技術(shù)宅

①5G和AR結(jié)合

移動網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的不足限制AR的發(fā)展

AR在移動設(shè)備上的應(yīng)用已經(jīng)有一段時間了，但是一直不溫不火，這其中傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)和目前手機(jī)性能的不足是一個重要原因。我們以大家常用的AR手機(jī)游戲為例，比如很多朋友在手機(jī)上玩AR游戲《Pokemon GO》時，往往是看到了小精靈就是抓不住，這其中一個重要原因就是由于4G網(wǎng)絡(luò)的時延性太大（一般為50毫秒）。這個時延性導(dǎo)致游戲中小精靈的實際位置和我們眼睛看到的并不一致，從而無法及時抓獲（圖2）。

當(dāng)然手機(jī)本身的性能也會影響AR游戲的體驗，大家知道現(xiàn)在很多AR游戲都是多人對戰(zhàn)，但是如果同屏或者說在一定范圍內(nèi)同場競技的玩家太多，同屏渲染就極易給手機(jī)的CPU/GPU帶來過大的壓力，結(jié)果是游戲的幀率降低，同時延遲的問題也會越發(fā)突出。

②*AR游戲《Pokemon GO》

此外4G網(wǎng)絡(luò)的連接速率也是限制原因，比如AR游戲要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量要比傳統(tǒng)游戲多得多，這種技術(shù)需要高帶寬的支持才能讓用戶獲得很好的沉浸感。另外還存在諸如AR設(shè)備成本過高、設(shè)備數(shù)據(jù)計算能力不高、3D渲染效率慢等不足，而這些不足現(xiàn)在可以借助5G完美解決。

5G和AR的完美結(jié)合

如上所述，4G目前在AR移動應(yīng)用中有許多不足，那么5G是利用什么來解決這些不足呢？這里還是以AR手機(jī)游戲為例。比如上述在AR游戲中突出的延時和多人同屏渲染問題，現(xiàn)在利用5G新特性就可以解決。

首先5G的高帶寬、低時延的特性可以讓AR游戲的延時得到極大的改善。5G的理論下行速率是10Gbps（相當(dāng)于現(xiàn)在萬兆網(wǎng)絡(luò)大型機(jī)房），5G理論的延遲是1毫秒（4G則是30～50毫秒）。這樣在高速5G網(wǎng)絡(luò)的支持下，1毫秒的延遲幾乎讓玩家沒有感覺，《Pokemon GO》中的小精靈幾乎可以讓你一抓一個準(zhǔn)。經(jīng)過實際測試，即使在目前并不成熟的5G網(wǎng)絡(luò)下，測試的Ping值（10ms）和抖動數(shù)值（3.4ms）也非常優(yōu)秀（圖3）。

目前5G網(wǎng)絡(luò)測試的Ping值和抖動數(shù)值

④EMC技術(shù)優(yōu)勢圖解

⑤Magic Leap One

三件套

其次是5G的MEC邊緣計算技術(shù)可以有效降低AR游戲?qū)κ謾C(jī)資源的占用。如上所述，在多人對戰(zhàn)的AR游戲中，同屏渲染會極大地占用手機(jī)資源。5G引入的MEC邊緣計算技術(shù)是一種先進(jìn)的分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它利用無線接入網(wǎng)絡(luò)就近提供所需服務(wù)和云端計算功能，可以為各種應(yīng)用場景搭建出高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務(wù)環(huán)境，從而加速網(wǎng)絡(luò)中各種資源的快速傳輸。

使用5G網(wǎng)絡(luò)MEC邊緣計算技術(shù)后，以后AR游戲廠商就可以將這種極大占用手機(jī)資源的同屏渲染移動到云端服務(wù)器處理，玩家直接通過5G網(wǎng)絡(luò)從云端下載所有場景和玩家信息。這樣既可以減輕手機(jī)資源的損耗，同時游戲進(jìn)程又不會有明顯的延遲，極大地增強(qiáng)了用戶沉浸式的虛擬體驗（圖4）。

當(dāng)然MEC邊緣計算技術(shù)還會對AR硬件設(shè)備的設(shè)計和性能提升帶來明顯的影響。比如目前AR設(shè)備Magic Leap One，它是由頭戴式設(shè)備、小型可穿戴計算機(jī)，以及一個手持控制器組成的。其中可穿戴計算機(jī)造價不菲（包含NVIDIA的TX2，帶有四核ARM A57 CPU、雙核Denver 2 CPU），主要負(fù)責(zé)AR數(shù)據(jù)處理，以后如果利用MEC邊緣計算技術(shù)，那么這個處理終端就可以去除（數(shù)據(jù)處理移動到云端完成），這樣不僅可以讓AR設(shè)備使用起來更方便，而且大大降低制造成本（圖5）。

最后還有很多5G技術(shù)可以為AR帶來更多的好處，比如5G網(wǎng)絡(luò)使用包括高頻毫米波在內(nèi)的MIMO技術(shù)、多頻譜技術(shù)，這可以極大地提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐掏履芰Α！矫婵梢詷O大地提升AR應(yīng)用傳輸數(shù)據(jù)容量，另一方面則可以為更多用戶的連接提供通暢的通道，5G目前每平方千米的最大連接數(shù)為1000000個（4G只有其1%），這樣對于那些多人聯(lián)機(jī)AR游戲，即使眾多用戶一起（比如在商場、體育館這種人流密集的地方）在線連接也不會受影響（圖6）。

⑥多人對戰(zhàn)AR游戲

不僅是游戲——5G在AR中的更多應(yīng)用

5G的各種新特性當(dāng)然不僅是在AR游戲中的應(yīng)用，隨著5G的普及和AR技術(shù)的發(fā)展，兩者的結(jié)合可以給我們的生活帶來更多的便利。比如我們?nèi)ワ埖挈c菜時，傳統(tǒng)方式是看菜單，但是很多時候菜端上來卻和菜單顯示的迥然不同?，F(xiàn)在可以使用AR菜單，顧客只需下載一個APP，用手機(jī)掃描—下菜單，相應(yīng)的菜就會以動態(tài)的形式出現(xiàn)，并且還可以呈現(xiàn)詳細(xì)的制作方式，當(dāng)然動態(tài)菜單生成工作都可以由5G的邊緣計算完成。

不過最后我們也應(yīng)該清醒地看到，5G和AR的結(jié)合目前也還存在一些不足，現(xiàn)在5G的速率還沒達(dá)到宣傳那樣的高速，在AR應(yīng)用上要實現(xiàn)低延時連接還需要一定的時間。另外針對AR場景，如何降低其產(chǎn)生的內(nèi)容流量成本和計算資源成本也是一個問題，等等。無論如何，可以預(yù)見伴隨大量數(shù)據(jù)和計算密集型任務(wù)轉(zhuǎn)移到云端，以及5G技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，5G必將給時下AR帶來更多的暢快體驗。