繼2016年產業(yè)元年與2019年5G云VR元年過后，虛擬現(xiàn)實產業(yè)開始進入起飛階段。虛擬現(xiàn)實用戶體驗對融合創(chuàng)新的需求迅速提升，技術體系初步成型。

在全球經(jīng)濟形勢復雜多變和新冠疫情的影響下，人類社會生活和生產方式面臨新的挑戰(zhàn)，作為新一代信息技術融合創(chuàng)新的典型領域，虛擬現(xiàn)實迎來新機遇。繼2016年產業(yè)元年與2019年5G云VR元年過后，虛擬現(xiàn)實產業(yè)開始進入起飛階段。虛擬現(xiàn)實用戶體驗對融合創(chuàng)新的需求迅速提升，技術體系初步成型;Micro—LED與衍射光波導成為近眼顯示領域探索熱點;云渲染、人工智能與注視點技術引領VR渲染2.0;強弱交互內容多元融合，內容制作支撐技術持續(xù)完善;自然化、情景化與智能化成為感知交互發(fā)展方向;5G與F5G雙千兆網(wǎng)絡構筑虛擬現(xiàn)實應用基礎支撐。此外，以應用服務、終端器件、網(wǎng)絡平臺和內容生產為重點領域的產業(yè)生態(tài)粗具規(guī)模，云化虛擬現(xiàn)實觸發(fā)產業(yè)鏈條融合創(chuàng)新，對傳統(tǒng)業(yè)務流程的解構重組催生視頻內容上云、圖形渲染上云與空間計算上云新業(yè)態(tài)，“虛擬現(xiàn)實+”創(chuàng)新應用向生產生活領城加速滲透，云AR數(shù)字孿生描繪人機交互深度進化未來藍圖。

融合創(chuàng)新驅動虛擬現(xiàn)實用戶體驗持續(xù)進階

虛擬現(xiàn)實存在單機智能與網(wǎng)聯(lián)云控兩條技術路徑。當前，多數(shù)企業(yè)基于單體智能的發(fā)展軌道，聚焦近眼顯示、感知交互、渲染計算與內容制作領域的研發(fā)創(chuàng)新、技術產業(yè)化及成本控制等相關工作，網(wǎng)聯(lián)元素主要體現(xiàn)在內容上云后的流媒體服務。未來，虛擬現(xiàn)實發(fā)展的演進形態(tài)不是兩者簡單疊加，而是有機融合;在云、網(wǎng)、邊、端、用、人等融為一體的創(chuàng)新體系下重構現(xiàn)有系統(tǒng)架構，觸發(fā)產業(yè)躍遷，進而在這一深度融合創(chuàng)新的框架下，重新界定并迭代優(yōu)化一批新技術、新產品、新標準、新市場與新業(yè)態(tài)。

現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實技術演進軌道尚未定型，技術供需面臨多重挑戰(zhàn)，存在超長的產業(yè)鏈條致使創(chuàng)新投入力不從心，現(xiàn)實效果與用戶預期存在落差等問題。虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)新的難點與焦點在于需求指標間的權衡優(yōu)化。對于諸多階梯化、多層次與分場景的細分需求，往往出現(xiàn)“按下葫蘆浮起瓢”的研發(fā)窘境。如何求解用戶需求這一多目標函數(shù)，即不以犧牲或最低限度犧牲某方面需求來滿足其他，成為業(yè)界技術創(chuàng)新過程中所面臨的共性挑戰(zhàn)。在這一背景下，融合創(chuàng)新與以人為中心成為解決上述難題的參考原則。相比單機版的發(fā)展路徑，基于云、網(wǎng)、邊、端、用等多領域間的技術組合進一步釋放了融合創(chuàng)新的潛在空間。此外，相比傳統(tǒng)的智能終端與移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，虛擬現(xiàn)實作為下一代人機交互平臺，日漸強調以人的生理及心理特質為技術創(chuàng)新的出發(fā)點。

近眼顯示：Micro—LED與衍射光波導成為當前探索熱點

近眼顯示受限于核心光學器件與新型顯示的發(fā)展，整體發(fā)展相對遲緩。2020年隨著市場需求日漸清晰，業(yè)界對近眼顯示領域表現(xiàn)出更高的期待。

在顯示領域，快速響應液晶與硅基OLED（OLEDoS）作為主流的顯示技術，處于實質規(guī)模量產階段，微型發(fā)光二極管（Micro—LED）有望迅速發(fā)展。當前快速響應液晶屏成為多數(shù)VR終端的常用選擇，主要表現(xiàn)為以超高清、輕薄、成本為設計導向的三類技術規(guī)格。

在光學領域，作為下一代人機交互平臺，虛擬現(xiàn)實呼喚以人為中心的光學架構，視覺質量、眼動框范圍、體積重量、視角場、光學效率與量產成本間的權衡取舍、優(yōu)化組合成為驅動技術創(chuàng)新的主要動因。

渲染計算：云渲染、人工智能與注視點技術引領VR渲染2.0

不同于影視工業(yè)中離線渲染技術對視覺保真度的極致追求，實時渲染主要用于無預定腳本的游戲等強交互應用，為保證渲染速度而在一定程度上對渲染畫質做出權衡妥協(xié)。虛擬現(xiàn)實渲染領域的主要技術挑戰(zhàn)在于面向傳統(tǒng)游戲的上述權衡范式難以直接套用于虛擬現(xiàn)實應用，表現(xiàn)為相比游戲畫面的主流渲染要求（如FHD分辨率所須每秒渲染六千萬像素且不高于150毫秒的用戶交互時延），虛擬現(xiàn)實渲染負載與MTP時延須提升十倍量級才可達到初級沉浸的入門體驗。

此外，手機式/一體式VR與AR移動平臺的渲染功耗預算尤為有限。當前，針對虛擬現(xiàn)實渲染所面臨的“小馬拉大車，既要馬兒吃得少，又要跑得快”的技術挑戰(zhàn)，業(yè)界先后發(fā)展出異步時間扭曲（ATW）、異步空間扭曲（ASW）、多視圖渲染（MultiView）、多分辨率渲染、畸變補償渲染等一系列優(yōu)化算法，旨在彌合傳統(tǒng)游戲與虛擬現(xiàn)實渲染間的技術斷點。此外，在跨越了沉浸體驗的初始門檻后，渲染質量與效率間的平衡優(yōu)化成為時下驅動虛擬現(xiàn)實渲染技術新一輪發(fā)展的核心動因，即用戶需求的持續(xù)進階放大了渲染畫質、速度、成本、帶寬等多目標規(guī)劃的求解難度。在智能云控與以人為本的創(chuàng)新架構下，云渲染、人工智能與注視點技術觸發(fā)虛擬現(xiàn)實渲染計算2.0開啟。

內容制作：交互性體驗和支撐工具快速發(fā)展

從用戶與內容應用間的交互程度看，虛擬現(xiàn)實業(yè)務可分為弱交互與強交互兩類。前者通常以被動觀看的全景視頻點播、直播為主，后者常見于游戲、互動教育等形式，內容須根據(jù)用戶輸入的交互信息進行實時渲染，自由度、實時性與交互感更強。

在弱交互領域，虛擬現(xiàn)實視頻的社交性、沉浸感與個性化特質日益凸顯，強弱交互內容界線趨于模糊。由于體育賽事、綜藝節(jié)目、新聞報道與教育培訓等直播事件受眾群體明確，商業(yè)落地相對成熟，VR直播成為豐富虛擬現(xiàn)實內容的利器，可較大程度上緩解目前高品質VR內容匱乏、“有車沒油”的問題。

在強交互領域，VR社交成為游戲以外的略高地，虛擬化身正在拉開虛擬現(xiàn)實社交大幕。相比2D視頻、狹窄視野及有限追蹤感知能力，VR用戶對虛擬化身的感知與控制構成了不再脫鉤的交互閉環(huán)，即追蹤采集的用戶數(shù)據(jù)被實時投射于虛擬化身外觀及行為表現(xiàn)。

在內容相關的其他支撐性技術上，WebER、OS、OpenER等重點領域穩(wěn)健發(fā)展。作為電腦、手機、平板等智能終端用戶交互窗口的延續(xù)，據(jù)統(tǒng)計，約有2/3虛擬現(xiàn)實頭顯用戶使用瀏覽器。WebXR推動了虛擬現(xiàn)實內容與各類終端平臺、操作系統(tǒng)間的解耦，提供了更加便捷的網(wǎng)頁VR/AR應用開發(fā)環(huán)境，將成為下一代Web沉浸體驗的基石。

感知交互：自然化、情景化與智能化為前行之路點亮燈塔

感知交互強調與近眼顯示、渲染計算、內容制作、網(wǎng)絡傳輸?shù)汝P鍵領域間的技術協(xié)同，各大ICT巨頭與虛擬現(xiàn)實科技型初創(chuàng)公司對此深度布局，積極投入。當前，追蹤定位、沉浸聲場、手勢追蹤、眼球追蹤、三維重建、機器視覺、肌電傳感、語音識別、氣味模擬、虛擬移動、觸覺反饋、腦機接口等諸多感知交互技術百花齊放，共存互補，并在各細分場景下呈現(xiàn)相應的比較優(yōu)勢。未來，理想的人機交互可讓虛擬現(xiàn)實用戶聚焦交互活動本身，而忘記交互界面（手段）的存在，界面越發(fā)“透明”，自然化、情景化與智能化成為感知交互技術發(fā)展的主航道。

沉浸聲場體驗“富礦”尚待挖潛，聽音辨位、空間混響、通感移覺等成為發(fā)展重點。Inside—out技術全面成熟，追蹤定位將呈現(xiàn)集視覺相機、IMU慣性器件、深度相機、事件相機等多傳感融合的發(fā)展趨勢。手勢追蹤初步成熟，“手勢追蹤+”將成為虛擬現(xiàn)實輸入交互新模式。眼動迫蹤成為虛擬現(xiàn)實終端的新標配。環(huán)境理解與3D重建將成為虛擬現(xiàn)實感知交互領域技術內核之一。

網(wǎng)絡傳輸：5G+F5G構筑虛擬現(xiàn)實雙千兆網(wǎng)絡基礎設施支撐

2019年5月，工信部、國資委共同印發(fā)專項行動，確定開展“雙G雙提”、推動固定寬帶和移動寬帶雙邁入千兆（G比特）時代，明確提出2019年我國千兆寬帶發(fā)展的目標;2020年9月，國務院常務會議確定加快新型消費基礎設施建設，第五代固定網(wǎng)絡（F5G）千兆寬帶與5G網(wǎng)絡共同構成雙千兆接入網(wǎng)絡連接，助力千兆城市建設。當前，作為影響虛擬現(xiàn)實業(yè)務體驗的關鍵因素，傳輸網(wǎng)絡不斷地探索傳輸推流、編解碼、最低時延路徑、高帶寬低時延、虛擬現(xiàn)實業(yè)務AI識別等新的技術路徑，旨在實現(xiàn)無卡頓、無花屏、黑邊面積小、高低清畫質切換無感知等用戶體驗，讓產業(yè)有評估業(yè)務質量的技術和方法，加速虛擬現(xiàn)實的規(guī)模化發(fā)展。

邊緣計算賦能雙G云化虛擬現(xiàn)實提檔升級。千兆光網(wǎng)+云VR將成為F5G時代的典型特征與重點應用的結合。IP架構簡化、全光網(wǎng)絡、端網(wǎng)協(xié)同等成為虛擬現(xiàn)實承載網(wǎng)絡技術的發(fā)展趨勢。精細化運維技術成為云化虛擬現(xiàn)實業(yè)務質量的重要保障。

當前，我國VR/AR產業(yè)發(fā)展取得了積極成果，但也存在一些問題與挑戰(zhàn)。我國應緊抓5G與人工智能機遇期，突破業(yè)界慣有展廳級、孤島式、小眾性、雷同化的發(fā)展瓶頸，聚力融合創(chuàng)新與規(guī)模應用，實現(xiàn)產業(yè)級、網(wǎng)聯(lián)式、規(guī)模性、差異化的虛擬現(xiàn)實普及之路。

（來源：中國信息通信研究院、華為技術有限公司和京東方科技集團股份有限公司）