【正文】 速定 責和診斷 。 這一技 術(shù) 路線 對帶 寬的要 求 較高 ， 時延 要求較 低 。 下一代編碼技術(shù)穩(wěn)步推進，壓縮效率顯著提高。 根據(jù)擁 塞 狀態(tài) 信息 和并發(fā) 流 信 息 ， 主 動 分配速率 ， 收斂 速 度快 ， 源 端根據(jù) 明 確速 率精 細控制 數(shù) 據(jù)發(fā) 送，結(jié)合流量需求做不同流調(diào)度，代表技術(shù)有 ExpressPass、 pHost 等 。 一是 網(wǎng) 絡(luò)效 率低 ， 由于 匯 聚層 次越 多 ， 收 斂 比越 低，同步擴容的端到端設(shè)備規(guī)模就越大； CDN 部署位置高，業(yè)務(wù)流經(jīng) 過的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備眾多，發(fā)生擁塞的概率也越大，端到端時延也會增加。 為 解決 這一問 題 ， 運營商 提 供差 異化 的可定 制 服務(wù) ， 已 滿足管 道 按需 、 動 態(tài) 、 開放 、 端 到端的發(fā)展趨勢。 傳 統(tǒng)的 使 用 單 播承載 直播視 頻 的方 案需 要消耗 更 大帶 寬 ， 對 視頻服 務(wù) 器和 承載 網(wǎng)絡(luò)來 了 很 大的挑戰(zhàn) 。 目 前，日韓等在 5G 商用規(guī)劃較早的國家，明確計劃將虛擬現(xiàn)實作為先 期重點應(yīng)用領(lǐng)域。 IEEE 目前在制訂基于 60GHz 的下一代 WiFi 標準 ，通過 channel bonding、 MUMIMO 等技術(shù)提供 2040Gbps 帶寬，可實現(xiàn)無 虛擬（增強）現(xiàn)實白皮書（ 2017 年） 中國信息通信研究院 22 壓縮視頻幀數(shù)據(jù)傳輸。 虛擬（增強）現(xiàn)實白皮書（ 2017 年） 中國信息通信研究院 20 圖 12 虛擬現(xiàn)實感知交互關(guān)鍵技術(shù)路標 （四）網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)呈現(xiàn)大帶寬、低時延、高容量、多 業(yè)務(wù)隔離的發(fā)展趨勢 虛擬現(xiàn) 實 涉及 接入 網(wǎng) 、 承 載 網(wǎng) 、 數(shù)據(jù) 中心網(wǎng) 絡(luò) 、 網(wǎng) 絡(luò)傳 輸運維與 監(jiān)控 、 以 及投 影 、 編碼壓 縮 等網(wǎng) 絡(luò)傳 輸技術(shù) 。 觸覺反饋方 面 ， 目 前 缺乏 反 饋 導 致的操 作 精度 下降 成為裸 手 交互 難以 被廣泛 認 可 的重要 原 因 。 多通道 交 互的 一致 性主要 表 現(xiàn)為 視覺 、 聽覺 、 觸覺 等感官 的 一致 以及 主動行 為 與動 作反 饋的一 致 ， 基 于 用 戶 眩暈控 制 與 沉浸體驗方面的特性要求，浸入式聲場、眼球追蹤、觸覺反饋、語音 交互等 交 互技 術(shù)成 為虛擬 現(xiàn) 實剛 性需 求的趨 勢 愈發(fā) 明 顯 。 在 AR 應(yīng)用的 早 期 ， 絕大部分 AR 引 擎通過 獲 取 圖像中 標 識 點 （ Marker） 的特 征 信息 并 與預(yù)存 的 模板 進行 匹配 ， 來 識 別當前 Marker 的種類及位 置 信息 ， Marker 從如 ARToolkit 等有明確 邊緣信 息 和規(guī) 則的 幾何形 狀 演進 到任 意圖 像 （如 Metaio、 Vuforia 等 商業(yè)引 擎 ）， 這類 基于標 識 點的 識別 技術(shù)使 用 限制 較多 ， 應(yīng)用 場 景較 為狹窄 。 虛擬（增強）現(xiàn)實白皮書（ 2017 年） 中國信息通信研究院 16 圖 11 追蹤定位領(lǐng)域兩類技術(shù)路線對比總結(jié) 手部體感交互呈現(xiàn)由手勢識別向手部姿態(tài)估計 /跟蹤的發(fā)展趨勢。 然 而 ， 由 于真 實世界 中 環(huán)境 光的 影響 ， 在 顯示 亮度 與對比 度 上對 AR 終端提出了更高要求，為避免 “ 鬼影效果（ Ghost Effect） ” ， OLEDoS 成為彌補 LCOS 在此方 面 性能 短 板的重 要 技術(shù) 選 擇 ， 代表性 AR 頭顯有 ODG 的 R 系列、 Epson 的 Moverio 系列等。 目前 ， 對 于產(chǎn)生 眩 暈感 的前 兩類因 素 ， 業(yè)界已 有 上述 初步 的解決 方 案 ， 然而 ， 在現(xiàn) 有 量產(chǎn) 產(chǎn)品 中 ， 尚 未 有應(yīng) 對 VAC 引發(fā)眩 暈 感的技術(shù)方 案 ， 發(fā) 展非固定焦 深 的 多 焦點顯 示 （ Multifocal Display）、可變焦顯示（ Varifocal Display）與 光場顯示成為業(yè)界在近眼顯示眩暈控制方面的重中之重。 因此 ， 在 初 步 解 決 OLEDoS 等屏幕或 LCOS 等微 投影技術(shù)后，提高 FOV 等 AR 視覺交互性能成為業(yè)界的發(fā)展趨勢。從企業(yè)戰(zhàn)略看， Facebook、谷歌、蘋果、微軟、英特爾等 ICT 巨 頭積極提出各自虛擬現(xiàn)實發(fā)展戰(zhàn)略，如扎克伯格將虛擬現(xiàn)實作為 Facebook 未來十年三大技術(shù)發(fā)展方向之一，庫克宣布蘋果公司將打 造全球最大的 AR 開發(fā)平臺。 圖 7 虛擬現(xiàn)實技術(shù) “ 五橫兩縱 ” 技術(shù)架構(gòu) 圖 8 虛擬現(xiàn)實 “ 五橫 ” 技術(shù)體系 多元化 參 考依 據(jù)界 定 虛擬 現(xiàn) 實關(guān) 鍵技 術(shù) 。在感知交互方面，基于 AI 的場景分割識別及定位重 建已成為科技巨頭的重點布局領(lǐng)域，例如 Google Lens 利用 AI 能夠 讓機器學會 “ 看圖說話 ” ， Tango 與地圖部門通過環(huán)境 3D 建模實現(xiàn) 室內(nèi) SLAM 功能等；在渲染處理方面，畫面渲染對計算資源的開銷很 大 ， 在畫 質(zhì) 噪點 和 處理時 間 上存 在不 足 ， 基于 深 度學 習 的渲染 技 術(shù)能 夠大幅 度 提高 畫質(zhì) 、 降低渲 染 時間 ； 虛 擬現(xiàn)實 對 人工 智能 發(fā)展的 推 動 集中在通用型 AI 方面。此 外 ， 各省 市 地方 政 府積極 建 設(shè)產(chǎn) 業(yè)園 區(qū)及實 驗 室 ， 推 動 本地虛 擬 現(xiàn)實 產(chǎn)業(yè)發(fā)展，至 20xx 年底，我國近二十個省市地區(qū)開始布局虛擬現(xiàn)實 產(chǎn)業(yè)。 此外 ， 美 國 設(shè)立 了 有關(guān)虛 擬 現(xiàn)實 的研究 項 目 ， 如 衛(wèi) 生與福 利 部 、 教 育 部分別 開 展了 虛擬 現(xiàn)實在 心 理疾 病、中小學教育的試點示范。據(jù) DigiCapital 統(tǒng)計表明， 20xx 年全球投資虛 擬現(xiàn)實初創(chuàng)公司的金額達到 23 億美元（不含并購），同比增長 200% 以上 。此外， VR 側(cè)重于游戲、視頻、直播與社交等 大眾市場， AR 側(cè)重于工業(yè)、軍事等垂直應(yīng)用。 圖 1 虛擬現(xiàn)實沉浸感分級體驗 來源：中國信通院 1 虛擬（增強）現(xiàn)實白皮書（ 2017 年） 中國信息通信研究院 來源：華為 iLab 創(chuàng)新實驗室 圖 2 虛擬現(xiàn)實沉浸體驗 網(wǎng)絡(luò)需求視圖 虛擬現(xiàn) 實 終端 由單 一 向 多 元 、 由 分立 向融合 方 向演 變 。從產(chǎn)業(yè)構(gòu)成上看，虛擬現(xiàn)實產(chǎn) 業(yè)體系 依 托器件 /設(shè) 備 、 工具 /平 臺與 內(nèi) 容 /應(yīng)用 ， 相 比較 為 成熟的智 能終端，虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)體系類似，實則差異較大。 前 言 虛擬（增強）現(xiàn)實是新一代的信息通信技術(shù)的關(guān)鍵領(lǐng)域，具有 應(yīng)用空 間 大 、 產(chǎn) 業(yè)潛 力大 、 技 術(shù) 跨度 大的 特點 ， 對 帶 動核 心元 器件、 泛智能終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、云設(shè)備、電信服務(wù)、軟件與行業(yè)領(lǐng)域 信息服務(wù)的轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。 業(yè)界對 虛 擬現(xiàn) 實的研討不再拘泥于特定終端形態(tài)與實現(xiàn)方式，而是聚焦體驗效果， 強調(diào)關(guān) 鍵 技術(shù) 、 產(chǎn) 業(yè) 生態(tài)與 應(yīng) 用領(lǐng) 域的 融合創(chuàng)新 。按終端功能劃分，從廣義來看，虛擬現(xiàn)實包含 增強現(xiàn) 實 ， 早 期學 界通常在 VR 研討 框 架內(nèi)下設(shè) AR 主題 ， 隨著產(chǎn) 業(yè) 界 在 AR 領(lǐng)域的 持 續(xù) 發(fā) 力 ， 部 分業(yè) 者 將 AR 從 VR 的概念 框 架 中 抽離出 來 。 微電子方面，低成本的 SOC 芯片與 VPU（視覺處理器）的普及成為虛 擬現(xiàn)實在集成電路領(lǐng)域發(fā)展熱點。 美國國 防 部非 常 重視虛 擬 現(xiàn)實 的研 發(fā)與應(yīng)用 ， 在 武器系 統(tǒng) 性能 評價 、 裝備操 縱 訓練 及 大規(guī)模 軍 演指 揮方 面 ， 將之 作 為 重點支 持 方向 。 總體而言， 美國虛擬現(xiàn)實發(fā)展以企業(yè)為主體、 政府搭 平 臺 ， 政 府 重視虛 擬 現(xiàn)實 在各 領(lǐng)域的 應(yīng) 用示范 。 此外， 虛擬現(xiàn)實應(yīng)用對手機續(xù)航、云端負載等帶來挑戰(zhàn)，如著名 AR 游戲 Pokemon Go 上線后由于用戶激增，云服務(wù)器訪問負載高達此前最壞 預(yù)期的十倍之多。 “ 五橫 ” 是 指近 眼 顯示 、 感 知 交互 、 網(wǎng)絡(luò)傳輸 、 渲染 處 理與內(nèi) 容 制作 的五大技術(shù)領(lǐng)域。 在普及時間方面，參考 Gartner 發(fā)布的 年 度技 術(shù)成 熟度曲線 。 廣視場角顯示成為提升 AR 近眼顯示沉浸感的核心技術(shù)。 一是 顯 示畫質(zhì) ， 紗 窗 、 拖 尾 、 閃爍 等 過低 的 畫面質(zhì) 量 引發(fā) 的視覺 疲 勞容 易引 發(fā)眩暈 ， 提 高屏 幕 分辨率 、 響 應(yīng)時 間 、 刷新率 ， 降 低頭動和視野延遲（ MTP）成為技術(shù)趨勢。 另一 方面 ， 液 晶顯 示的技術(shù)生命力仍然存在， JDI、京東方等顯示企業(yè)已研發(fā)出響應(yīng)時 間在 6 毫秒內(nèi)的高分辨率、高刷新率的 VR 用液晶面板。 在光 學 系統(tǒng)方面 ， 實現(xiàn) 可 變焦深 的 多焦 、 變 焦 、 光場 顯 示 的產(chǎn)業(yè)化 ， VR 用 120 度 FOV、 30+PPD 頭顯的規(guī) 模 應(yīng)用 ， 在 功耗控 制 、 插黑頻 率 與光 能利 用率的 影 響下 ， 持 續(xù) 提高環(huán) 境 光條 件下 的視覺 亮 度 與對比度。 目前 ， 諸多 初 創(chuàng) 公 司提供 基 于雙 攝 /結(jié) 構(gòu)光 /飛行 時間等定制化、模組化的此類解決方案，代表產(chǎn)品如 LeapMotion、 IntelRealSense、凌感、鋒時互動等。在 VR/AR 領(lǐng)域， SLAM 廣泛用于 InsideOut 追蹤定 位中 ， 此 外 ， 還可 利用 SLAM 的建圖 過 程對場 景 進行 3D 重建 ， 將 之 作 為虛擬 信 息呈 現(xiàn)的 理想界 面 。因此， 多焦顯示 +注視點渲染 +眼球追蹤有望成為虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域新興的關(guān)鍵 技術(shù)組合 。 由于虛 擬 信息 覆蓋 整個視野 ， 重點 在 于現(xiàn)實 交 互信 息的虛擬化?；? 的 WiFi 在 80MHz 頻譜上通過 4x4 MIMO、 Beamforming 等技術(shù)可實現(xiàn)最大 空口速率。 5G 的超大帶寬、超低時延及超強移動性確保虛擬現(xiàn)實完全沉浸 體驗 ， VR 成為 5G 早 期商用 的 重點 應(yīng)用 領(lǐng)域 。二是網(wǎng)絡(luò)能力可從 PerInteraction 的時延需求出發(fā)，如要求 VR 沉浸體驗下切換視角 時延需 求 在十 毫秒 量級 。 FlexE 等網(wǎng)絡(luò)隔 離技術(shù)面向 VR\AR 等時延 敏 感業(yè) 務(wù) ， 可 以支持 大 顆粒 帶寬 業(yè)務(wù)的 物 理 隔離和 捆 綁 ， 能 夠 在同一 個 端口 上實 現(xiàn)業(yè)務(wù) 間 隔離 ， 能 夠?qū)崿F(xiàn) MAC 層 速率和 物 理層 承載 速率完 全 解耦 ， 更 靈 活 的 去 進 行網(wǎng) 絡(luò)設(shè) 計以及 擴 容， 實現(xiàn)穩(wěn)定的端到端低時延網(wǎng)絡(luò)。 通 過集 中 的管理 單 元 ， 實 時 獲取承 載 業(yè)務(wù) 的網(wǎng)絡(luò)上每個設(shè)備的狀態(tài)（帶寬、時延等），當發(fā)生業(yè)務(wù)請求時，能 夠根據(jù) 各 設(shè)備 的狀 態(tài) ， 計算 出 合理 路 徑 ， 并向 路 徑上 每 個設(shè)備 下 發(fā)資 源預(yù)留指令，完成整個路徑的準備。 VR 功能云化后，對數(shù) 據(jù)中心 網(wǎng) 絡(luò)有 了新 的要求 ， 即 帶來 比 以前更 大 數(shù)據(jù)流 ， 以及更 低 的業(yè) 務(wù)時延要 求 。國外 Youtube、 Oculus、 Samsung Gear，國內(nèi)優(yōu) 酷、愛奇藝均采用此種投影格式生產(chǎn) VR 360 媒體文件。 在 全 視角等 質(zhì) 量傳 輸中 ， 終端接 收 到的 一 幀數(shù)據(jù) 中 包含 了用戶 可 看到 的空 間球?qū)?應(yīng) 的全 部視 角信息 。 這種 方 案的 帶寬 要求降 低 ， 時 延要 求變高 ， 屬于 “ 時延換帶寬 ” 。 另 一方 面 ， 承 載 網(wǎng)技 術(shù)演 進將促 進 網(wǎng)絡(luò) 的敏 捷 、 開 放 ， 以 及實 現(xiàn)多業(yè) 務(wù) 隔離 承載和 日 趨靈 活的 運營模式 。 虛 擬現(xiàn) 實 渲染處 理 注重 渲染后 的 高畫質(zhì) 、 渲染過 程 的低 開銷 及低時延 ， 以期 望 給用戶 提 供流 暢的 、 清 晰 的和 實 時的虛 擬 現(xiàn)實 視覺 體驗 。 在云 端 渲染方面 ， 為 帶給用戶更加逼真的沉浸體驗，需要實現(xiàn) 16K/32K 分辨率、 120 幀率 +、實時光照等效果，現(xiàn)有 GPU 硬件難以達到這一標準，因此，業(yè)界 提出云渲染技術(shù)，通過將內(nèi)容渲染部署到云端，終端側(cè)實時傳輸如 6DoF 的姿態(tài)和位置信息等各種傳感數(shù)據(jù)及交互控制信息，渲染圖像 由云端 的 計算 集群 完成后 返 回終 端 側(cè) 。 眼 睛通過 改 變焦 距來采 集 不同 距離 、 位置和 方 向的 物 體表面 反 射的 光線 ， 這些光 線 的 全集即為光場，業(yè)界已有廠商制作出能夠采集光場信息的光場相機， 光場渲 染 是對 采 集 到的光 場 信息 進行 還原 ， 進 而實 現(xiàn) 用 戶 更高的 沉 浸 體驗需求 。 目 前云渲 染 技術(shù) 主要 集中在 電 影 后期制作、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域，消費者 VR 或游戲領(lǐng)域目前還沒有成熟 的商用 ， 但 卻可 能 是未來 的 主流 。早期 VR 渲染技術(shù) 對 FOV 內(nèi)所有 細節(jié) 進行高 分 辨率 渲 染 ，