5G能給VR/AR帶來什么改變

瑞禾
VR/AR均需要用計算機繪制虛擬圖像。VR往往需要配置高性能的GPU,同時對顯示畫質(zhì)要求較高。AR以信息性為主的,對圖像逼真度要求較低,但對場景進行理解,需要用非常復雜的算法,因此AR對CPU的運算性能要求非常高。

01、VR/AR究竟是什么?

VR:虛擬現(xiàn)實的簡稱,能夠讓用戶完全沉浸在計算機生成的虛擬環(huán)境中并在很大程度上隔離其物理環(huán)境的封閉式體驗。

AR:增強現(xiàn)實的簡稱,用戶直接或間接觀察真實場景,數(shù)字元素疊加到現(xiàn)實世界的對象和背景上。

VR/AR均需要用計算機繪制虛擬圖像。VR往往需要配置高性能的GPU,同時對顯示畫質(zhì)要求較高。AR以信息性為主的,對圖像逼真度要求較低,但對場景進行理解,需要用非常復雜的算法,因此AR對CPU的運算性能要求非常高。

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。

綜合來講,VR/AR兩者在關(guān)鍵器件、終端形態(tài)、關(guān)鍵技術(shù)上相似性較大,但在應(yīng)用上稍有差別。

02、制約VR/AR發(fā)展的關(guān)鍵因素

從消費者的角度看,要想達到沉浸式的體驗,VR/AR產(chǎn)品需要佩戴舒適,顯示清晰,交互自由。從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的角度看,VR/AR的瓶頸包括網(wǎng)絡(luò)帶寬和速率的限制,硬件技術(shù)不夠成熟,以及內(nèi)容應(yīng)用的匱乏。

硬件技術(shù)上,VR近眼顯示技術(shù)存在分辨率不足、眩暈等問題。另一方面,現(xiàn)有的CPU/GPU無法保證在輕便的硬件上實現(xiàn)足夠的計算速度、存儲空間、傳輸速率和續(xù)航能力。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)施上,VR/AR對帶寬和時延要求較高,至少需要50Mbps的帶寬,能夠保證高分辨率和低時延。

內(nèi)容資源上,內(nèi)容分發(fā)平臺更新慢、資源少。C端缺乏“殺手級”應(yīng)用,作品內(nèi)容形式同質(zhì)化、簡單化,用戶體驗以單機為主,視覺體驗交互式元素少,并未在交互體驗方面與以往的娛樂設(shè)備產(chǎn)生本質(zhì)的不同;移動性、趣味性低,沉浸感、臨場感體驗效果差;B端缺少規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)級應(yīng)用。

03、5G能給VR/AR帶來什么改變

(一)大幅提高VR/AR體驗

根據(jù)5G的性能指標,5G移動網(wǎng)絡(luò)能夠達到20Gbps的峰值速率,是4G的20倍;能夠達到1Gbps的體驗速率,是4G的100倍;空口時延1ms,是4G的1/5。可以確定的是,5G技術(shù)所具有的高速率、低時延的特性,將大幅提高VR/AR體驗。

(二)技術(shù)上有利于VR/AR的落地和產(chǎn)業(yè)化

ITU(國際電信聯(lián)盟)定義的5G三大業(yè)務(wù)場景為:eMBB(增強型移動寬帶)、uRLLC(高可靠低時延通信)和mMTC(大規(guī)模機器通信)。

eMBB場景主要提升以“人”為中心的娛樂、社交等個人消費業(yè)務(wù)的通信體驗,主要場景包括隨時隨地的3D/超高清視頻直播和分享、虛擬現(xiàn)實,隨時隨地云存取、高速移動上網(wǎng)等大流量移動寬帶業(yè)務(wù),帶寬體驗從現(xiàn)有的10Mbps量級提升到1Gbps量級,要求承載網(wǎng)絡(luò)提供超大帶寬。

mMTC和uRLLC則主要面向物物連接的應(yīng)用場景,其中mMTC主要滿足海量物聯(lián)的通信需求,面向以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應(yīng)用場景;uRLLC則基于其低時延和高可靠的特點,主要面向垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求。

從以上三種場景的實現(xiàn)難度來看,eMBB能夠最先實現(xiàn),推動超高清流媒體、VR/AR率先落地。

(三)5G將推動CloudVR從技術(shù)走向現(xiàn)實應(yīng)用

VR用戶體驗與終端成本的平衡是目前影響VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。低成本終端有助于提升VR硬件普及率,但有限的硬件配置也限制了用戶體驗;另一方面,高品質(zhì)VR設(shè)備過高的終端成本,明顯制約了高品質(zhì)VR的普及。

另一個關(guān)鍵問題是頭顯設(shè)計和佩戴舒適度,目前VR強交互類業(yè)務(wù)的渲染主要在本地主機和終端進行,對GPU的資源要求很高,要求VR需要連接到電腦上,帶來笨重的體驗;而如果不連接電腦,VR本身配置顯卡則會帶來體積大、頭顯重、高耗電和過熱的問題,這些問題減少了用戶使用VR的時間,對VR的推廣帶來不利影響。

CouldVR的解決方案通過將云計算、云渲染的技術(shù)應(yīng)用到VR業(yè)務(wù)中,借助高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò),將云端的顯示輸出和聲音輸出通過壓縮后傳輸?shù)接脩舻慕K端設(shè)備,實現(xiàn)VR內(nèi)容上云、渲染上云,實現(xiàn)VR頭顯的無繩化和輕量化,更容易被用戶所接受,有效解決VR發(fā)展的痛點。由于CloudVR具有如下顯著優(yōu)勢,已經(jīng)成為VR產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展的必然選擇。

綜合上述三點,5G所提供的基礎(chǔ)性技術(shù)便利,將為VR/AR這種早在2015-2016年就火熱但終因網(wǎng)速等技術(shù)限制而走向黯淡的技術(shù)業(yè)態(tài),重新煥發(fā)生機、形成規(guī)模性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并為資本市場帶來新興投資機會。

04、VR/AR最終落地的兩大關(guān)鍵

硬件和內(nèi)容

5G技術(shù),可以為VR/AR提供基礎(chǔ)性技術(shù)便利,但VR/AR要想實現(xiàn)良性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,還需要在硬件設(shè)備和內(nèi)容生態(tài)上發(fā)力。

(一)硬件

1、顯示

根據(jù)當前的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及對未來的展望:

VR將長期使用LCD、OLED類型屏幕作為顯示器件,技術(shù)突破的重點為1000ppi以上的AMOLED、Fast-LCD屏幕技術(shù)。目前8K的VR可以相當于平面屏幕480P的視覺效果,12K的VR相當于平面屏幕720P的視覺效果。超高ppi(像素密度)顯示屏是VR眼鏡的主要技術(shù)突破點。

AR分為圖像源器件,即顯示屏(OLEDoS、LCoS)和光學器件(如光波導、折返光學透鏡、自由曲面棱鏡等),技術(shù)突破的重點在于微顯示屏以及光波導顯示技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用。

2、追蹤定位

定位追蹤技術(shù)的目的是,感知人體的每一個動作(頭部旋轉(zhuǎn)、位置移動),并在虛擬世界產(chǎn)生相應(yīng)的效果,帶來沉浸感。

SLAM(Simultaneouslocalizationandmapping,同步定位與建圖)技術(shù)近幾年開始成熟,并被用于VR/AR等消費者產(chǎn)品的追蹤定位。SLAM的數(shù)據(jù)來源是傳感器,傳感器的質(zhì)量對于SLAM的效果影響很大。

SLAM數(shù)據(jù)來自于多個傳感器的融合。通常其硬件架構(gòu)包括三種傳感器:IMU(慣性傳感單元),攝像頭和紅外LED。

3、手勢交互

手勢識別,它通過硬件捕獲自然信號,然后通過軟件算法計算得到手的位置、姿態(tài)、手勢等,處理成計算機可以理解的信息。其中,硬件方案可以分為基于手柄的非裸手交互控制,以及裸手交互。

裸手交互(原生手勢識別)方案更為復雜,需要識別出手部骨架的21或26個關(guān)鍵點,并將每個點用3個自由度衡量,輸出21/26*3維的矢量,并由專業(yè)算法來識別手部的姿態(tài)和位置。

裸手交互的硬件方案包括RGB攝像頭、3D攝像頭(TOF、結(jié)構(gòu)光、雙目視覺)和數(shù)據(jù)手套等。

(二)內(nèi)容:VR直播、VR游戲有望率先落地

05、VR/AR產(chǎn)業(yè)前景展望

IDC數(shù)據(jù)顯示,到2023年,全球VR設(shè)備年出貨量超過3500萬,AR進展將慢于VR,到2023年全球出貨量也將超過3000萬。

從中國市場來看,2018年全年中國虛擬現(xiàn)實設(shè)備出貨量為120萬臺,其中VR頭顯出貨量為116.8臺,AR頭顯出貨量3.2萬臺。2019年第一季度,中國AR/VR頭顯設(shè)備出貨量接近27.5萬臺,同比增長15.1%。隨著5G商用化帶來運營商渠道對頭顯設(shè)備的需求大幅上升,預計2023年中國VR頭顯設(shè)備出貨量將突破1000萬臺,AR設(shè)備出貨量將超過800萬臺。

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