 以及 mate40 Pro 採用了 AIS 技術,有 效解決暗光拍攝,提升影片防抖效果。

微雲臺技術原理是把整個手機影像模組放置在一個“懸浮”的手持雲臺之上,並將其 縮小放入智慧手機機身裡。微雲臺系統透過陀螺儀檢測裝置的狀態變化,控制電機 施加反方向的動力,防止鏡頭產生傾斜。vivo X50 Pro 與 X60 系列搭載了微雲臺系 統,丘鈦科技成為該微雲臺專案的獨家供應商並實現國內首發量產。傳統滾珠式光 學防抖的安全快門時間為 1/8 秒,而微雲臺系統安全快門時間可以達到 1/4 秒,防 抖能力是普通裝置的 12.5 倍。相比傳統的手機 OIS 模組,微雲臺模組可以實現最高 200%的防抖角度提升。第二代微雲臺擁有全新升級的四軸防抖技術,讓夜景拍攝具 備更充沛的曝光時間,進一步提升防抖補償功能。

Sensor-Shift 技術就是感測器偏移技術,透過移動相機的感光元件來達到防抖效果。 當檢測到相機出現移動速度變化時,感測器會根據計算出來的相應方向按照相應速 度去移動,保證了從鏡頭進入的光線實時固定地打在感測器的同一位置上。該技術 首發於 iPhone12 Pro Max。Sensor-Shift 往往用於高階數碼相機中,賓得和奧利巴斯 都有過類似的技術,而蘋果則是第一次應用在智慧手機上並交由 LG 負責開發和量 產。這項技術完全依靠感測器來實現防抖,而不是利用鏡頭的相應晃動來實現防抖, 從而避開了目前手機鏡頭重量增加的問題。目前常規的 OIS 馬達能補正的防抖角度 基本都在 1°-1.5°左右,而 Sensor Shift 方案最大可以達到 3°,在 iPhone 12 pro max 中,這項技術對防抖的調節速度可達到每秒 5000 次。

1.3.3. CIS 方面:透過軟體、多顆攝像頭搭配使用解決

為了解決暗光下感光能力差和虛化問題,廠商通常軟體和硬體齊發力。多攝的產生 源於解決單顆攝像頭無法實現人們拍攝需求的問題。透過兩顆攝像頭不同屬性的搭 配,彩色(RGB)+彩色(RGB)鏡頭搭配可實現背景虛化、彩色(RBG)+黑白(MONO) 鏡頭搭配可實現暗光和夜晚的成像質量、廣角(Wide)+長焦(Tele)可實現光學變 焦,滿足高畫質遠距離拍攝的需求。例如華為第一款三攝手機 P20 Pro,後置攝像頭分 別為彩色+黑白+長焦鏡頭。在多顆攝像頭的搭配下結合各家廠商自身的演算法,背景 虛化和暗光拍攝效果可得到大幅改善。

潛望式方案提升相片細節解析度。隨著三攝滲透率的提升,長焦+廣角+超廣角方案 也被大範圍使用,透過不同焦距鏡頭的搭配實現拍攝中連續變焦的功能。所謂的 2X, 5X,10X 光學變焦也因此實現,但是倍數越高,所需的長焦鏡頭焦距越長,鏡頭高 度也越高。潛望式鏡頭方案就是為了讓更長焦距的鏡頭在實現更高倍光學變焦的同 時能夠更好地放置手機內部裡。光學變焦透過光學攝像頭模組成像,成像大小取決 於攝像頭焦距,不會對成像質量產生影響,細節展示更為清晰,而隨著光學倍數越 高,照片的細節內容也將被拍攝的更加豐富。

光學變焦倍數範圍變大,攝像頭內部光路結構更加複雜。華為 P40 Pro+有雙目長焦最強組合,華為 P40 Pro+ 攝像頭內部可以看到光路在結構之內進行了 5 次的折射, 光路和上一代相比增加了 178%,配合 18mm 等效焦距的超廣角鏡頭,可實現光學 變焦 10X,混合變焦 20X 和 100X 的最大變焦範圍。變焦範圍的擴大也使得手機在 小尺寸 CIS 配置下仍有提升照片細節清晰度的空間。

1.4. 市場空間穩定增長,供應鏈呈馬太效應(略)

隨著智慧手機的崛起,手機替代相機成為趨勢。其中攝像頭模組中的影象感測器價 值量最高。攝像頭工作原理為,拍攝景物透過鏡頭,將生成的光學影象投射到感測器 上,然後光學影象被轉換成電訊號,電訊號再經過模數轉換變為數字訊號,數字訊號 經過 DSP 加工處理,再被送到手機處理器中進行處理,最終轉換成手機螢幕上能夠 看到的影象。因此攝像頭模組需要【鏡頭】收集光線然後將物體成像到影象感測器, 鏡頭通常由幾片透鏡或塑膠組成;【濾光片】的作用是過濾掉多餘紅外光和紫外光, 使得拍照出來的照片顏色更加接近我們人眼所看到的顏色;【音圈馬達】的作用是推 動鏡頭移動實現對焦,可以透過移動鏡頭得到清晰的照片;【影象感測器】是將表面 的上鏡頭送過來的光訊號轉化成為電訊號。由於影象感測器是決定成像品質的關鍵 元器件,價值量佔比約 50%。按模組價值量高低排序,其次為光學鏡頭(20%)、模 組封裝(19%)、馬達(6%)和紅外濾光片(3%)。一般來說畫素越高,鏡頭和影象 感測器的價值量越高。

1.4.1. 模組封裝市場集中度低,但仍向頭部集中。

1.4.2. 鏡頭行業進入壁壘高,看重專利儲備、設計能力和裝置投資。

1.4.3. 影象感測器晶片市場高度集中,仍有國產替代的空間。

2. VR/AR:寒冬已過,未來可期

2.1. VR/AR 成為近年最受關注的資訊顯示方式之一

VR/AR 是近年來最受關注的資訊現實方式之一,特別是作為頭戴式可穿戴裝置/頭 顯,被各類廠家著力佈局。二者均屬顯示裝置,其光學結構、成像、工作機制相似, 區別在於 VR 為虛擬現實 Virtual reality,是全虛擬的視覺環境;而 AR 為增強現實 Augmented reality,是在現實環境基礎上疊加承載有虛擬資訊。從產品的硬體形態上 來看,VR 產品多以頭戴顯示為主,而 AR 的硬體形態則更具多樣化。除了最受關注 的頭戴顯示,AR 還被應用到了智慧手機上,例如蘋果手機上的測距儀等。從應用場 晶來看,VR/AR 主要應用在遊戲、工業、醫療和教育等,除此之外,AR 另外一個 重要形態是抬頭顯示 HUD(head-up display),可以將時速、導航等重要的行車資訊, 投影到駕駛員前面的風擋玻璃上,讓駕駛員儘量做到不低頭、不轉頭就能看到時速、 導航等重要的駕駛資訊。

VR 和 AR 在頭戴顯示上的差別在於二者的光學結構不同。在光學上,VR 使用者只 能看到 VR 螢幕所承載的資訊,看不到 VR 頭顯外部的真實環境;AR 則把虛擬的 資訊疊加到真實環境上,使使用者則既能看到頭顯外部的場景又能觀測到 AR 顯示端 的內容。

VR/AR 頭顯的硬體形態也可再細分。VR 頭顯分為帶獨立螢幕顯示的一體式 VR、 需要練主機/電腦的 PC 端 VR 以及需要透過將手機夾持佩戴在頭套上實現顯示功能 的頭套或眼鏡盒子(以下簡稱眼鏡盒子)。AR 頭顯按照光學顯示的方案不同,分為 “LCOS+稜鏡”、“Micro LED+自由曲面”、“LCOS/DLP+波導”、“LBS(鐳射束掃描) +全息反射膜”四種。

MR(混合現實)是指結合真實和虛擬世界創造新的環境和視覺化。MR 可以視為 VR(虛擬現實)和 AR(增強現實)的結合。MR 介於 AR 和 VR 之間,和 AR 之間 的界限並不很清晰,MR 的虛擬畫面和現實場景有較為深入的融合,使用者對虛擬畫 面體驗的真實感較 AR 增加,也可以同虛擬畫面互動。舉例來說,透過 VR 裝置用 戶可以參與到某個隔絕了現實場景的虛擬場景中,透過 AR 裝置使用者可以獲知某個 現實物體的特徵資料或者簡單疊加的虛擬畫面,透過 MR 裝置使用者可以感知到更加 真實的並和現實結合的虛擬畫面。

2.2. VR 軟硬體逐漸走向成熟,裝置放量在即

VR 的發展分五個階段:概念萌芽期(1930S~1960S)、研發摸索期(1960S~1970S)、 技術積澱期(1970S~1990S)、產品化初期(1990S~2016)、產業化發展期(2016~至 今)。VR 概念早在 1930 年就被提出,但在 1962 年才由 Morton 開發出首臺 VR 原 型機。受限於當時晶片的運算能力,初代的 VR 機器多屬於軍用,且顯示內容簡單。 直到上世紀 90 年代,隨著計算機運算和圖形處理能力的大幅度提升,VR 開始逐漸 商業化,如任天堂在 1995 年推出了 Virtual boy,但因成本過高、硬體配置限制、內 容生態沒有建立。2012 年後,隨著 4G 高速網路的普及,消費類 VR 爆發,Oculus、 三星、Sony、HTC 相繼入局,推出一系列 VR 裝置。2014 年,谷歌推出了成本僅 2 美元的簡易版 VR 眼鏡盒子 Cardboard,同年,Facebook 斥資 20 億美元收購了 Oculus,這期間市場對 VR/AR 熱情逐漸達到高點。但在 2016 年下半年,由於商業 模式、硬體、網路與內容等方面的不成熟,VR 產品銷量大大低於預期,行業熱度 驟減。2019 年,VR 市場熱度重新被 5G 點燃,以 Oculus Quest 一體機為代表的 VR 頭顯裝置因生態和硬體的成熟為市場帶來的新的活力。VR 一體機也因穿戴簡 便、操作流暢、價格人性化而受使用者追捧。

VR 軟硬體逐漸走向成熟,VR 裝置放量在即。近眼顯示,VR 頭顯對於顯示的要求 極高。當前 VR 顯示最核心的痛點在於使用者長久佩戴會有暈眩感。低解析度和畫面 延遲都是產生暈眩感的原因。若要消除暈眩感,VR 業界公認有三大指標必須滿足: 延遲低於 20ms、重新整理率高於 75Hz、單眼 1k 以的上解析度。正因成本過高、硬體 配置限制、內容生態沒有建立,VR 並沒有走進大眾視野。直到近幾年 5G 的推出, 硬體裝置的加緊腳步,遊戲的出圈使得 VR 正式走進人們的生活。

(1)5G 高傳輸、低延遲,擺脫線纜,匹配 VR 視覺要求,助力構建雲端算力傳輸 體系。在 75Hz 重新整理率和 H.264 壓縮協議下,顯示 1k 解析度的 VR 內容需要 17.5 Mbps 位元速率,而 4G 網路的位元速率僅為 10Mbps。因此,4G 網路下,VR 無法實現高分 辨率高幀數的內容顯示,只能依託於線纜進行顯示資料的傳輸。相較而言,5G 可 以實現 100-1024Mbps 位元速率的傳輸。另外,4G 網路的延遲在~10ms 量級,LCD 的響 應時間最短可以到 8ms(OLED 的響應時間在 us 量級),加之影象本身的渲染等待 時間~5ms(基於 PC 機主流 GPU 水平),4G 下的影象延遲很難達到 20ms 以下。而 5G 的延遲僅 1ms,無論是 LCD 方案或是 OLED 方案,基於現有外設 GPU 影象渲 染能力,均可以輕鬆達到 20ms 以下的影象延遲。5G 的大頻寬和低延遲,將徹底解 放 VR 的線纜束縛,甚至可以減輕顯示屏和 GPU 的硬體壓力,讓 VR 成為正真的 移動端生產工具。同時,5G 到來也將解放外設主機。VR 裝置可以將大型運算任務 交予雲端處理,

(2)高通推出 VR 專用晶片,完善“雲端為主,終端為輔”的計算體系。從獨立運 算能力來看,Oculus Rift/S 主打基於手機和 PC 應用的 VR 頭顯,需要藉助外設來 完成資料和任務的處理;Oculus Go 定位於獨立的 VR 頭顯,無需藉助外設,其上 整合移動端處理器高通驍龍 821,具備手機平臺級別的計算能力;Oculus Quest 定 位於全應用場景的 VR 頭顯,除了整合有高通驍龍 835 而具備獨立的運算能力外,同時也能外接 PC,執行更復雜的運算任務。高通在 2018 年和 2019 年,分別推出 了支援中低端和高階 VR 頭顯的驍龍 XR1 和驍龍 855 plus VR 移動平臺。硬體效能 的提升大幅提高了移動端晶片的運算以及圖形處理能力。

(3)雙屏 OLED 具備重新整理率優勢。從顯示端來看,業界當前的 OLED 的動態響應 時間在 us 量級,而 LCD 的響應時間在~10ms 量級。Oculus 的高階產品選用的是 OLED 螢幕,中低端產品選用 LCD 螢幕;在螢幕數量方面,雙屏具有解析度優勢 且視角友好,單屏對於單隻眼睛將有一半的解析度損失;解析度和重新整理率方面,高 端產品選用更高的解析度和重新整理率,但解析度與重新整理率負相關,解析度越高,越難 做到畫面的快速重新整理。對於高分屏,OLED 更容易做到高重新整理率,如現階段手機已 使用 90Hz 和 120Hz 的 OLED 螢幕,螢幕技術已得到解決。

(4)在 VR 內容方面,更多粘性更高遊戲的出現加快了 VR 的程序。2019 年 VR 遊戲收入達 5 億美元,同比增長 41%, 湧現出《Beat Saber》、《Superhot VR》等爆 款 VR 遊戲。Steam 於 2020 年 3 月發行的 VR 遊戲《Hald-Life: Alyx》預售數量超 30 萬套,其中約 20 萬套同時購買了 Index VR 頭顯裝置。從映維網統計的 Steam 平 臺 VR 內容 DAU 指數來看,前四大遊戲均有穩定的玩家,已形成一定的粘性。

無線化趨勢顯著,一體機或將成為 VR 終端頭顯裝置主流。VR 的終端頭顯產品主 要有三類,分別為移動端 VR 眼鏡、PC 端 VR 頭盔與 VR 一體機。 (1)移動端 VR 眼鏡將手機置於頭顯裝置中,以手機螢幕為螢幕,透過 USB 與手 機連線,這類 VR 頭顯裝置成本較低,憑藉價格優勢曾一度在 2016 年實現銷量暴 增,但是由於使用者體驗較差,銷量增長不可持續,在 2017 年後快速下滑。 (2)PC 端 VR 頭盔與 VR 一體機雖然價格相對昂貴,但在使用者體驗方面相較移動 端 VR 眼鏡有明顯優勢。PC 端 VR 頭盔自帶螢幕,透過連線線與電腦主機連線,使 用電腦的處理器,由於能夠藉助電腦較強的計算力,這類 VR 頭顯裝置的使用者體驗 最好,但是使用者普遍反映連線線的存在導致使用不夠便捷。 (3)VR 一體機自帶螢幕與處理器,可獨立使用,雖然使用者體驗沒有 PC 端 VR 頭 盔好,但是由於沒有了連線線的限制,靈活性好,出貨量逐年增長,是未來 VR 發 展的主要趨勢。

VR 市場目前仍以 Oculus 品牌為首。Oculus 於 2014 年推出第一臺 PC 端 VR,採用 LCD 和菲涅爾屏,售價高達 599 美元,此後,Oculus 推出了兩款 VR 一體機 Oculus Quest 和 Oculus Go 系列。其中,Oculus Go 於 2018 年 5 月 1 日上市,截至 2019 年 7 月,銷量已超過 200 萬臺。Oculus Quest 於 2019 年 5 月推出,截至 2019 年底,銷 量已超過 40 萬臺。2020 年 Facebook 推出 Quest 2,無論在售價、重量、重新整理率、分 辨率等指標上都優於上一代。據 Facebook 2020 年第四季度電話會議公佈,Oculus Quest 2 推出後成功實現了 5 倍於原版的預定量。索尼的 PlayStation VR 於 2016 年 10 月 13 日上市,與 PlayStation 4、PlayStation 5 家用影片遊戲機相容,目前支援超 過 100 款電子遊戲。截至 2019 年底,PlayStation VR 自上市以來的銷量已超過 470 萬臺。經過近幾年 VR 技術初入市場時的艱難探索和創新,2020 年全球 VR 產品市 場逐漸走向成熟,產品處理器有脫離外部裝置的自帶趨勢,整體向無線化、輕便化 方向發展,使用者體驗更佳。

Oculus 市場份額超過 50%,去年新發的 Oculus Quest 2 出貨量佔比亮眼。根據 Valve 公佈的 2021 年 01 月的“Steam 硬體和軟體調查”資料顯示,Oculus 品牌佔比繼續提 升,市場份額擴大到 56.42%,創歷史新高。在 Oculus 品牌中,最亮眼的為 2020 年 10 月份發售的 Oculus Quest 2,佔比已經達到 17.40%,成為 Steam 平臺第二大 VR 頭顯,預計未來數月將會取代 Oculus Rift S(該裝置計劃 2021 年停產)成為 Steam 平臺第一大 VR 頭顯。除了 Oculus 品牌之外,過去佔比高達近 67%的 HTC Vive 如 今已跌落到累計佔比不足 20%(所有 Vive 系列 VR 頭顯佔比 18.53%),第三大品牌 Valve Index 佔據了 15.83%的份額。

虛擬現實產業鏈包含硬體、軟體、內容製作與分發、應用和服務等環節。硬體環節 包括虛擬現實技術使用的整機和元器件,按照功能劃分可分為核心器件和配套外設。

(1)核心器件方面:包括晶片(CPU、GPU、移動 SOC 等),感測器(影象、聲音、 動作捕捉感測器等),顯示屏(LCD、OLED、AMOLED、微顯示器等顯示屏及其驅 動模組),光學器件(光學鏡頭、衍射光學元件、影像模組、三維建模模組等),通 信模組(射頻晶片、WIFI 晶片、藍芽晶片、NFC 晶片等)。

(2)配套外設方面:包括手柄、攝像頭(全景攝像頭、)、體感裝置(資料衣、指環、 觸控板、觸/力覺反饋裝置等)。軟體環節是虛擬現實技術使用的軟體,包括支撐軟 件和軟體開發工具包。支撐軟體方面,包括 UI、OS(安卓、Windows 等)和中介軟體 (Conduit、VRWorks 等)。

(3)軟體開發工具包方面:包括 SDK 和 3D 引擎。

(4)內容製作與分發環節:是虛擬現實技術中場景的數字表達,包括虛擬現實內容 表示、內容生成與製作、內容編碼、實時互動、內容儲存、內容分發等。內容製作 方面,包括虛擬現實遊戲、影片、直播和社交內容的製作。分發方面,包括應用程 序。

(5)應用和服務環節:是使用虛擬現實技術來提供應用和服務,包括製造、教育、 旅遊、醫療商貿等。國內企業從整機代工向核心元器件環節滲透。

近年來,我國虛擬現實企業在產業鏈參與的重點正逐漸從整機系統整合、低端代工 向晶片、顯示器件等產業鏈重要環節延伸。在晶片領域,目前國外 VR 主控晶片主要是高通驍龍系列的 835、845 等晶片以及高通 XR1 晶片。國產晶片雖然起步晚但 是近兩年進步迅速,質量和品類都取得了一定進展。全志科技 VR9,瑞芯微 RK3399、 RK3288 等系列晶片提供了優秀的虛擬現實解決方案,並已應用於 Pico、富士通等 多種 VR 頭顯。華為釋出了麒麟 990 系列晶片為未來 VR 裝置與雲計算以及 5G 融 合提供晶片支撐。新型顯示方面,京東方、華星光電等面板廠商生產的 AMOLED 屏打破了三星在 VR 顯示屏領域的壟斷。京東方還推出了響應時間小於 5ms 的高 解析度 Fast LCD 面板,在華為、Oculus、小米、愛奇藝等企業高階一體機中得到應 用。與 AMOLED 相比,京東方的 Fast LCD 具有較大成本優勢。整機組裝方面, 歌爾股份在聲光電器件等方面提供的解決方案已經成功用於索尼、Oculus、Pico 等 公司的虛擬現實裝置中,並且是索尼 PSVR,Oculus Rift 兩大 VR 主流產品的全球 獨家代工廠商。

VR 在 C 端的應用場晶主要是娛樂應用,包括社交、遊戲、影視、直播。VR 社交, 相比於傳統的網際網路社交,使用者之間的互動更為立體,既有匿名社交的優勢,又具 備更好的現場感。同時 VR 社交也是基於網際網路的基礎,具備網際網路社交龐大的用 戶群體。在遊戲方面,相比於傳統的手機、PC 以及專用遊戲機,VR 能給遊戲使用者 帶來獨有的沉浸式體驗。配合以另外的手持裝置(手柄、手套)和外設,VR 使用者能 得到更好的視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺體驗。在影視方面,VR 有更封閉的空間,視 覺上觀感更強烈,與傳統電視、手機、影院的觀感完全不同。相比於傳統電視,VR 可以做到便攜。相比於手機,VR 的資訊顯示方式又更封閉,隱私性更好,適合長途 旅行中,坐飛機、高鐵、大巴時使用。除此之外,用 VR 觀看賽事直播,可以獲得 更加立體和沉浸式的現場感。

VR 在 B 端的應用場景分兩類:輔助學習和創作設計。在輔助學習方面,VR 可以 做到身遠之而臨其境。例如,在駕駛學習上使用 VR 技術,可以得到比模擬駕駛更 好更逼真的體驗;應用在醫療手術的學習上,觀眾可以獲得全方位的立體感,比遠 程觀摩或者觀看教學影片等方式又更佳的學習效果;另外,在腦部創傷病人的知覺 恢復上,也有使用 VR 來輔助病人進行知覺感知鍛鍊的案例。目前網上有很多教學 影片的 VR 版,可以用各大主流品牌的 VR 頭顯進行觀看在創作設計(工業和建 築設計)上,相比於基於傳統 PC 鼠鍵、畫板等外設的設計工作,VR 裝置配合以手 持裝置,可以使設計人員置身於更廣闊的虛擬環境中進行創作,維度更為豐富。

VR 一體機頭顯預計 2024 年有望佔比提升至 71%。根據 IDC 預計,2020 年全球 VR 頭顯出貨量將達 637 萬臺,其中無屏類(眼鏡盒子)將達 39 萬臺,佔比 6.12%,一 體機將達 309 萬臺,佔比 48.51%,PC 端 VR 裝置將達 289 萬臺,佔比 45.37%。到 2024 年,預計出貨量將達 3561 萬臺,其中無屏類將降至 10 萬臺,佔比降至 0.28%, 一體機裝置將達 2525 萬臺,佔比升至 70.91%,PC 端 VR 裝置將達 1026 萬臺,佔 比降至 28.81%。

2.3. 行業應用助推 AR 產品需求增長

AR 的發展分三個階段。與 VR 相比,AR 的發展歷程較為緩慢,概念出現的時間也 較晚,大致可以將AR發展分為三個階段:萌芽期(1960~1990)、定義期(1990~2010) 和關注期(2010~)。萌芽期(1960~1990)的 AR 頭顯,受制於光學、電子、軟體等 技術,裝置龐大、應用單一。世界上第一臺 AR 裝置是在 1966 年由 AR 之父 Ivan Sutherland 開發,被命名為“達摩克里斯之劍”。由於當時技術並不發達,線纜和傳 感配件十分龐大和沉重,需要透過將線纜系統固定在天花板上才能方便佩戴,該 AR 頭盔的光學原理與現在的 AR 頭顯並無本質區別。在定義期(1990~2010),AR 設 備的定義逐漸明晰,即對現實的增強。之後,AR 裝置逐漸分為兩類,一類是 HMD AR 頭顯,一類是 HUD。1997 年,Ronald Azuma 提出了後來被廣泛接受的 AR 三 要素:虛實結合、實時互動、虛實世界三維座標的匹配。1999 年,德國教育部啟動 了一項 2100 萬歐元的工業級 AR 專案 ARVIKA,首次將 AR 大規模應用於工業生 產。同年,美國 NASA 在 X38 太空梭上使用了 HUD AR,透過投影地圖的資料 來豐富飛行員駕駛體驗。關注期(2010-至今),投影光學技術的發展,助力 AR 持 續演進。2012 年以前,AR 頭顯陷入了長期的停滯。隨著光學技術的發展,特別是 投影光學系統發展(1990 年以後 LCOS 技術出現),AR 又再次回到人們的視野。 2012 年 4 月,谷歌釋出了第一代 Project Glass,以期解放使用者的雙手,實現智慧化。 但因應用場景的缺失,AR 需求沒有被開啟,谷歌於 2015 年 1 月停止了初代 Google Glass 的銷售。2016 年,現今 AR 領域最著名 Magic leap 獲得 7.935 億美元的 C 輪 融資。同年,微軟釋出第一代消費者版本的 Hololens,並在 2019 年繼續推出第二 代。

AR 的光學顯示方案分為四種:LCOS+稜鏡、透明 OLED/Micro-LED 自由曲面、 LCOS/DLP+波導、LBS(鐳射束掃描)+全息反射膜。“LCOS+稜鏡”的方案結構設 計最簡單,但是對視線有遮擋,Google Glass 初代的光學系統採用“LCOS 投影+反 射稜鏡”的組合方式。機械結構上,採用鏡框與 AR 結構分離的方式裝配,鏡框/鏡片由 Smith Optics 提供;LBS 為鐳射束掃描技術,將鐳射光束用掃描的方式投射到 全息反射膜上,結構簡單,但是鐳射一般為單色,解析度也不高。目前大部分 AR 顯示方案採用“OLED/Micro-LED 自由曲面”和“LCOS/DLP+波導”方案。

“透明 OLED/Micro-LED 自由曲面”方案在透明螢幕方面具有天生優勢,但易損失 透光率。基於 OLED 和 Micro-LED 透明的玻璃載板,可以實現兼具透明和顯示功能 的螢幕。OLED 結構於 Micro-LED 結構非常相似,均屬於主動發光器件。二者的制 備工藝不同,OLED 採用蒸鍍工藝,Micro-LED 採用 LED 工藝和轉移貼裝工藝。 Micro-LED 的畫素尺度在 100um 以下,比傳統的 LCD 和 OLED 更具潛力,但業界 當前 Micro-LED 良率不高,價格較昂貴。由於主流的透明 OLED/Micrio-LED 屏透 光率在~50%量級,因此透明 OLED 和 Micro-LED 螢幕作為 AR 鏡片透光率損失較 多。

“LCOS+波導“方案的光學設計難度最大,效果最好。該方案把透明鏡片作為波導, 能最大程度上保證環境光的透過率。LCOS 系統將影象投影聚焦到鏡片波導上的耦 合入口端,影象被耦合進波導內,經過波導的傳輸,在鏡片上的耦合出口處被耦合 出波導,投影到人眼中。訊號在波導傳播需要滿足全反射條件:1、光從光密介質 n1 (折射率大)中傳播,反射介面為光疏介質 n2(折射率小);2、入射角大於臨界角 (θ >θc,θc 為發生全反射時的臨界角)。條件 1 的滿足,可以選用折射率較高的鏡 片。條件 2 的達成,需要在 LCOS 投影系統中使用 NA 較大的透鏡用於聚焦入射光, 以實現較大的入射角。

LCOS 是一種基於 CMOS 反射基底的開關,透過電源控制液晶分子的偏轉狀態來 決定是否將入射的光反射出去。在 Off 狀態下,入射光被液晶分子全部擋住,不能 實現反射;在 On 狀態下,入射光可以透過液晶分子層而被 CMOS 基底反射。

鏡片波導的開發難度非常之大,衍射波導是最佳選擇。鏡片波導有四種形式:全息 波導、衍射波導、極化波導、反射波導。這些波導均是基於全反射原理,區別僅在 訊號入口和出口端。全息波導的入/出口端整合有透鏡結構,以實現光訊號的耦合進 出,體積龐大;衍射波導在入/出端刻蝕浮雕週期性結構,類似於光柵,可以實現光 場耦合以及控制耦合後光的傳播方向,體積最小,工藝較難;極化波導內堆疊多層 鍍有偏振膜的半透半反鏡片,可製備程度高,但只對特定波長偏振的光進行反射; 反射波導則純粹為全反射結構,體積最為龐大。以上方案,衍射波導的體積最小, 顯示效果優秀,是綜合性最佳的波導選擇。如 Magic leap One 以及微軟 Hololens, 均選用衍射波導方案。

AR 市場四種光學方案均有被各廠使用。2012 年穀歌率推出的 Google Project Glass 採用 LCOS+稜鏡技術方案,售價高達 1500 美金,但因缺乏應用,成本過高等問題 停止了該專案。LBS+全息反射膜除了體積小,更具有低功耗優勢,另外鏡片形式環 境透光率高;缺陷在視場角小、對比度和解析度低,技術應用有待未來探索,因此 目前僅 North Focals 採用此技術,產品價為 999 美元。透明 OLED/Micro-LED 自由 曲面優勢眾多:對比度、色彩、解析度好,視場角大,功耗低,採用鏡片形式,主 要受光線影響亮度低。Epson、耐德佳、Rokid、ODG 等數家公司推出的 AR 新產品 均應用此光學方案,其中 OLED 採用索尼,價格大致分佈在 3000 元-16000 元。 LCOS/DLP+波導亮度高、視場角大、鏡片形態、解析度高且環境透光率高,優勢多, 是目前 AR 主流品牌的首選方案,搭配該方案的廠商有 Rokid、Hololens(3000 美 元)、Maigc Leap One(2295 美元)、Vuzix(1000 美元),其中鏡片波導使用 Lumus 和 Dispelix,投影使用 Himax 或 Omnivision。我們預計隨著技術的逐漸成熟,光波 導將成為 AR 技術的核心主流方案。

AR在C端的應用場景包括娛樂、學習、購物和交通三大方面。在娛樂方面,Pokémon GO 之類的 AR 遊戲逐步被開發,這些遊戲將虛擬角色融入現實場景,帶給玩家不 同尋常的遊戲體驗;AR 全景可以在使用者周圍顯示多個虛擬畫面,實現類似於環幕 電影的功能。在學習方面,使用者可以透過 AR 裝置創造出虛擬操作標的進行演示, 也可以進行遠端協助指導具體操作,相較於傳統的教學而言,AR 的加入突破了空 間和物體的限制,提高了教育效率。在生活方面,AR 導航由於直觀精確、技術要求 低等優點而應用廣泛,AR 美妝、AR 網購等亦切中使用者痛點。其他更為實用的 AR 生活應用正在被開發,比如 AR-HUD、AR 測量等。

AR 在 B 端的應用更為廣泛,可分為展覽、培訓和輔助作業三大應用場景。零售 商透過 AR 裝置模擬出 3D 真實商品,使得使用者獲取更加真實的產品使用體驗,如 衣服試穿等;房地產商應用 AR 裝置幫助客戶虛擬看房,獲得關於房屋的動態或細 節資訊,且不受時間和空間的限制;一些旅遊景點如博物館透過引入 AR 互動技術,實現景點或展覽物品的導覽,增強遊客的沉浸感。AR 也被用於員工培訓中, 醫療手術培訓透過模擬操作標的,解決了標的稀缺的痛點。一些 AR 公司如 DataMesh 為製造企業提供裝置模擬操作培訓或考試平臺,以節約培訓成本,提高 培訓效率。AR 還可以被應用於各行業的作業場景中,幫助工作者更好地完成工 作,比如將 AR 應用於建築行業,開發人員可以在施工階段將建築視覺化,精準快 速識別錯誤和問題;外科醫生可以透過 AR 提供的 3D 影象和關鍵資訊,更好地在 手術過程中掌控患者狀態;AR 也可以為員工的維修工作提供遠端協助,讓遠端專 家獲取標的的故障資訊並提供實時可視的遠端支援,協助現場人員維修。

AR 想象空間大,複合增速將高於 VR。根據 IDC 預計,2020 年全球 AR 頭顯出貨 量將達 69 萬臺其中無屏類將達 3 萬臺,佔比 4.35%,一體機將達 41 萬臺,佔比 59.42%,連線式 AR 裝置將達 25 萬臺,佔比 36.23%。到 2024 年,預計各類 AR 頭 顯總出貨量將達 4111 萬臺,複合增長率達 117.83%。其中,無屏類將達 3 萬臺,佔 比降至 0.07%,一體機達 2400 萬臺,佔比 58.38%,連線式 AR 裝置將達 1708 萬臺, 佔比達 41.55%。

3. 車載:多感測器創新協同,助力 ADAS 井噴式發展

3.1. ADAS 為自動駕駛汽車的基礎

ADAS 作為實現自動駕駛的基礎,擁有主動判斷和預防措施功能。ADAS 指高階駕 駛輔助系統(Advanced Driving Assistance System),是實現自動駕駛汽車的基礎。此 系統利用安裝在車上各式各樣的感測器(毫米波雷達、鐳射雷達、單\雙目攝像頭以 及衛星導航),在汽車行駛過程中隨時來感應周圍的環境,收集資料,進行靜態、動 態物體的辨識、偵測與追蹤,並結合導航地圖資料,進行系統的運算與分析,從而 預先讓駕駛者察覺到可能發生的危險,有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。即出 現緊急情況時,汽車自動智慧的在駕駛員主觀反應之前做出主動判斷和預防措施, 來達到預防和輔助的作用。

ADAS 總計種類將多達 20 餘種功能。從廣義講,只要能夠達到輔助駕駛目的的功 能均可算作 ADAS,例如盲區檢測 BSD、車道偏離預警 LDW、全景泊車 SVP、交通 標誌識別 TSR 等眾多基礎功能和拓展功能都可計入 ADAS 輔助功能之內。目前 ADAS 這 20 餘種輔助功能不僅用於高階車型,也有向中低端車型延伸趨勢,加速汽 車智慧化發展,提高整體 ADAS 各功能的搭載率。根據汽車之家大資料統計,大部 分輔助功能都在加速應用至汽車中。目前高階車配備較多功能,而中低端車僅使用 較少輔助駕駛功能,未來中低端市場還存在更多的發展空間,1-2 年內 ADAS 有望 迎來井噴式發展。

自動駕駛 SAE 分級,L0-L5 各階段自動化、智慧化範圍逐步擴大。根據 SAE 的分 級,自動駕駛依據系統的智慧性和全面性共分為 5 個級別,從 L0 級完全的人類駕 駛到最高 L5 級完全的自動駕駛,是人類在汽車方面逐步實現自動化智慧化的過程。 根據美國高速公路安全管理局的定義與定位,目前全球正處於汽車自動化發展的第 二階段。在當前階段,根據駕駛環境資訊,由一個或多個駕駛輔助系統在特定工況 下執行轉向或加速/減速,同時駕駛員執行所有其餘的各類動態駕駛任務。在傳統車 企中,長城汽車於 2017 年就釋出了 i-Pilot 智慧領航自動駕駛平臺,隨著相容車載 感測系統的升級迭代,目前汽車處於 L2+級別,並預計將在幾年後發展到 L3/L4 階段。

自動駕駛感知層分兩大技術流派。一類是多感測器融合路線,主張以鐳射雷達為主 導,配合毫米波雷達、攝像頭等,實現多感測器融合,提高自動駕駛安全,一類是 計算機視覺優先路線,傾向於採用低成本的攝像頭,輔以人工智慧演算法,降低成本。

(1)多感測器融合派以傳統車廠和專做自動駕駛的車廠為主。他們更傾向於高成本的鐳射雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、攝像頭等多種感測器的融合運用,以應對 自動駕駛的多個應用場景。以 Alphabet 公司(Google 母公司)旗下的研發自動駕駛 汽車的子公司 Waymo 為例,Waymo 的視覺系統由幾組高解析度的相機組成,用於 在長距離、日光和低光照條件下工作;毫米波雷達則使用波長來感知物體和運動, 能夠在白天、黑夜、雨雪天氣中有效工作;鐳射雷達則用於 360 度的測距。多感測 器融合優點是計算能力強,靈活性高,缺點是成本較高,一套方案貴則幾十萬美金。

(2)視覺優先路線主張低成本攝像頭方案。其中以特斯拉為例,特斯拉 Autopilot 的感知工作主要依賴 3 個前置攝像頭、2 個側方前視攝像頭、2 個側方後視攝像頭、 1 個後視攝像頭、12 個超聲波感測器、1 個毫米波前置雷達。車輛透過這 8 個攝像 頭 360 度檢測周圍環境,雷達負責探測前方障礙物的距離及行進速度,且不受天氣 影響。更為重要的是特斯拉基於其自研的計算機晶片以及大量配套的軟體演算法。特 斯拉的每一位司機都參與到了神經網路的訓練中併為特斯拉的自動駕駛系統喂入 新的資料。

ADAS 快速滲透,自動駕駛技術向中端市場延伸。據羅蘭貝格預測,全球 ADAS 的 市場規模穩從 2015 年的 57 億增長至 2025 年 ADAS 的 275 億歐元,複合增速高達 17%。而在 ADAS 子系統中,ACC(自適應巡航系統)將是增長最快的自行業,預 計到 2025 年市場規模達到 153 億歐元,複合增速高達 23%。

3.2. 攝像頭為 ADAS 最重要的感知層,市場規模巨大

ADAS 為感知環境的基礎,超聲波雷達、毫米波雷達、攝像頭和鐳射雷達為核心技 術。自動駕駛產業鏈大致可分為三部分:感知-決策-執行,感知作為第一部分是既是 產業鏈基礎,也是 ADAS 技術的基礎,利用毫米波雷達、鐳射、攝像頭等技術感知 周圍環境,然後做出判斷決策。決策層取決於晶片和演算法,行業集中度高,主要有 Mobileye、ADI 等公司。執行層包括 AEB(自動緊急剎車)、ESP(電子穩定系統) 等安全系統。

感知層種類豐富,主要包括攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達和鐳射雷達。攝像頭 成本相對低廉,可以實現對於特徵物體的檢測與識別。但攝像頭依靠可見光強度, 光線較差的環境中效率下降;超聲波雷達成本最低,便於操作使用,但外界影響使 其探測距離短,常安裝在車前後保險槓用於停車檢測;毫米波雷達精度高、測量範 圍廣,且不易受外界環境因素干擾,適用於探測車距與車前速;鐳射雷達效果最優, 可以準確感知獲取環境資訊,ADAS 系統和駕駛員及時做出恰當決策。從 L3 開始, 雷達和攝像頭的使用數量明顯增加。

車載攝像頭是 ADAS 的核心感測器。攝像頭的最大優勢在於能夠識別物體的多種特 性,可以實現車道偏離警告(LDW)、車距檢測(HMW)、交通標誌識別(TSR)等 功能。車載攝像頭的前置攝像頭型別主要包括單目和多目,其中多目攝像頭擁有更好的測距功能,但需要裝在兩個位置,成本較單目攝像頭更貴。環視攝像頭的型別 是廣角鏡頭,在車四周裝配 4 個進行影象拼接實現全景圖,加入演算法可實現道路線 感知;而後視攝像頭的型別是廣角或魚眼鏡頭,主要為倒車後置鏡頭。

多目攝像頭利用多個固定焦距車載攝像頭,實現大範圍覆蓋觀測。多目攝像頭加入 了多個攝像頭模組,利用不同焦距攝像頭的視距和視角組合,觀察記錄多區域的物 體,為自動駕駛提供更多環境資訊。因為攝像頭成像清晰度和不同焦距直接相關。 所以對於固定車距的 ADAS 攝像頭,引入多目攝像頭能夠覆蓋更大範圍場景,為攝 像頭的使用突破侷限,提供更多可能性。但因為攝像頭數量增加使得需要處理的圖 像訊號變多,訊號融合也更加複雜。目前蔚來的 ES8 和特斯拉的 Model3 都採用了三目攝像頭,解決變焦問題,實現立體視覺三維成像;Mobileye 更是在最新方案中採 用七目攝像頭採集資料,與 SFM(Structure from Motion)技術共同構建立體視覺感 知。

由於汽車行業認證時間和賬期都長於消費電子,車載攝像頭行業集中度更高。一般 來說手機攝像頭產業鏈公司多多少少也會涉及汽車業務,但由於汽車認證週期長、 賬期長等因素,車載攝像頭市場玩家數量低於手機攝像頭市場,集中度也更高。車 載攝像頭產業鏈也分為鏡頭、模組和 CIS 晶片。

車載鏡頭市場,舜宇光學出貨量全球第一。根據前瞻產業研究院資料,在車載攝像 頭鏡頭市場,舜宇光學的鏡頭出貨量居全球第一位,市場佔有率為 34%,之後依次 為韓國 Sekonix、kantatsu 和日本 fujifilm(歐菲光收購),行業 CR4 接近 80%,高於 手機市場鏡頭行業集中度。舜宇光學從 2004 年開始佈局車載鏡頭市場,2012 年開 始做到了全球車載鏡頭出貨量的第一併保持至今,目前舜宇光學產品已覆蓋車載攝 像頭的各個領域,進入各大車企(寶馬、賓士、奧迪)前裝市場。2020 年舜宇光學 車載鏡頭出貨量繼續穩步增長,實現出貨 0.56 億顆,同比增長 12.12%。聯創電子車 載鏡頭業務也很活躍,公司客戶涵蓋大部分知名車企和 Tier1 供應商,2020 年公司 透過客戶認證的車載鏡頭呈倍數級增長,車載鏡頭及影像模組銷售收入增長約123%, 增長幅度明顯。

車載攝像頭模組主要以日韓廠為主,前十大廠商份額比較平均。由於車載攝像頭模 組對安全問題和穩定性要求較高,模組封裝工藝更加複雜,因此主流供應商仍以日 韓廠商為主。國內手機模組廠商雖在車載模組也均有佈局,但總體規模還較小,難 以與日韓企業抗衡。從競爭格局來看,當前全球車載攝像頭行業市場份額前三為松 下、法雷奧和富士通。其中松下所佔市場份額最大,達到 20%;法雷奧和富士通市 佔率分別為 11%和 10%。當前全球車載攝像頭行業 CR3 為 41%,全球前十企業則 佔據了 96%的市場份額,全球車載攝像頭行業集中度處於較高水平。

車載攝像頭 CMOS 行業集中度高,豪威份額位列前三。車載 CIS 的絕對的領導者 為美國企業安森美,2011 年安森美以 3140 萬美元收購了賽普拉斯 CMOS 影象感測器業務部門,2014 年以 9200 萬美元現金收購了影象感測器裝置製造商 TRUESENSE, 同年又以約 4 億美元收購了首款汽車專用 CMOS 影象感測器提供商 Aptina Imaging, 三次收購奠定並鞏固了安森美在汽車影象感測器領域的市場地位,據 Yole 測算,安 森美在汽車影象感測器市場的市佔率達到 46%,位列第一。安森美可提供的 CMOS 影象感測器產品大概超過 100 個型號,擁有豐富的產品組合,除了種類豐富的 CMOS 影象感測器之外,安森美還在 2019 年將產品線擴充套件到了毫米波雷達和鐳射雷達市 場。豪威科技早年佈局車載影象感測器,於 2007 年推出了首款汽車 HDR-SOC 傳 感器,在車載 CIS 份額上僅次於安森美半導體。韓國 Pixelplus 市場份額超過 10%, 位列第三。索尼因為靜態拍攝品質由於動態,車載 CIS 份額位列第四。

與手機 CIS 要求不同,車載 CIS 畫素普遍較低,但注重高動態範圍和 LED 抑制能 力。安森美為此推出了超級曝光技術,豪威科技也透過自己獨有的 DCG 技術來提 升影象感測器的動態範圍。2019 年 12 月,豪威科技釋出了兩款車規級影象感測器 平臺新品,分別為 800 萬畫素前向攝像頭 OX08A 和 OX08B。其中 OX08A 高畫質 攝像頭提供了業內優秀的高動態範圍(HDR),而集成於晶片上的 HALE(HDR 和 LFM 引擎)合成演算法,相容引腳的 OX08B 為 LED 閃爍抑制(LFM) 效能樹立 了新的標杆。

車載攝像頭搭載顆數穩步提升。根據 Yole 資料,2018 年全球平均每輛汽車搭載攝 像頭數量增長為 1.7 顆,預計 2021 年平均每輛車搭載攝像頭數量有望達到 2.5 顆, 並將在 2023 年達到每車平均 3 顆攝像頭。目前我國在 2020 年汽車攝像頭平均搭載 量還僅 1.3 顆,市場發展空間巨大。

車載攝像頭市場邁入快速增長期。根據前瞻產業研究院資料,2019 年全球車載攝像 頭市場規模為 112 億美元水平,首次突破 100 億美元,中國市場規模為 47 億元; 2020 年預計全球市場將達到 130 億美元規模,中國市場達到 57 億元規模。隨著 ADAS 和自動駕駛的逐步深入,單車所需搭載攝像頭數量增長,未來幾年車載攝像 頭市場規模也將獲得較快增長。預計到 2025 年全球車載攝像頭市場規模將達到 270 億美元,5 年 CAGR 為 16%;中國車載攝像頭市場規模有望突破 230 億元,5 年 CAGR 為 32%。兩個市場均將實現產量乘倍的增長,中國市場增長更加迅速。

3.3. 雷達系統為實現自動駕駛的關鍵技術

三種雷達技術各具優劣,未來鐳射雷達將成為自動駕駛核心感測器。對比毫米波雷 達、超聲波雷達、鐳射雷達的多項引數效能可見,毫米波雷達的主要優勢在於探測 距離遠、靈敏度高、環境適應性強;但是對於非金屬不敏感,不利於探測部分物體 的大小和形狀。超聲波雷達優勢在於成本低、精度高;但是由於聲波傳遞較慢,反 饋時間長,只適合用於倒車等短距離場景。鐳射雷達的優勢在於全面綜合性能好, 並且還能夠 3D 建模;但是成本高昂,易受天氣影響,並且技術尚且不夠成熟。總 體而言,由於鐳射雷達的綜合性能最優,L3 級以上鐳射雷達應用將逐漸增加,並最 終在 L4 級以上自動駕駛汽車中成為核心感測器。

車載毫米波雷達系統優勢眾多,市場空間將伴隨裝配率提高而逐步擴大。雷達是指 利用電磁波來探測目標的一種電子裝置。透過對目標發射電磁波,再接受目標反彈 的回波,從而獲取目標至電磁波發射點的間距、高度、方位等資訊。毫米波雷達指 工作在 30~300GHz 頻域(波長為 1~10mm)的雷達。其具有抵抗惡劣環境、高穩定 性、體積小、整合度高、價格適中等特性。車載毫米波雷達系統目前主要集中在前 視汽車雷達和自適應巡航控制系統兩方面。前視汽車雷達只需要完成汽車的危險預 警,自適應巡航控制系統就會透過雷達實時監控汽車間距和相對運動速度,調整汽 車轉向、加減速等操作。

超聲波雷達價格成本低廉,在汽車市場倒車雷達系統中運用成熟。超聲波雷達是利 用感測器內的超聲波發生器產生 40KHz 的超聲波,再由接收探頭接收經障礙物反射 回來的超聲波,根據超聲波反射接收的時間差計算與障礙物之間的距離。因為聲波 易受環境干擾,探測距離侷限於幾米之內,所以常用於倒車雷達系統中。相比於其 他雷達,超聲波雷達的成本較低,技術並不如鐳射雷達等複雜,因而應用普及率高。 近幾年在 L1 和 L2 階段多個車型的倒車雷達均安裝有超聲波感測器。另外特斯拉更 將其運用在高速橫向輔助領域,幫助 Model S 在 AutoPilot 1.0 時代就實現了高速公 路的巡航功能。儘管超聲波雷達的成本低,但其特性決定了應用領域的侷限性。

鐳射雷達必將成為 L3 級以上車載必備感測器,半固/固態鐳射為未來發展方向。激 光雷達作為機器人的“眼睛”,在三種雷達技術中測量精度最高,反應速度快,操作 效能具備絕對的優勢。儘管在 L2、L3 的汽車中的使用尚不如超聲波雷達和毫米波 雷達廣泛,但是大多數車廠和 tier1 均認為鐳射雷達將成為 L3 級以上自動駕駛汽車的必備感測器,在 L4 級以上是無人駕駛的核心感測器。按照技術架構,鐳射雷達 產品主要分為整體旋轉的機械旋轉式鐳射雷達、收發模組靜止的半固態式鐳射雷達 和固態式鐳射雷達三種。機械旋轉式是透過電機帶動收發陣列進行整體旋轉,具有 測距較遠,能夠實現對空間水平 360°視場範圍的掃描的優勢。相比之下,固態式和 半固態式的鐳射雷達則只能掃描 120°範圍,因此檢測能力弱於機械式。固態式鐳射 雷達的優勢是不再包含任何機械運動的部件,體積小且緊湊。目前市場上仍以機械 旋轉式鐳射雷達為主,固態鐳射雷達尚未大規模應用。但傳統機械鐳射雷達存在較 大的機械旋轉零件,不利於車規級的產品設計,而且價格高昂,不適合應用在大批 量生產普通家用轎車,因此半固/固態鐳射雷達將會成為核心發展趨勢。

鐳射雷達測距方法分為 ToF、FMCW 和三角測距法。鐳射雷達按照測距方法可以分 為飛行時間(ToF)測距法、基於相干探測的 FMCW 測距法、以及三角測距法等。 其中 ToF 和 FMCW 能實現室外陽光下較遠的測程,所以是車載鐳射雷達的優選方 案。ToF 技術較 FMCW 更易實現,並且精度高、響應速度快,所以是目前市場車載 中長距鐳射雷達的主流方案。而 FMCW 有著 ToF 不具備的抗干擾和直接測量優勢, 未來隨著 FMCW 鐳射雷達整機和上游產業鏈的成熟,ToF 和 FMCW 鐳射雷達將 在市場上並存。

鐳射雷達行業技術壁壘高,產品創新迭代速度快。鐳射雷達技術作為近年來高熱度 的新興雷達技術,系統結構精密複雜,裝置設計要求靈敏精準,多模組在工作執行 中注重高度配合,生產過程需要高精密度機械裝置。在這樣的高標準規格下,鐳射 雷達的生產製造研發對進入企業有很大的技術壁壘,前期投入不易產生較明顯的成 效。但是對於現在已經構建成體系、在安全、成本等各方面成熟的相關行業企業, 在已有技術基礎上結合客戶需求有針對性最佳化改進卻速度較快,產品後續創新能力 強,更新換代速度快。這種快速的發展更增添了新進入企業的追趕難度和研發創新 壓力。

鐳射雷達全球市場逐漸開放。國外鐳射雷達技術早在 2010 年前就開始嘗試應用於 ADAS 輔助避障和導航專案。目前行業內主要的鐳射雷達公司都在國外,包括 Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster、Innoviz 等,國內有速騰聚創等公司。2016 年後 國內鐳射雷達廠商入局,吸收先進技術並趕超國外。近幾年內全球鐳射雷達市場發 展迅速,產品向多元化、高效能方向持續發展。鐳射雷達相關公司也在近兩年迎來 上市熱潮,可見其未來良好的發展前景和增速。

鐳射雷達行業產業鏈包含眾多高新技術公司。鐳射雷達的上游包括鐳射鐳射和光偵 測器。鐳射鐳射主要包含脈衝式鐳射、面射型鐳射、光纖鐳射和半導體泵浦固體鐳 射。其中脈衝式鐳射由 OSRAM、Excelitas 等公司生產供應,面射型鐳射則主要由 OSRAM 生產。光偵測器包含 APD 雪崩二極體和 SPAD 單光子雪崩二極體。APD 雪 崩二極體的主要供應商有 Hamamatsu 等,SPAD 單光子雪崩二極體主要供應商有 Hamamatus 和 Laser Components。中游可分為車用鐳射雷達和產業與物流運輸鐳射 雷達兩大類。車用鐳射雷達的供應商眾多,包括 Velodyne LiDAR, Vales, Ibeo, Continental 等。產業與物流運輸鐳射的廠商有 SICK, Hokuyo, OMRON, Velodyne LiDAR, Konica Minolta 等。下游對應市場分別為傳統車廠和 Robocars 以及 ACV 無 人搬運車和 AMR 自主移動式機器人。傳統車廠為 BMW、General Motors 等企業, Robocars 為 Google 等非傳統車廠企業。ACV 無人搬運車與 AMR 自主移動式機器 人對應公司為 MiR、KUKA、HIKROBOT、Amazonrobotics 等。

鐳射雷達多行業內應用極具應用價值,全球市場保持高速發展勢態。鐳射雷達的發 展將促進汽車行業無人駕駛技術和 ADAS 發展,也將提高服務型機器人的應用範圍 和普及度。智慧化、無人化發展能夠減少大量成本,具有廣泛商業價值和盈利空間。 根據沙利文研究資料,至 2025 年全球鐳射雷達市場規模為 135.4 億美元,較 2019 年的 6.8 億美元可實現 64.5%的年均複合增長率。隨著人工智慧、5G 技術的逐漸普 及,無人駕駛、ADAS、服務型機器人和車聯網等多方面的需求推動,鐳射雷達整體 市場預計將呈現高速發展態勢。鐳射雷達技術乘中國人口紅利之益,有望使中國發 展成為全球最大的自動駕駛市場。2019 年中國鐳射雷達市場規模僅有 2.3 億美元, 約佔 2019 年全球市場規模的三分之一。預期至 2025 年,中國鐳射雷達市場規模將 達到 43.1 億美元,較 2019 年實現 63.1%的年均複合增長率。

4. 安防:安防攝像頭分類多應用廣,政策技術驅動增長

安防攝像頭是安防影片監控系統前端必不可少的一部分。典型的安防攝像頭由多個 鏡片組、晝夜切換裝置、光學防抖裝置、自動光圈、鏡框、驅動馬達等光學器件組 成,並利用光學原理採集影片資訊。在安防影片監控系統中,攝像機可採集監控範 圍內的光學訊號並轉化為電子模擬影片訊號,經過 A/D 轉化為數字訊號,然後經過 影片伺服器(DVS 或數字攝像機 IP 模組)進行壓縮編碼,並透過網路傳輸到後端 進行處理,完成整個監控過程。

根據不同的劃分標準,可將安防攝像頭劃分為多種型別。攝像頭採集光學模擬訊號 後,常將之處理為不同的訊號輸出,因此按照影片輸出訊號的型別,可將攝像頭分 為模擬攝像頭、數字攝像頭、網路攝像頭;不同的應用場景需要不同外觀的攝像頭, 因此根據外觀的不同,可將攝像頭分為槍機、筒機、半球和球機、雲臺等;在光線 微弱時,攝像頭常需要藉助補光燈實現清晰的成像,因此根據補光燈的不同可將攝 像頭劃分紅外攝像頭、白光\暖光\雙光補光攝像頭和星光全綵攝像頭;當攝像頭用於 不同的場景時,需要不同的介面連線其他硬體設施,這些介面包括 BNC、HDMI、 串列埠等;根據光學效能的不同,又可以將攝像頭劃分為變焦\定焦,高畫素\低畫素, 防抖\不防抖攝像頭等。

安防攝像頭產業鏈格局較為清晰。和其他領域攝像頭產業鏈類似,行業上游提供包 括晶片、光學鏡頭、影象感測器、演算法公司等。安防攝像頭鏈除了影象感測器外, 晶片組主要為 ISP(影象訊號處理晶片,應用於模擬攝像機)和 IPC(網路攝像機核 心),主導訊號採集和處理,隨著智慧化趨勢的出現,晶片往往也繼承了一些影片內 容分析功能。晶片市場被多個國內廠商如富瀚微、瑞芯微、北京君正等瓜分;光學 鏡頭領域國內廠商在其中佔據絕對優勢地位,根據 TSR 資料,宇瞳光學、舜宇光學、 福光股份、聯合光電等八個中國廠商在 2017 年全球安防影片監控鏡頭中的市佔率 高達 90%;感測器供應商主要為國外大廠如三星、索尼等。中游主要為安防軟硬體 產品提供商,佔據安防行業最重要的地位,中游市場格局較為集中,根據 IDC 資料, 在 2018 年中國影片監控市場,海康威視、大華股份、宇視股份三大廠商共計佔據 56.4%的市場份額。下游主要為具有地方資源且技術壁壘較低的安防工程建設商、渠 道銷售商、和運營服務商,隨著行業集中度的不斷加強,中游擁有技術、資源、規 模優勢的安防廠商不斷搶佔下游市場。安防終端應用可分為城市級、行業級和消費 級,其中平安城市和交通的應用佔比超過 30%。

安防攝像頭作為影片監控系統的一部分被廣泛應用於公共服務、企業服務和民用場 景中。公共服務領域中,道路交通管理是必不可少的應用場景,安防攝像頭主要用 於提供闖紅燈、逆行、超載等交通違法行為的檢測。安防攝像頭也被用於監控公共 場所的安全,如國務院早在 2006 年就頒佈《娛樂場所管理條例》,要求全國的歌舞 娛樂場所安裝影片監控設施,部分省市也要求超市、加油站等場所安裝影片監控系 統。此外,環保管理也是一大應用方向。國家環保總局早在 2005 年就明確要求全國 50%-60%的工業企業安裝汙染源線上監控系統,近年來,安防攝像頭也被用於自然資源、水利水務、生態環境的監測管理中。在企業服務領域中,銀行等金融機構採 用安防攝像頭監控人員操作,規範作業行為,防範金融安全問題;各類油田、電網 企業透過影片監控規範作業行為;各類校園廣泛應用安防攝像頭進行校園監控,保 護學生安全。最後,相當一部分私人使用者選擇安裝安防攝像頭保護自己的私有財產 安全。

隨著城市安防基礎設施建設的完善和居民安全防範意識的增強,我國的安防產業市 場持續擴大。2010 年中國安防行業市場規模約為 2200 億元,2018 年中國安防行業 市場規模達 6678 億元,複合增速達到 15.1%。安防設施普及之後,由高畫質產品向智 能產品的轉變將成為新的增長點。中國安防市場規模預計將繼續以 9%左右的增速 持續增長,2020 年將突破 8000 億元。

政策支援和新技術的興起將支撐起強大的需求空間,進而保證增長趨勢。在政策上, 在 2015 年 9 月,九部委聯合印發了《關於加強公共影片監控建設聯網應用的若干意見》,想全國推廣“雪亮工程”,建設全域覆蓋的公共安全影片監控建設應用,預計 該建設將持續到 2020 年以後;《中國安防行業十三五規劃》中提到,要“著力推動行 業應用、智慧城市、民用市場的發展,到 2016-2020 年間,安防企業總收入年增長 率達到 10%以上”,我們預計,這樣的政策將在未來幾年持續拓展安防攝像頭的應用 空間。而新技術的興起增加了安防攝像頭的換代需求,如 5G 和 IoT 的興起使得“智 慧城市”類似的概念更多地被行業所提及,安防攝像頭的作用不僅侷限於監控,也拓 展到規劃排程領域;因此,在“看得到,看得懂,看得清”的需求催化下,AI 攝像頭 將成為主流。

5. IoT:AIoT 時代到來,攝像頭應用範圍快速擴張

攝像頭作為 AIoT 視覺感知系統前端採集裝置,是視覺資料的主要來源,也是整體 系統的感知入口。以智慧家居為例,攝像頭加視覺技術可獲取深度資訊,捕捉物體 3D 資料,賦能智慧終端檢測識別,是物與物聯接的開端,令家居智慧化程度得到大 幅度提升。目前,攝像頭可以運用到智慧安防、掃地機器人、智慧冰箱、智慧空調 和智慧電視等智慧家居中。

家庭安防系統搭載攝像頭極大提高安全性。在家庭安防系統中,傳統的家庭安防系 統通常採用紅外線、門磁等物理感測器裝置,在監測到異常後發出聲光形式的報警, 但是其智慧化程度不高,容易發生誤報、漏報等情況,且一般不能提供入侵者的圖 像資訊。智慧攝像頭作為智慧監控的基礎硬體可以開啟檢測功能,藉助目標檢測技 術探測家中指定區域是否有人闖入,如果發生險情將自動預警並錄影,使用者也可以 隨時透過手機或者電腦端實時檢視家中的影像。另外,搭載攝像頭的智慧門鎖利用 AI 技術進行人臉識別,從而在非接觸情況下快速完成開鎖,極大地增加使用者開鎖的 便利性,還可以讓使用者觀察門外情況並與來者交流,極大提升安全感。亞馬遜 2018 年推出的智慧攝像頭 Ring Stick Up Cam 具備夜視、運動檢測、雙向通話、報警、 IPX5 防水等功能,並提供 1080p 高畫質影片和寬視角,警報觸發時可以進行影片錄 制。凱迪仕於 2020 年 9 月推出的 K20-F 智慧門鎖即搭載 3D 人臉識別攝像頭,在錄 入人臉資訊時能夠智慧模擬人眼成像,利用雙攝像頭獲取面部資訊,在刷臉解鎖時 透過三維立體視覺演算法,辨別面部動態特徵,在強光、暗光的情況下均能準確識別; 同時,該智慧門鎖支援聯網使用,可透過手機 APP 進行遠端操控,隨時檢視門鎖狀 態。

隨智慧化成為行業大趨勢,智慧安防在安防行業佔比將越來越大。根據智研諮詢數 據,2018 年中國安防行業市場規模約 6678 億元。智慧安防行業市場規模在 2018 年 接近 300 億元,預計 2020 年後智慧安防將創造一個千億的市場。

掃地機器人成為智慧家居中攝像頭運用最為廣泛的產品。攝像頭可以幫助掃地機器 人判定自我狀態、感知環境並且實現精準定位,從而高效完成清掃工作。目前市面 上採用視覺導航技術的掃地機器人包括單目視覺和雙目視覺等,同時搭配鐳射雷達。 掃地機器人視覺導航系統是透過攝像頭連續不斷地對周圍環境拍攝記錄,並根據特 徵點或標誌物進行房屋建圖,實現導航定位或路線規劃。目前市面上的掃地機器人 採用的視覺導航技術有兩種,一是深度攝像頭,屬於主動光源測距感測器,包括結 構光和 TOF 兩種;二是單目視覺、雙目視覺,屬於非主動光源感測器,一般是普通 攝像頭,搭配鐳射雷達。3D 結構光感測器雖然可以幫助掃地機器人做輔助定位和導 航避障,但由於這類感測器目前成本較高,採用該方案的掃地機器人較少。iRobot 的 Roomba s9+產品中加入了一個 3D 感測器,與其他攝像頭不同,這個 3D 感測器 是為了配合 PerfectEdge 技術進行更細緻的邊角清潔。掃地機器人單目雙目視覺導航 系統是透過攝像頭連續不斷地對周圍環境拍攝記錄,並根據特徵點或標誌物進行房屋建圖,實現導航定位或路線規劃。單目視覺機器人在單幀影象中無法確定距離物 體的真實距離,僅能透過相機的運動形成視差,測量物體的相對深度;而雙目視覺 掃地機器人可以進行三角測距,透過左右相機拍攝影象的差異來確定距離。石頭掃 地機器人 T7 Pro 即為 AI 雙目視覺避障,配備了兩顆 500 萬畫素、120 度廣角攝像 頭,獲取影象資訊,進行深度學習,實現精準清掃與避障。

根據 Euromonitor 測算資料顯示,2019 年,全球掃地機器人行業市場規模約為 33 億 美元,預計 2025 年市場規模將達到 75 億美元,複合增長率為 14.66%。目前掃地機 器人市場的滲透率仍處於低位,2019 年滲透率僅 17%,預計 2025 年將達到 29%。

智慧冰箱和空調作為新興市場潛力無限。智慧冰箱內部的攝像頭可實時感知冰箱中 的食材資料,拍照上傳至家居互聯平臺,使用者可以透過相應的手機應用程式隨時隨 地檢視冰箱內食物儲存情況並且遠端控制冰箱的溫度。另外,攝像頭加 AI 技術還 可以識別食材的種類,集合大資料雲計算深度學習,分析出使用者的飲食習慣和健康需求,進一步幫助客戶實現個性化增值服務,創造更多服務場景;智慧冰箱外部的 攝像頭識別使用者手勢從而控制冰箱智慧屏,可以在不便觸控式螢幕幕的情況下為使用者帶 來更智慧更流暢的使用體驗。2020 年,三星釋出全新一代 Family Hub 冰箱,配備內 置獨特攝像頭,可以掃描冰箱裡的食物庫存,並利用 AI 技術根據使用者的飲食習慣 來定製食譜。智慧空調透過攝像頭自動識別使用者,根據使用者的性別、年齡以及使用 空調的行為習慣,自動調節空調執行引數,為使用者提供個性化的舒適空氣解決方案, 充分滿足使用者需求。長虹 2018 年展示了一款智慧空調,搭載了高精度體感智慧攝像 頭,集影象、聲音、手勢識別為一體,可識別使用者身份,提供個性化模式。

智慧電視搭載 AI 攝像頭可對場景進行智慧識別,實現體感遊戲、影片聊天、大屏 拍照、視距檢測提醒、無人自動關機、AI 亮度調節、精準手勢操控等功能。透過電 視大屏進行影片通話更為便利,還可以進行多方連線,滿足會議的需求;電視可以 透過 AI 攝像頭感知觀看者,針對不同年齡推薦不同內容;透過攝像頭進行動作捕 捉,還可以實現居家健身、體感遊戲等。2020 年 12 月釋出的華為智慧屏 S 系列搭 載了一枚 1300 萬磁吸式 AI 攝像頭,採用 180 度旋轉設計,視野廣闊,支援暢連通 話,支援自動對焦,可與手機、智慧手錶等通話,並支援文字、圖片、表情、音視 頻傳送,同時支援遠端開啟攝像頭觀察家中情況。

智慧家居攝像頭規模超百億美元,增長潛力巨大。據 Strategy Analytics 測算,2019 年全球智慧家居攝像頭市場上的消費支出近 80 億美元,預計 2023 年增長至近 130 億美元,複合年增長率為 14%。同時,2019 年智慧家居攝像頭總銷量突破 5600 萬, 預計 2023 年銷量將增至超過 1.11 億臺,複合年增長率為 19.8%。

6. 重點企業

鏡頭廠商:舜宇光學;永新光學;聯創電子

模組廠商:丘鈦科技

影象感測器晶片廠商、AR 零部件廠商:韋爾股份

VR/AR 組裝及零部件廠商:歌爾股份

VR/AR 螢幕廠商:京東方

VR/AR 投影技術廠商:光峰科技

7. 風險提示

產品銷量不及預期、貿易戰摩擦加劇、盈利預測不及預期。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

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