5G將推動虛擬現(xiàn)實規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展

虛擬現(xiàn)實（VR）由來已久，錢學森院士稱其為“靈境技術(shù)”，指采用以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)生成逼真的視、聽、觸覺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)境中的物體進行交互作用、相互影響，從而獲得身臨其境的感受和體驗。作為新一代人機交互平臺，多數(shù)虛擬現(xiàn)實應(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，用戶體驗以單機版為主，較高的終端成本與有限的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容影響了用戶的買單意愿，人們不禁要問普及虛擬現(xiàn)實，路在何方？

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

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

（一）5G支持更具沉浸感的虛擬現(xiàn)實用戶體驗

目前，業(yè)界對虛擬現(xiàn)實的界定從終端設(shè)備向串聯(lián)端、管、云的沉浸體驗演變，5G推動了虛擬現(xiàn)實內(nèi)容上云與渲染上云。其中，渲染上云是指將計算復雜度高的圖像渲染放在云端處理，大幅降低用戶側(cè)CPU+GPU的計算負載，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，實現(xiàn)終端無繩化、移動化。

參考中國信通院、華為、京東方與虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)推進會（VRPC）等聯(lián)合編寫的《虛擬（增強）現(xiàn)實白皮書（2018年）》中的分級界定，虛擬現(xiàn)實發(fā)展可劃分為初級沉浸、部分沉浸、深度沉浸、完全沉浸階段，更高的發(fā)展階段對傳輸帶寬與時延要求更高，既要畫質(zhì)好，又要交互快，沉浸體驗層次也更高。

在畫面質(zhì)量方面，根據(jù)虛擬現(xiàn)實的分辨率、視場角、色深、刷新率等主要指標估算，部分沉浸階段帶寬需求達百兆，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)實與傳統(tǒng)超高清視頻的主要區(qū)別在于用戶轉(zhuǎn)頭時，VR終端所呈現(xiàn)的畫面隨之變化，用戶頭動到顯示出相應(yīng)畫面的時間應(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，將導致終端復雜、價格昂貴。相比之下，若將視覺計算放在云端，能夠顯著降低終端復雜度，但則需要考慮額外引入的網(wǎng)絡(luò)傳輸時延。目前4G空口時延在幾十ms，難以滿足要求，5G空口時延為1ms，能夠滿足虛擬現(xiàn)實業(yè)務(wù)交互響應(yīng)的時延要求。

（二）5G降低虛擬現(xiàn)實終端的使用門檻

用戶體驗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)鍵問題。當前以HTC VIVE等為代表的高品質(zhì)PC VR設(shè)備，基于本地處理，其配置套裝價格高達數(shù)千乃至萬元，制約了VR的普及。5G云VR通過將VR應(yīng)用所需的內(nèi)容處理與計算能力置于云端，可有效大幅降低終端購置成本與配置使用的繁復程度，保障VR業(yè)務(wù)的流暢性、沉浸感、無繩化，有望加速推動VR規(guī)?；瘧?yīng)用。

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

內(nèi)容匱乏是虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的主要問題，如何盡快縮短這一“有車沒油”的發(fā)展階段成為當前要務(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，針對高昂的虛擬現(xiàn)實內(nèi)容制作成本，5G云VR有助于實施更嚴格的內(nèi)容版權(quán)保護措施，遏制內(nèi)容盜版，保護VR產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二、我國5G云VR領(lǐng)域進展顯著

（一）5G云VR成為我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)政策熱點

虛擬現(xiàn)實被列入我國“十三五”信息化規(guī)劃、互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能等多項國家重大文件中，工信部、發(fā)改委、科技部、文化部、教育部出臺相關(guān)政策，5G云VR成為發(fā)展熱點。2018年12月工信部出臺《關(guān)于加快推進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，指出要發(fā)展端云協(xié)同的虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)分發(fā)和應(yīng)用服務(wù)聚合平臺（Cloud VR），推動建立高效、安全的虛擬現(xiàn)實內(nèi)容與應(yīng)用支付平臺及分發(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)用示范并積極推動產(chǎn)業(yè)化布局。

（二）我國以云化虛擬現(xiàn)實為抓手，積極探索5G時代發(fā)展新機遇

隨著5G時代到來，我國電信運營商積極開發(fā)提升用戶體驗的新型業(yè)務(wù)應(yīng)用，5G虛擬現(xiàn)實是主要切入點。

中國移動2017年開展了基于邊緣計算和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的云VR系統(tǒng)研發(fā)，中國移動福建公司在2018年開啟全球首個電信運營商云VR業(yè)務(wù)“和·云VR”的試商用，大眾可體驗巨幕影院、VR現(xiàn)場、VR趣播、VR教育、VR游戲等特色應(yīng)用。

中國聯(lián)通將虛擬現(xiàn)實作為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)，為全國兩會、江西春晚等一系列重要活動賽事提供VR直播，并正式發(fā)布了中國聯(lián)通Cloud VR融合平臺，在山東成立了中國聯(lián)通5G VR基地。

中國電信立足電信1.5億寬帶用戶基礎(chǔ)，力爭在未來5年將云VR打造成智慧家庭下一個千萬級業(yè)務(wù)，在2019年上半年以廣東為試點區(qū)域推動云VR業(yè)務(wù)落地應(yīng)用，并將在下半年于全國主要城市、省會等一二線城市全面加載VR業(yè)務(wù)。

（三）5G虛擬現(xiàn)實應(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)擴展了觀眾的觀演空間，實現(xiàn)了與舞臺零距離、360度全景、舞美細節(jié)盡收眼底的沉浸體驗，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)視推出了全國首個5G+VR春晚，觀眾可通過掃描電視屏幕上的二維碼，使用VR眼鏡或手機觀看360度8K春晚，直播當晚吸引了全國31個省市自治區(qū)的用戶進行觀看，訪問次數(shù)達到百萬，當年收視率躍升為全國各地春晚前十。

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)場的觀眾也可大飽眼福，達到在第一現(xiàn)場的體驗。

2019年中超進行了首場5G全景VR直播，通過國內(nèi)首輛VR轉(zhuǎn)播車，對多機位超廣角拍攝內(nèi)容進行現(xiàn)場合成與在線直播包裝，呈現(xiàn)出覆蓋整個視野的全景畫面，球迷可根據(jù)喜好自由切換觀賽視角。

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

在教育培訓方面，廣東、上海、貴州、浙江、安徽等多地紛紛落地云 VR教室。上海徐匯中學開通5G+VR科創(chuàng)教育實驗室，與云南元陽一中實現(xiàn)異地雙向同步教學，兩地師生可同時學習并進行交互；貴州建設(shè)了我國首個支持300個VR頭顯同時運行的智慧教室，搭建“一端授課多端學習”的5G VR慕課系統(tǒng)。

在醫(yī)療健康方面，北京清華長庚醫(yī)院成功開展了首次5G遠程協(xié)同手術(shù)，與深圳市人民醫(yī)院實時連線，基于5G虛擬現(xiàn)實方式進行術(shù)前方案研討、術(shù)中病灶確認及手術(shù)路徑標注，通過線上無縫互動實現(xiàn)對遠在深圳的肝膽外科醫(yī)生的指導。瑞金醫(yī)院進行了基于5G VR腹腔鏡手術(shù)直播，讓無法親臨現(xiàn)場的醫(yī)學生通過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，中國商飛在ARJ21支線飛機裝配輔助過程中應(yīng)用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，一線操作員可通過佩戴的虛擬現(xiàn)實眼鏡實時獲得在飛機線纜連接器裝配流程中的作業(yè)指導。海爾在“智能＋5G互聯(lián)工廠”中投入使用5G AR遠程協(xié)作系統(tǒng)，家電產(chǎn)線工人在AR眼鏡中實時獲得遠程專家操作指導，提升了10%生產(chǎn)管理效率，降低了30%事故風險。一汽集團在紅旗轎車產(chǎn)品研發(fā)中使用5G AR方式進行設(shè)計審核，工程師通過AR眼鏡實現(xiàn)模型與實物的快速比對與協(xié)同設(shè)計，進一步提升了質(zhì)檢效率和準確性。

三、當前主要問題挑戰(zhàn)

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

虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈條長，涉及技術(shù)領(lǐng)域多，部分5G虛擬現(xiàn)實業(yè)者存在以技術(shù)方案作為產(chǎn)業(yè)趨勢的問題，片面追求單一性能參數(shù)，缺少對跨產(chǎn)業(yè)鏈條、面向特定場景的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用性技術(shù)斷點的識別、拉通，而在當前技術(shù)體系初步成形的情況下，虛擬現(xiàn)實單點突破所帶來研發(fā)效能相對有限，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)

國外基于谷歌、蘋果、微軟、Facebook等ICT巨頭平臺，眾多中小企業(yè)圍繞特定重點領(lǐng)域進行軟硬適配的內(nèi)容生產(chǎn)，研發(fā)并利用各類平臺化開發(fā)工具，加速制作流程，提高內(nèi)容質(zhì)量，降低開發(fā)門檻。我國產(chǎn)業(yè)生態(tài)處于各自為戰(zhàn)、小而散的發(fā)展態(tài)勢，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、未來前景和發(fā)展建議

（一）預計未來五年，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，同時在重量、外形上會愈發(fā)接近人們?nèi)粘Ｉ钏宕鞯难坨R，未來有望做到100g以下。借助5G高帶寬、低時延的通信特性，內(nèi)容與特定終端解耦加速生態(tài)成形，規(guī)?；瘧?yīng)用試點開始落地。一些依賴硬件性能的視覺計算任務(wù)將由用戶側(cè)轉(zhuǎn)移至處理能力更強的云端完成，進而推動視頻畫質(zhì)與互動性的持續(xù)進階，給人們帶來身臨其境的沉浸體驗。此外，虛擬現(xiàn)實將成為智能化的人機交互界面，通過加載圖像識別、語音識別與追蹤定位等人工智能技術(shù)，為人們生產(chǎn)生活中帶來巨大助力。為實現(xiàn)上述目標愿景，可重點開展如下工作。

（二）聚焦融合創(chuàng)新，提高創(chuàng)新資源利用效率

鼓勵產(chǎn)學研用聯(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)鍵細分領(lǐng)域做優(yōu)做強“5G虛擬現(xiàn)實+”內(nèi)生能力，疊加賦能“5G虛擬現(xiàn)實+ABC”外延能力，強化5G虛擬現(xiàn)實與人工智能、大視頻、云計算等新一代信息技術(shù)的深度融合，堅持市場業(yè)務(wù)導向與技術(shù)斷點彌合的研發(fā)思路，提高創(chuàng)新資源利用效率與產(chǎn)出水平，由傳統(tǒng)強調(diào)虛擬現(xiàn)實技術(shù)層面的創(chuàng)新性和價值點，轉(zhuǎn)變?yōu)楦涌粗丶夹g(shù)產(chǎn)業(yè)化的落地價值，推動各類創(chuàng)新要素在產(chǎn)學研用間的聚焦、流動與增值。

（三）開展規(guī)?；瘧?yīng)用試點，探索具備落地潛力的解決方案

突破業(yè)界慣有“展廳級、孤島式、小眾性、雷同化”的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用示范發(fā)展瓶頸，堅持走群眾路線，在小區(qū)、工廠、場館、商圈、景區(qū)、醫(yī)院、學校、軍營等示范效應(yīng)顯著、方案相對成熟的細分領(lǐng)域，落地一批可復制、易推廣、有產(chǎn)出、上規(guī)模的應(yīng)用示范，緊抓5G時代機遇窗口期，推動普惠VR，實現(xiàn)“產(chǎn)業(yè)級、網(wǎng)聯(lián)式、規(guī)模性、差異化”的應(yīng)用普及之路，推開虛擬現(xiàn)實“虛掩的門”。

來源：中國信通院