楊楠 劉穎 徐忻 李滟 王曦

摘 要：在5G+VR創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略下，標準化與技術(shù)創(chuàng)新深入融合。通過制定5G高新互動視頻、沉浸式視頻、VR視頻和云游戲四項標準體系，發(fā)揮標準在5G高新視頻領(lǐng)域的引領(lǐng)和規(guī)范作用，結(jié)合VR技術(shù)特點，及5R+VR產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，賦能VR產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，推動VR產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：VR，AR，5G，標準化，VR產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.017

Development and Application of Standards System in 5G+VR Field

YANG Nan1 LIU Ying1 XU Xin2 LI Yan1 WANG Xi1

〔1. CHEARI（Beijing） Certifi cation & Testing Co.， Ltd.； 2. Certifi cation Center of Light Industry Council Co.， Ltd.〕

Abstract： Standardization and technological innovation are deeply integrated， driven by the innovative development of 5G+VR. By formulating four standards systems for 5G high-tech video， including interactive video， immersive video， VR video and cloud gaming， the standards will play a leading and regulating role in the fi eld of 5G high-tech video. Combined with the technical characteristics of VR and the industrial application of 5G+VR， the VR industrial technology can be upgraded， and promote high-quality and innovative development.

Keywords： VR， AR， 5G， standardization， industrial application of VR

1 引 言

近年來，數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展飛速，自2019年6月6日工信部發(fā)放5G牌照之后，我國加快了5G共建共享，進一步助推了數(shù)字化發(fā)展，5G技術(shù)與VR/AR的結(jié)合將促成VR產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式成長。

5G 的eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量大連接）、URLLC（低時延高可靠）三大應(yīng)用場景，可以很好地支持VR產(chǎn)品形態(tài)及服務(wù)發(fā)展，并有效解決VR產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有用戶的體驗問題，將先進科技創(chuàng)新成果融入技術(shù)標準，使其成為具有市場應(yīng)用前景、產(chǎn)業(yè)目標導(dǎo)向的科技計劃項目的研究目標內(nèi)容，加大科技計劃對產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)標準研制的支持力度。中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部、國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準委發(fā)布的《“十三五”技術(shù)標準科技創(chuàng)新規(guī)劃》中指出，推動產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)標準優(yōu)化升級，開展重要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域綜合標準化研究，以標準水平引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。其中，產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)標準包括物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、5G、網(wǎng)絡(luò)安全、新型顯示、VR/AR等新一代信息技術(shù)標準，電子政務(wù)、電子商務(wù)、科技服務(wù)、標準服務(wù)等服務(wù)業(yè)共性標準。聚焦5G+VR技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用，以高標準引領(lǐng)5G+VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展，拉動產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟，推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展。

2 5G+VR標準介紹

2015年，成立了國際電子顯示標準化技術(shù)委員會（IEC TC110）——“眼戴顯示（Eyewear Display）”標準工作組（WG 12）。IEC 63145-20-10是VR/AR第一個國際標準。后續(xù)相繼制定出IEC 63145-20-20 《眼戴顯示—圖像質(zhì)量基本測量方法》，IEC 63145-22-20《眼戴顯示—AR特別性能的測量方法》， IEC 63145-40-10《眼戴顯示—帶傳感器的特殊功能評測方法》等國際標準，為VR/ AR產(chǎn)品的功能、性能及舒適性提供了依據(jù)。

隨著5G和VR的融合發(fā)展，國家廣播電視總局發(fā)布〔2021〕84號文《國家廣播電視總局辦公廳關(guān)于印發(fā)5G高新視頻系列標準體系（2021版）》[2]，其中包含了互動視頻、沉浸式視頻、VR視頻和云游戲四項標準體系，發(fā)揮了在5G高新視頻領(lǐng)域的引領(lǐng)和規(guī)范作用，推動了VR行業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新性發(fā)展。

2.1 5G 高新視頻—互動視頻標準體系（互聯(lián)網(wǎng)部分）

互動視頻標準體系嚴格貫徹落實了 5G 發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，針對 5G 環(huán)境下“更高技術(shù)格式、更新應(yīng)用場景、更美視聽體驗”的高新視頻新業(yè)態(tài)發(fā)展需求，從互動視頻技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的角度出發(fā)，全面覆蓋互動視頻制作傳輸、質(zhì)量評測、播放交互等環(huán)節(jié)，促進互動視頻標準化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標準體系框架如圖1所示。

2.2 5G 高新視頻—沉浸式視頻標準體系

沉浸式視頻標準體系分為基礎(chǔ)通用、內(nèi)容制播、傳輸分發(fā)、終端呈現(xiàn)四大類，共 13 項標準，從沉浸式視頻技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的角度出發(fā)，覆蓋沉浸式視頻采集、制作、傳輸、呈現(xiàn)等環(huán)節(jié)，促進沉浸式視頻標準化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標準體系框架如圖2所示。

2.3 5G 高新視頻—VR 視頻標準體系

VR 視頻標準體系覆蓋 VR 視頻采集、內(nèi)容制播、網(wǎng)絡(luò)與平臺傳輸、終端與呈現(xiàn)和質(zhì)量評測等環(huán)節(jié)，從 VR 視頻技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的角度出發(fā)，促進VR視頻標準化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標準體系框架如圖3所示。

2.4 5G 高新視頻—云游戲標準體系

云游戲標準體系覆蓋云游戲架構(gòu)、平臺、終端、安全、評測等環(huán)節(jié)，從云游戲技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的角度出發(fā)，促進云游戲標準化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標準體系框架如圖4所示。

5G高新視頻系列標準適用性更強，相較于國際標準，技術(shù)更先進，覆蓋技術(shù)內(nèi)容更全面，在我國5G+VR行業(yè)更具有可操作性及可依據(jù)性。

3 VR技術(shù)及應(yīng)用

3.1 VR技術(shù)

虛擬世界是實現(xiàn)元宇宙的主要技術(shù)之一。VR/ AR作為元宇宙入口，隨著產(chǎn)品技術(shù)及產(chǎn)業(yè)生態(tài)的不斷進步，已展現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢?，F(xiàn)在VR行業(yè)主要有4種技術(shù)：

VR（Vitual Reality虛擬現(xiàn)實），可以360°無死角沉浸于虛擬環(huán)境中。

AR（Augmented Reality增強現(xiàn)實），將現(xiàn)實場景和虛擬場景相結(jié)合的技術(shù)，疊加在虛擬內(nèi)容的世界，但不能與真實環(huán)境交互。

MR（Mix Reality混合現(xiàn)實），VR和AR的結(jié)合，簡單的MR設(shè)備可以識別場景，把模型放在真實環(huán)境內(nèi)，產(chǎn)生新的可視化環(huán)境。

XR（Extended Reality 擴展現(xiàn)實），包括VR、AR、MR等多種結(jié)合，虛擬和現(xiàn)實結(jié)合、可人機交互的環(huán)境。以上四種技術(shù)隨著5G、AI（Artificial Intelligence人工智能）、云計算&邊緣計算等技術(shù)的不斷成熟，在5G網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低延時能力支持下，提供云渲染能力，加快VR產(chǎn)業(yè)大規(guī)模應(yīng)用進程。

3.2 5G+VR行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用

除了我們熟悉的VR眼鏡、VR游戲及VR直播等應(yīng)用領(lǐng)域，目前VR應(yīng)用：VR+制造、VR+教育、VR+文化、VR+健康、VR+商貿(mào)[3]。

1）VR+制造：應(yīng)用于AR遠程協(xié)作、AR作業(yè)指導(dǎo)、VR產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)展示與裝配訓(xùn)練、VR/AR/MR專業(yè)技能訓(xùn)練、AR產(chǎn)品展示與說明、AR/MR管理可視化、AR輔助設(shè)備點檢、AR倉庫管理、AR品質(zhì)異常記錄、工廠VR漫游管理與逆向控制、遠程設(shè)計協(xié)同、動作追蹤與優(yōu)化，使工業(yè)場景應(yīng)用切實化解生產(chǎn)運維痛苦。

2）VR+教育：應(yīng)用于K12場景—5G+VR直播課堂、5G+VR實驗室、5G+VR心理健康、高等教育場景—5G+Cloud VR情景化教學(xué)、5G+Cloud VR虛擬模仿實驗教學(xué)。區(qū)別于傳統(tǒng)教育，沉浸式教學(xué)體驗更加寓教于樂，更生動形象地實操測評系統(tǒng)，豐富細膩的交互模擬，可以給教育帶來沉浸感、互動體驗，增強教學(xué)效果。

3）VR+文化：應(yīng)用于VR點播直播、VR黨建、VR云旅游等，促使VR數(shù)字技術(shù)、VR數(shù)字經(jīng)濟在抗擊新冠病毒感染、恢復(fù)生產(chǎn)生活方面發(fā)揮了重要作用。

4）VR+健康：應(yīng)用于識別早期阿爾茨海默病癥剩過當(dāng)前標準，準確率高達90%，還可以通過VR識別心理健康并干預(yù)，快速識別抑郁狀態(tài)，評估睡眠質(zhì)量、自尊水平、焦慮等級和社會支持狀態(tài)。根據(jù)特定情景中，行為與生理等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，利用VR技術(shù)系統(tǒng)，便捷、精準地控制和操作虛擬環(huán)境的各類變量，實現(xiàn)個體化的精準干預(yù)。

5）VR+商貿(mào)：應(yīng)用于5G+Cloud VR沉浸式演講培訓(xùn)、5G+Cloud VR職業(yè)技術(shù)&安全教育培訓(xùn)、VR電商、VR云展臺、VR廣告等，讓5G賦能VR助力經(jīng)濟復(fù)蘇。

3.3 5G助力VR產(chǎn)業(yè)

沉浸視頻、增強現(xiàn)實、交互協(xié)同三大VR/AR主要基礎(chǔ)業(yè)務(wù)場景對網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、高速率、低時延的需求極高（見圖5），VR/AR發(fā)展與5G的大帶寬和超低時延息息相關(guān)。5G大帶寬能夠提升全景視頻分辨率和碼率，從而獲得更好的觀看體驗；除視頻外，VR云游戲同樣需要大帶寬；同時5G大帶寬還能提升AR的3D模型實時加載速度，3D模型的精度越高，實時加載需求越高，5G才更能發(fā)揮其價值。5G低延時對VR/AR作用體現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)時延要求很高。尤其在AR通過網(wǎng)絡(luò)實時獲取必要信息（如生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)、故障處理知道信息等）這種場景下，AR顯示內(nèi)容必須與AR設(shè)備中的攝像頭同步運行，以避免視覺范圍失步現(xiàn)象。通常從視覺移到AR圖像反應(yīng)時間低于20ms，則會有較好的同步性，這就對低時延提出來較高要求。沉浸視頻、增強現(xiàn)實、交互協(xié)同三大VR/ AR主要基礎(chǔ)業(yè)務(wù)場景組網(wǎng)方案如圖6、圖7所示。

5G云VR是在5G實時超帶寬、低時延網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由VR接入5G網(wǎng)絡(luò)并訪問云端服務(wù)器，將內(nèi)容、定位及交互信息實時渲染和計算，并通過5G網(wǎng)絡(luò)返回一體機實時解碼呈現(xiàn)在VR上。5G云VR發(fā)展如圖8所示，依據(jù)云游戲標準體系5G云VR內(nèi)容引入規(guī)范、終端接入規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)范，統(tǒng)一標準規(guī)范促進行業(yè)發(fā)展。

4 展 望

我國5G+VR領(lǐng)域標準體系的研制已經(jīng)初步形成，領(lǐng)先于國際標準，技術(shù)創(chuàng)新亦趨于同步。標準深入技術(shù)創(chuàng)新的各個環(huán)節(jié)，為技術(shù)成果進入市場、轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力提供了重要的支撐。為了促進5G+VR領(lǐng)域標準化建設(shè)及規(guī)范化發(fā)展，一方面，積極加速開展國內(nèi)標準化建設(shè)，以標準助推5G+VR產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展；另一方面，與國際電工委員會（IEC/TC 110）積極溝通，緊跟國際動態(tài)，以我們的技術(shù)能力帶動國際標準，推動5G+VR產(chǎn)業(yè)的安全高效發(fā)展。與時俱進實現(xiàn)標準化與技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)調(diào)發(fā)展，開啟我國技術(shù)創(chuàng)新、標準化工作蓬勃發(fā)展的新局面。

參考文獻

[1]中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要[EB/OL].（2021-03-13）[2022-10-30]. http：//www.gov.cn/xinwen/2021-03/13/content_5592681.htm.

[2]國家廣播電視總局辦公廳.國家廣播電視總局辦公廳關(guān)于印發(fā)5G高新視頻系列標準體系（2021版）的通知：（廣電辦發(fā)〔2021〕84號）[Z].2021.

[3]工業(yè)和信息化部.工業(yè)和信息化部關(guān)于加快推進虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見（工信部電子〔2018〕276號）[Z].

作者簡介

楊楠，工程師，SAC/TC 79/SC 7委員，主任，主要從事多媒體信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)品的檢測和標準化研究工作。

劉穎，工程師， 主要從事相關(guān)產(chǎn)品的檢測工作。

徐忻，高級工程師，副總工程師、技術(shù)委員會副主任，主要從事相關(guān)產(chǎn)品認證工作。

李滟，正高級工程師，SAC/TC 246委員、SAC/TC 79委員，中國家用電器研究院檢測所副所長兼消費電子及EMC檢測中心部長，主要從事檢測管理工作。

王曦，高級工程師，SAC/TC 79/SC 8委員、SAC/TC 79/SC 9委員，消費電子及EMC檢測中心EMC檢測部部長，主要從事檢測管理工作。

（責(zé)任編輯：張佩玉）