趙金偉

（中國移動通信集團設計院有限公司北京分公司，北京 100038）

AR（Augmented Reality，增強現(xiàn)實）也被稱之為混合現(xiàn)實。是借助計算機圖形技術和可視化技術產(chǎn)生物理世界中不存在的虛擬對象， 并將虛擬對象準確“ 放置” 在物理世界中， 呈現(xiàn)給用戶一個感知效果更豐富的新環(huán)境。

增強現(xiàn)實技術可理解為將虛擬現(xiàn)實（VR）技術與現(xiàn)實場景的有機融合，通過計算機圖形、光電成像、融合顯示、多傳感器、圖像處理、計算機視覺等多門學科疊加處理，被人類感官感知。讓人類獲得了強大的顯示擴展體驗，突破空間、時間以及其它客觀限制，感受到現(xiàn)實生活無限的魅力所在。

1 AR技術發(fā)展背景

隨著4G的規(guī)模商用，面向2020年及未來的第五代移動通信（5G）已成為全球研發(fā)熱點。在全球業(yè)界的共同努力下，5G愿景與關鍵能力需求已基本明確，用戶體驗速率、連接數(shù)密度和時延為5G最基本的3個性能指標，由IMT-2020所提供的5G網(wǎng)絡指導意見：20 Mbit/s的峰值數(shù)據(jù)速率、100 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率、每平方米10 Mbit/s的接收能力以及1 ms的無線傳輸延遲。

5G為滿足更高網(wǎng)絡要求的AR技術提供了保障，滿足AR內容的無線傳輸需要，從而擺脫連接線的束縛，實現(xiàn)自由移動下的沉浸感。

從1G到4G，移動通信都是面向個人的。5G更重要的應用是產(chǎn)業(yè)應用。5G技術實現(xiàn)后，面向消費者的應用增強現(xiàn)實AR。

2 增強現(xiàn)實技術原理及特點

2.1 技術原理

增強現(xiàn)實技術是多種技術的融合，跟蹤定位技術、用戶交互技術、虛擬融合技術和系統(tǒng)顯示技術是增強現(xiàn)實技術的基礎，根據(jù)產(chǎn)業(yè)應用的不同會融合更多先進技術從而實現(xiàn)更多功能。

增強現(xiàn)實技術以計算機視覺為基礎，通過人機交互，最終實現(xiàn)虛實融合的視覺效果，基礎實現(xiàn)原理如圖1所示。

圖1 增強現(xiàn)實技術實現(xiàn)原理圖

2.2 技術特點

增強現(xiàn)實技術則把虛擬對象帶入到用戶的物理世界中，通過聽、看、觸摸虛擬信息，來增強對物理世界的感知。增強現(xiàn)實技術特點如下。

虛實結合：AR技術依靠計算機技術構建出文字、圖片、視頻、音頻、網(wǎng)站鏈接、三維模型、三維動畫、全景信息等和物理世界的結合，讓物理世界和虛擬對象合為一體。

虛實同步：AR實現(xiàn)虛擬世界和物理世界的實時同步，滿足用戶在物理世界中真實地感受虛擬空間中模擬的事物，增強用戶體驗效果。

交互自然：可以使用手部動作與手勢控制所讀出的3D模型移動旋轉，以及通過語音、眼動、體感等更多的方式來與虛擬對象交互。

增強現(xiàn)實技術的特點將會帶來AR市場會高速發(fā)展，AR技術具有顛覆性和革命性，AR技術會以移動為先和智能手機兼容，沒必要購買專用的AR硬件就可以體驗AR內容，還會引發(fā)企業(yè)級市場廣泛應用。

2.3 技術特性

增強現(xiàn)實技術的原理和特點決定了其對無線網(wǎng)絡帶寬和時延體驗提出更高要求，未來帶寬需求將達到100 Mbit/s以上，對網(wǎng)絡服務質量要求逐漸提高，需要5G網(wǎng)絡的高效支撐，如圖2所示。

當前各類視頻業(yè)務需求處在入門級和運營級4K網(wǎng)絡帶寬能力下，要滿足未來AR業(yè)務發(fā)展的要求必須提高帶寬，隨著壓縮技術的不斷提升，未來AR的碼率將會大幅下降。

3 AR技術標準發(fā)展

目前需要等待的是消費者市場的爆發(fā)還需要一定的時間，技術也需要一定的時間才能更加成熟，用戶體驗也需要進一步提升，內容也需要更豐富，成本還有下降的空間， IEEE正在制定增強現(xiàn)實的12項標準，主要分為以下3大類。

第1類標準是對于AR行業(yè)或市場去進行規(guī)范，如有AR設備的術語和定義。這些規(guī)范類的標準，并不涉及到技術協(xié)議和互操作性，而是為了應對市場上的一些混亂現(xiàn)象，并對此進行約束。比如很多廠商都聲稱自己的產(chǎn)品是AR視頻，但視頻的立體感有多強、帶不帶深度信息、視點是不是可移動、焦點是不是可調節(jié)，這些都需要規(guī)范。

第2類標準是關于AR的支撐技術，涉及一些互操作性。如其中有一個標準是和硅谷的一個知名VR公司共同提出，該標準是在AR當中要有一套機制去鑒別人的身份，這將關系到在VR當中一系列的商業(yè)模式，包括支付、隱私等都會跟這個相關。此外還有沉浸式視頻和音頻的文件格式和流格式、沉浸式用戶界面與交互方式等，也都屬于正在制定標準的支撐技術。

第3類是AR在垂直行業(yè)應用方面的標準。如最近立項的一個標準是關于AR的車載應用。在車載應用中，有廠商把AR用在擋風玻璃的顯示屏上，也有直接讓駕駛員或乘客戴AR眼鏡的，AR在這里的作用是提供輔助駕駛和給駕乘人員提供信息娛樂服務。目前這個領域非常熱門，因此也將其作為行業(yè)應用方面首先立項的標準之一。

AR的標準的制定完善工作在企業(yè)和國家層面正在不斷地推動和發(fā)展，標準化提速將助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標準化也將促進網(wǎng)絡技術的進步。

圖2 增強現(xiàn)實技術特性及網(wǎng)絡帶寬需求

4 結論及未來工作

現(xiàn)在所有的行業(yè)探討的已經(jīng)不是互聯(lián)網(wǎng)+，而是考慮 AR+。越來越多的應用場景也將傾向于通過VR的方式進行全方位的呈現(xiàn)，5G網(wǎng)絡的速度夠快、延遲夠低，價格也更加親民?？梢灶A見的是，當5G網(wǎng)絡正式商用時，VR應用的體驗也將更上一層樓，而隨著VR產(chǎn)業(yè)應用的不斷創(chuàng)新同時也會促進運營商網(wǎng)絡技術的發(fā)展，以適應更廣大的客戶群體，相信不遠的將來AR技術會帶給我們的生活帶來無限的精彩和驚喜。