5G能给VR/AR带来什么改变

VR/AR均需要用计算机绘制虚拟图像。VR往往需要配置高性能的GPU,同时对显示画质要求较高。AR以信息性为主的,对图像逼真度要求较低,但对场景进行理解,需要用非常复杂的算法,因此AR对CPU的运算性能要求非常高。

01、VR/AR究竟是什么?

VR:虚拟现实的简称,能够让用户完全沉浸在计算机生成的虚拟环境中并在很大程度上隔离其物理环境的封闭式体验。

AR:增强现实的简称,用户直接或间接观察真实场景,数字元素叠加到现实世界的对象和背景上。

VR/AR均需要用计算机绘制虚拟图像。VR往往需要配置高性能的GPU,同时对显示画质要求较高。AR以信息性为主的,对图像逼真度要求较低,但对场景进行理解,需要用非常复杂的算法,因此AR对CPU的运算性能要求非常高。

VR侧重于游戏、视频、直播与社交等大众市场,AR侧重于工业、军事等垂直应用。

综合来讲,VR/AR两者在关键器件、终端形态、关键技术上相似性较大,但在应用上稍有差别。

02、制约VR/AR发展的关键因素

从消费者的角度看,要想达到沉浸式的体验,VR/AR产品需要佩戴舒适,显示清晰,交互自由。从技术和产业的角度看,VR/AR的瓶颈包括网络带宽和速率的限制,硬件技术不够成熟,以及内容应用的匮乏。

硬件技术上,VR近眼显示技术存在分辨率不足、眩晕等问题。另一方面,现有的CPU/GPU无法保证在轻便的硬件上实现足够的计算速度、存储空间、传输速率和续航能力。

网络设施上,VR/AR对带宽和时延要求较高,至少需要50Mbps的带宽,能够保证高分辨率和低时延。

内容资源上,内容分发平台更新慢、资源少。C端缺乏“杀手级”应用,作品内容形式同质化、简单化,用户体验以单机为主,视觉体验交互式元素少,并未在交互体验方面与以往的娱乐设备产生本质的不同;移动性、趣味性低,沉浸感、临场感体验效果差;B端缺少规模化、产业级应用。

03、5G能给VR/AR带来什么改变

(一)大幅提高VR/AR体验

根据5G的性能指标,5G移动网络能够达到20Gbps的峰值速率,是4G的20倍;能够达到1Gbps的体验速率,是4G的100倍;空口时延1ms,是4G的1/5。可以确定的是,5G技术所具有的高速率、低时延的特性,将大幅提高VR/AR体验。

(二)技术上有利于VR/AR的落地和产业化

ITU(国际电信联盟)定义的5G三大业务场景为:eMBB(增强型移动宽带)、uRLLC(高可靠低时延通信)和mMTC(大规模机器通信)。

eMBB场景主要提升以“人”为中心的娱乐、社交等个人消费业务的通信体验,主要场景包括随时随地的3D/超高清视频直播和分享、虚拟现实,随时随地云存取、高速移动上网等大流量移动宽带业务,带宽体验从现有的10Mbps量级提升到1Gbps量级,要求承载网络提供超大带宽。

mMTC和uRLLC则主要面向物物连接的应用场景,其中mMTC主要满足海量物联的通信需求,面向以传感和数据采集为目标的应用场景;uRLLC则基于其低时延和高可靠的特点,主要面向垂直行业的特殊应用需求。

从以上三种场景的实现难度来看,eMBB能够最先实现,推动超高清流媒体、VR/AR率先落地。

(三)5G将推动CloudVR从技术走向现实应用

VR用户体验与终端成本的平衡是目前影响VR产业发展的关键问题。低成本终端有助于提升VR硬件普及率,但有限的硬件配置也限制了用户体验;另一方面,高品质VR设备过高的终端成本,明显制约了高品质VR的普及。

另一个关键问题是头显设计和佩戴舒适度,目前VR强交互类业务的渲染主要在本地主机和终端进行,对GPU的资源要求很高,要求VR需要连接到电脑上,带来笨重的体验;而如果不连接电脑,VR本身配置显卡则会带来体积大、头显重、高耗电和过热的问题,这些问题减少了用户使用VR的时间,对VR的推广带来不利影响。

CouldVR的解决方案通过将云计算、云渲染的技术应用到VR业务中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出通过压缩后传输到用户的终端设备,实现VR内容上云、渲染上云,实现VR头显的无绳化和轻量化,更容易被用户所接受,有效解决VR发展的痛点。由于CloudVR具有如下显著优势,已经成为VR产业规模化发展的必然选择。

综合上述三点,5G所提供的基础性技术便利,将为VR/AR这种早在2015-2016年就火热但终因网速等技术限制而走向黯淡的技术业态,重新焕发生机、形成规模性的产业发展,并为资本市场带来新兴投资机会。

04、VR/AR最终落地的两大关键

硬件和内容

5G技术,可以为VR/AR提供基础性技术便利,但VR/AR要想实现良性的产业发展,还需要在硬件设备和内容生态上发力。

(一)硬件

1、显示

根据当前的行业发展现状以及对未来的展望:

VR将长期使用LCD、OLED类型屏幕作为显示器件,技术突破的重点为1000ppi以上的AMOLED、Fast-LCD屏幕技术。目前8K的VR可以相当于平面屏幕480P的视觉效果,12K的VR相当于平面屏幕720P的视觉效果。超高ppi(像素密度)显示屏是VR眼镜的主要技术突破点。

AR分为图像源器件,即显示屏(OLEDoS、LCoS)和光学器件(如光波导、折返光学透镜、自由曲面棱镜等),技术突破的重点在于微显示屏以及光波导显示技术的发展和实际应用。

2、追踪定位

定位追踪技术的目的是,感知人体的每一个动作(头部旋转、位置移动),并在虚拟世界产生相应的效果,带来沉浸感。

SLAM(Simultaneouslocalizationandmapping,同步定位与建图)技术近几年开始成熟,并被用于VR/AR等消费者产品的追踪定位。SLAM的数据来源是传感器,传感器的质量对于SLAM的效果影响很大。

SLAM数据来自于多个传感器的融合。通常其硬件架构包括三种传感器:IMU(惯性传感单元),摄像头和红外LED。

3、手势交互

手势识别,它通过硬件捕获自然信号,然后通过软件算法计算得到手的位置、姿态、手势等,处理成计算机可以理解的信息。其中,硬件方案可以分为基于手柄的非裸手交互控制,以及裸手交互。

裸手交互(原生手势识别)方案更为复杂,需要识别出手部骨架的21或26个关键点,并将每个点用3个自由度衡量,输出21/26*3维的矢量,并由专业算法来识别手部的姿态和位置。

裸手交互的硬件方案包括RGB摄像头、3D摄像头(TOF、结构光、双目视觉)和数据手套等。

(二)内容:VR直播、VR游戏有望率先落地

05、VR/AR产业前景展望

IDC数据显示,到2023年,全球VR设备年出货量超过3500万,AR进展将慢于VR,到2023年全球出货量也将超过3000万。

从中国市场来看,2018年全年中国虚拟现实设备出货量为120万台,其中VR头显出货量为116.8台,AR头显出货量3.2万台。2019年第一季度,中国AR/VR头显设备出货量接近27.5万台,同比增长15.1%。随着5G商用化带来运营商渠道对头显设备的需求大幅上升,预计2023年中国VR头显设备出货量将突破1000万台,AR设备出货量将超过800万台。

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