5G將推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）由來(lái)已久，錢(qián)學(xué)森院士稱其為“靈境技術(shù)”，指采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的一定范圍的虛擬環(huán)境，用戶可以借助必要的裝備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互作用、相互影響，從而獲得身臨其境的感受和體驗(yàn)。作為新一代人機(jī)交互平臺(tái)，多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用示范目前停留在“看上去很美”的狀況，即內(nèi)容雷同程度較高，用戶體驗(yàn)以單機(jī)版為主，較高的終端成本與有限的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容影響了用戶的買(mǎi)單意愿，人們不禁要問(wèn)普及虛擬現(xiàn)實(shí)，路在何方？

一、5G將成為推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)規(guī)模應(yīng)用的第一塊多米諾骨牌

5G有助于提升虛擬現(xiàn)實(shí)用戶沉浸體驗(yàn)層次，降低優(yōu)質(zhì)內(nèi)容的獲取難度和終端成本，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)級(jí)、網(wǎng)聯(lián)式、規(guī)模性、差異化的應(yīng)用普及之路。具言之，5G對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的支撐推動(dòng)作用主要體現(xiàn)為如下方面。

（一）5G支持更具沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)用戶體驗(yàn)

目前，業(yè)界對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的界定從終端設(shè)備向串聯(lián)端、管、云的沉浸體驗(yàn)演變，5G推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容上云與渲染上云。其中，渲染上云是指將計(jì)算復(fù)雜度高的圖像渲染放在云端處理，大幅降低用戶側(cè)CPU+GPU的計(jì)算負(fù)載，使VR終端容易以輕量化方式和較低成本被用戶接納。內(nèi)容上云是指VR內(nèi)容以視頻流的方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)推向用戶，借助5G技術(shù)，可把連接終端的線纜減除，實(shí)現(xiàn)終端無(wú)繩化、移動(dòng)化。

參考中國(guó)信通院、華為、京東方與虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)推進(jìn)會(huì)（VRPC）等聯(lián)合編寫(xiě)的《虛擬（增強(qiáng)）現(xiàn)實(shí)白皮書(shū)（2018年）》中的分級(jí)界定，虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展可劃分為初級(jí)沉浸、部分沉浸、深度沉浸、完全沉浸階段，更高的發(fā)展階段對(duì)傳輸帶寬與時(shí)延要求更高，既要畫(huà)質(zhì)好，又要交互快，沉浸體驗(yàn)層次也更高。

在畫(huà)面質(zhì)量方面，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)的分辨率、視場(chǎng)角、色深、刷新率等主要指標(biāo)估算，部分沉浸階段帶寬需求達(dá)百兆，而4G用戶速率難以滿足，5G用戶速率是4G十倍以上，能夠支持百兆甚至吉比特傳輸。

在交互響應(yīng)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)與傳統(tǒng)超高清視頻的主要區(qū)別在于用戶轉(zhuǎn)頭時(shí)，VR終端所呈現(xiàn)的畫(huà)面隨之變化，用戶頭動(dòng)到顯示出相應(yīng)畫(huà)面的時(shí)間應(yīng)控制在20ms以內(nèi)，以避免因此產(chǎn)生的眩暈感。如果僅依靠終端的本地處理，將導(dǎo)致終端復(fù)雜、價(jià)格昂貴。相比之下，若將視覺(jué)計(jì)算放在云端，能夠顯著降低終端復(fù)雜度，但則需要考慮額外引入的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延。目前4G空口時(shí)延在幾十ms，難以滿足要求，5G空口時(shí)延為1ms，能夠滿足虛擬現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)交互響應(yīng)的時(shí)延要求。

（二）5G降低虛擬現(xiàn)實(shí)終端的使用門(mén)檻

用戶體驗(yàn)與終端成本的平衡是現(xiàn)階段影響VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。當(dāng)前以HTC VIVE等為代表的高品質(zhì)PC VR設(shè)備，基于本地處理，其配置套裝價(jià)格高達(dá)數(shù)千乃至萬(wàn)元，制約了VR的普及。5G云VR通過(guò)將VR應(yīng)用所需的內(nèi)容處理與計(jì)算能力置于云端，可有效大幅降低終端購(gòu)置成本與配置使用的繁復(fù)程度，保障VR業(yè)務(wù)的流暢性、沉浸感、無(wú)繩化，有望加速推動(dòng)VR規(guī)模化應(yīng)用。

（三）5G優(yōu)化虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容生產(chǎn)環(huán)境

內(nèi)容匱乏是虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的主要問(wèn)題，如何盡快縮短這一“有車沒(méi)油”的發(fā)展階段成為當(dāng)前要?jiǎng)?wù)。在終端本地處理情況下，VR內(nèi)容需要不斷適配各類不同規(guī)格的硬件設(shè)備，而在5G云VR的架構(gòu)下，VR內(nèi)容處理與計(jì)算能力駐留在云端，更易于便捷適配各類差異化的VR硬件設(shè)備。同時(shí)，針對(duì)高昂的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容制作成本，5G云VR有助于實(shí)施更嚴(yán)格的內(nèi)容版權(quán)保護(hù)措施，遏制內(nèi)容盜版，保護(hù)VR產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二、我國(guó)5G云VR領(lǐng)域進(jìn)展顯著

（一）5G云VR成為我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)政策熱點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)被列入我國(guó)“十三五”信息化規(guī)劃、互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能等多項(xiàng)國(guó)家重大文件中，工信部、發(fā)改委、科技部、文化部、教育部出臺(tái)相關(guān)政策，5G云VR成為發(fā)展熱點(diǎn)。2018年12月工信部出臺(tái)《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出要發(fā)展端云協(xié)同的虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)和應(yīng)用服務(wù)聚合平臺(tái)（Cloud VR），推動(dòng)建立高效、安全的虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容與應(yīng)用支付平臺(tái)及分發(fā)渠道。此外，在青島、福州、成都、南昌等地方政府新一輪虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)政策中，紛紛聚焦打造5G云VR的各類應(yīng)用示范并積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化布局。

（二）我國(guó)以云化虛擬現(xiàn)實(shí)為抓手，積極探索5G時(shí)代發(fā)展新機(jī)遇

隨著5G時(shí)代到來(lái)，我國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商積極開(kāi)發(fā)提升用戶體驗(yàn)的新型業(yè)務(wù)應(yīng)用，5G虛擬現(xiàn)實(shí)是主要切入點(diǎn)。

中國(guó)移動(dòng)2017年開(kāi)展了基于邊緣計(jì)算和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的云VR系統(tǒng)研發(fā)，中國(guó)移動(dòng)福建公司在2018年開(kāi)啟全球首個(gè)電信運(yùn)營(yíng)商云VR業(yè)務(wù)“和·云VR”的試商用，大眾可體驗(yàn)巨幕影院、VR現(xiàn)場(chǎng)、VR趣播、VR教育、VR游戲等特色應(yīng)用。

中國(guó)聯(lián)通將虛擬現(xiàn)實(shí)作為5G+視頻戰(zhàn)略核心之一，在2019年推出了VR制播產(chǎn)品服務(wù)，為全國(guó)兩會(huì)、江西春晚等一系列重要活動(dòng)賽事提供VR直播，并正式發(fā)布了中國(guó)聯(lián)通Cloud VR融合平臺(tái)，在山東成立了中國(guó)聯(lián)通5G VR基地。

中國(guó)電信立足電信1.5億寬帶用戶基礎(chǔ)，力爭(zhēng)在未來(lái)5年將云VR打造成智慧家庭下一個(gè)千萬(wàn)級(jí)業(yè)務(wù)，在2019年上半年以廣東為試點(diǎn)區(qū)域推動(dòng)云VR業(yè)務(wù)落地應(yīng)用，并將在下半年于全國(guó)主要城市、省會(huì)等一二線城市全面加載VR業(yè)務(wù)。

（三）5G虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用加速向生產(chǎn)與生活領(lǐng)域滲透，涌現(xiàn)出一批新應(yīng)用與新業(yè)態(tài)

在文娛賽事方面，5G+VR技術(shù)擴(kuò)展了觀眾的觀演空間，實(shí)現(xiàn)了與舞臺(tái)零距離、360度全景、舞美細(xì)節(jié)盡收眼底的沉浸體驗(yàn)，此外，新的技術(shù)也豐富了日后藝術(shù)創(chuàng)作維度。

2019年江西衛(wèi)視推出了全國(guó)首個(gè)5G+VR春晚，觀眾可通過(guò)掃描電視屏幕上的二維碼，使用VR眼鏡或手機(jī)觀看360度8K春晚，直播當(dāng)晚吸引了全國(guó)31個(gè)省市自治區(qū)的用戶進(jìn)行觀看，訪問(wèn)次數(shù)達(dá)到百萬(wàn)，當(dāng)年收視率躍升為全國(guó)各地春晚前十。

借助5G VR直播，著名舞蹈藝術(shù)家楊麗萍編導(dǎo)創(chuàng)作的現(xiàn)代舞劇《春之祭》讓杭州、寧波、溫州、嘉興等第二現(xiàn)場(chǎng)的觀眾也可大飽眼福，達(dá)到在第一現(xiàn)場(chǎng)的體驗(yàn)。

2019年中超進(jìn)行了首場(chǎng)5G全景VR直播，通過(guò)國(guó)內(nèi)首輛VR轉(zhuǎn)播車，對(duì)多機(jī)位超廣角拍攝內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)合成與在線直播包裝，呈現(xiàn)出覆蓋整個(gè)視野的全景畫(huà)面，球迷可根據(jù)喜好自由切換觀賽視角。

2019年重慶國(guó)際馬拉松首次實(shí)現(xiàn)廣域賽事級(jí)5G VR直播，在20多公里賽道實(shí)現(xiàn)5G連片網(wǎng)絡(luò)覆蓋，多路VR視頻實(shí)時(shí)回傳，并在開(kāi)窗中加入平面直播、VR直播解說(shuō)、賽事播報(bào)等信息，更加完整的呈現(xiàn)賽事概況。

在教育培訓(xùn)方面，廣東、上海、貴州、浙江、安徽等多地紛紛落地云 VR教室。上海徐匯中學(xué)開(kāi)通5G+VR科創(chuàng)教育實(shí)驗(yàn)室，與云南元陽(yáng)一中實(shí)現(xiàn)異地雙向同步教學(xué)，兩地師生可同時(shí)學(xué)習(xí)并進(jìn)行交互；貴州建設(shè)了我國(guó)首個(gè)支持300個(gè)VR頭顯同時(shí)運(yùn)行的智慧教室，搭建“一端授課多端學(xué)習(xí)”的5G VR慕課系統(tǒng)。

在醫(yī)療健康方面，北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院成功開(kāi)展了首次5G遠(yuǎn)程協(xié)同手術(shù)，與深圳市人民醫(yī)院實(shí)時(shí)連線，基于5G虛擬現(xiàn)實(shí)方式進(jìn)行術(shù)前方案研討、術(shù)中病灶確認(rèn)及手術(shù)路徑標(biāo)注，通過(guò)線上無(wú)縫互動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)在深圳的肝膽外科醫(yī)生的指導(dǎo)。瑞金醫(yī)院進(jìn)行了基于5G VR腹腔鏡手術(shù)直播，讓無(wú)法親臨現(xiàn)場(chǎng)的醫(yī)學(xué)生通過(guò)VR頭顯清晰地看到主刀醫(yī)生的所有操作，有助于加速基層外科醫(yī)生培養(yǎng)。

在工業(yè)制造領(lǐng)域，中國(guó)商飛在ARJ21支線飛機(jī)裝配輔助過(guò)程中應(yīng)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，一線操作員可通過(guò)佩戴的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡實(shí)時(shí)獲得在飛機(jī)線纜連接器裝配流程中的作業(yè)指導(dǎo)。海爾在“智能＋5G互聯(lián)工廠”中投入使用5G AR遠(yuǎn)程協(xié)作系統(tǒng)，家電產(chǎn)線工人在AR眼鏡中實(shí)時(shí)獲得遠(yuǎn)程專家操作指導(dǎo)，提升了10%生產(chǎn)管理效率，降低了30%事故風(fēng)險(xiǎn)。一汽集團(tuán)在紅旗轎車產(chǎn)品研發(fā)中使用5G AR方式進(jìn)行設(shè)計(jì)審核，工程師通過(guò)AR眼鏡實(shí)現(xiàn)模型與實(shí)物的快速比對(duì)與協(xié)同設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升了質(zhì)檢效率和準(zhǔn)確性。

三、當(dāng)前主要問(wèn)題挑戰(zhàn)

（一）有待跨越由“展廳觀摩”向“產(chǎn)業(yè)落地”演進(jìn)過(guò)程中的發(fā)展裂谷

虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)，涉及技術(shù)領(lǐng)域多，部分5G虛擬現(xiàn)實(shí)業(yè)者存在以技術(shù)方案作為產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)的問(wèn)題，片面追求單一性能參數(shù)，缺少對(duì)跨產(chǎn)業(yè)鏈條、面向特定場(chǎng)景的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性技術(shù)斷點(diǎn)的識(shí)別、拉通，而在當(dāng)前技術(shù)體系初步成形的情況下，虛擬現(xiàn)實(shí)單點(diǎn)突破所帶來(lái)研發(fā)效能相對(duì)有限，面臨可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)。

（二）有待打造串聯(lián)端、管、云協(xié)同集約的產(chǎn)業(yè)生態(tài)

國(guó)外基于谷歌、蘋(píng)果、微軟、Facebook等ICT巨頭平臺(tái)，眾多中小企業(yè)圍繞特定重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行軟硬適配的內(nèi)容生產(chǎn)，研發(fā)并利用各類平臺(tái)化開(kāi)發(fā)工具，加速制作流程，提高內(nèi)容質(zhì)量，降低開(kāi)發(fā)門(mén)檻。我國(guó)產(chǎn)業(yè)生態(tài)處于各自為戰(zhàn)、小而散的發(fā)展態(tài)勢(shì)，存在彼此封閉、煙囪式的發(fā)展框架，協(xié)同化的產(chǎn)業(yè)雁陣尚待成型，集約化的平臺(tái)能力尚待提高，差異化、特色化的發(fā)展定位尚須明確。

四、未來(lái)前景和發(fā)展建議

（一）預(yù)計(jì)未來(lái)五年，5G云VR將變得更輕便、更沉浸、更智能

VR終端將擺脫線纜束縛，同時(shí)在重量、外形上會(huì)愈發(fā)接近人們?nèi)粘Ｉ钏宕鞯难坨R，未來(lái)有望做到100g以下。借助5G高帶寬、低時(shí)延的通信特性，內(nèi)容與特定終端解耦加速生態(tài)成形，規(guī)?；瘧?yīng)用試點(diǎn)開(kāi)始落地。一些依賴硬件性能的視覺(jué)計(jì)算任務(wù)將由用戶側(cè)轉(zhuǎn)移至處理能力更強(qiáng)的云端完成，進(jìn)而推動(dòng)視頻畫(huà)質(zhì)與互動(dòng)性的持續(xù)進(jìn)階，給人們帶來(lái)身臨其境的沉浸體驗(yàn)。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)將成為智能化的人機(jī)交互界面，通過(guò)加載圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別與追蹤定位等人工智能技術(shù)，為人們生產(chǎn)生活中帶來(lái)巨大助力。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)愿景，可重點(diǎn)開(kāi)展如下工作。

（二）聚焦融合創(chuàng)新，提高創(chuàng)新資源利用效率

鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合成立技術(shù)創(chuàng)新載體，圍繞近眼顯示、網(wǎng)絡(luò)傳輸、感知交互、內(nèi)容制作、渲染處理等關(guān)鍵細(xì)分領(lǐng)域做優(yōu)做強(qiáng)“5G虛擬現(xiàn)實(shí)+”內(nèi)生能力，疊加賦能“5G虛擬現(xiàn)實(shí)+ABC”外延能力，強(qiáng)化5G虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能、大視頻、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的深度融合，堅(jiān)持市場(chǎng)業(yè)務(wù)導(dǎo)向與技術(shù)斷點(diǎn)彌合的研發(fā)思路，提高創(chuàng)新資源利用效率與產(chǎn)出水平，由傳統(tǒng)強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)層面的創(chuàng)新性和價(jià)值點(diǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦涌粗丶夹g(shù)產(chǎn)業(yè)化的落地價(jià)值，推動(dòng)各類創(chuàng)新要素在產(chǎn)學(xué)研用間的聚焦、流動(dòng)與增值。

（三）開(kāi)展規(guī)模化應(yīng)用試點(diǎn)，探索具備落地潛力的解決方案

突破業(yè)界慣有“展廳級(jí)、孤島式、小眾性、雷同化”的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用示范發(fā)展瓶頸，堅(jiān)持走群眾路線，在小區(qū)、工廠、場(chǎng)館、商圈、景區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、軍營(yíng)等示范效應(yīng)顯著、方案相對(duì)成熟的細(xì)分領(lǐng)域，落地一批可復(fù)制、易推廣、有產(chǎn)出、上規(guī)模的應(yīng)用示范，緊抓5G時(shí)代機(jī)遇窗口期，推動(dòng)普惠VR，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)業(yè)級(jí)、網(wǎng)聯(lián)式、規(guī)模性、差異化”的應(yīng)用普及之路，推開(kāi)虛擬現(xiàn)實(shí)“虛掩的門(mén)”。

來(lái)源：中國(guó)信通院