5G技術(shù)在VR游戲中的應(yīng)用前景

何飛龍 胡翌陽(yáng) 陳如一 黃瑩

（西南交通大學(xué)希望學(xué)院，四川 成都 610400）

當(dāng)前游戲市場(chǎng)十分火爆，同時(shí)游戲也是VR技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。低帶寬、高時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定是VR游戲普遍存在的問(wèn)題。而5G技術(shù)具有低時(shí)延、高帶寬的特點(diǎn)，可以直接提升VR游戲中用戶(hù)的交互體驗(yàn)。與此同時(shí)，5G技術(shù)也提升了VR行業(yè)的社會(huì)關(guān)注度，將加速行業(yè)資源整合。而VR服務(wù)的成熟，也將大幅降低用戶(hù)使用門(mén)檻，讓VR技術(shù)大眾化。

一、VR技術(shù)綜述

虛擬現(xiàn)實(shí)作為新生代的信息交換技術(shù)，近年來(lái)不斷發(fā)展與完善，其硬件與軟件設(shè)備都得到了長(zhǎng)足發(fā)展，也在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于VR來(lái)說(shuō)，其基本特點(diǎn)便是將計(jì)算機(jī)仿真、智能傳感器與圖形顯示等多種科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，并建立出與真實(shí)世界感知方式相同的虛擬世界，給用戶(hù)沉浸式的體驗(yàn)。而對(duì)于VR技術(shù)來(lái)說(shuō)，為了提高用戶(hù)體驗(yàn)，其技術(shù)難點(diǎn)與硬件設(shè)計(jì)需同步進(jìn)行發(fā)展。VR的主要技術(shù)難點(diǎn)：

（一）在VR設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)在VR設(shè)備中放入一個(gè)球形鏡片，用以擴(kuò)大用戶(hù)的視覺(jué)范圍，帶來(lái)更加真實(shí)地沉浸感。一般的圖像經(jīng)過(guò)球面弧形鏡片投到人眼中時(shí)，會(huì)有一定程度的扭曲，人眼沒(méi)有辦法在這種扭曲的圖像中對(duì)虛擬空間中的物體進(jìn)行定位。所以為了解決這個(gè)問(wèn)題，需通過(guò)特定的算法生成與畸變鏡片所對(duì)應(yīng)的畸變圖像。但是這種方法存在一定的缺陷，由于原本的圖像在進(jìn)行反畸變時(shí)其邊緣的顯示已經(jīng)被壓縮，因此在通過(guò)鏡片的畸變進(jìn)行顯示后，其圖形雖可以進(jìn)行正常顯示，但是圖像被壓縮部分的信息無(wú)法恢復(fù)，清晰度難免會(huì)出現(xiàn)下降。而且因?yàn)樾枰獙?duì)每一幀的圖像都進(jìn)行反畸變的預(yù)處理，處理的信息量會(huì)很龐大。

（二）對(duì)于60hz刷新的設(shè)備來(lái)說(shuō)，在理想情況下，每秒會(huì)處理60幀的圖片，則從數(shù)據(jù)到渲染就會(huì)產(chǎn)生16.666ms的延遲。而且，VR游戲的場(chǎng)景一般都很復(fù)雜，遇到相對(duì)復(fù)雜的場(chǎng)景時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)渲染不及時(shí)導(dǎo)致丟幀或幀率下降的情況發(fā)生。所以低時(shí)延是VR技術(shù)應(yīng)用于游戲的最基本要求。

二、5G技術(shù)綜述

隨著現(xiàn)在人們生活水平的提高，科技水平的提高，現(xiàn)階段的第四代移動(dòng)通信已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的需求，由此滋生了第五代移動(dòng)通信。第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（5G）是目前處于正在不斷開(kāi)發(fā)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。5G最大的特點(diǎn)就是具有極快的傳輸速率，理論最大傳輸速率能達(dá)到10G/s，是4G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)百倍。5G網(wǎng)絡(luò)的容量，時(shí)延，傳輸速率這三點(diǎn)都相比于4G有著質(zhì)的改變。這就意味著可以將其應(yīng)用在VR，智能傳感器，自動(dòng)駕駛，超高清視頻上面。

隨著5G的不斷發(fā)展，在未來(lái)5G的地位是無(wú)法撼動(dòng)的，它必將成為大勢(shì)所趨。5G的傳輸速率和安全性同4G相比有了質(zhì)的飛躍，高速穩(wěn)定的傳輸讓其可以很好的在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。并且5G的成本也更低，這就更能使其在未來(lái)的發(fā)展中得到應(yīng)用，提升通信體系的經(jīng)濟(jì)效益。5G具有很多應(yīng)用方向，它本生所具備的告帶寬可以提高移動(dòng)帶寬。低功耗的特點(diǎn)可以使得基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模建設(shè)。低時(shí)延和高度的保密性可以融入商用，同時(shí)這也是5G所面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。隨著5G的到來(lái)，原來(lái)的芯片已經(jīng)不能滿(mǎn)足5G的運(yùn)行了，需要并且也正在正產(chǎn)第一批集成度更高而且更可靠的芯片。要加快5G的發(fā)展就要將5G擴(kuò)展并融入到更多的領(lǐng)域。5G將在通信行業(yè)中掀起一股熱潮，中國(guó)走在了5G的前沿，預(yù)計(jì)在明年部署基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)行規(guī)?；脑圏c(diǎn)工作。5G對(duì)于運(yùn)營(yíng)商和技術(shù)要求也是一次巨大的挑戰(zhàn)。

三、5G在VR游戲中的應(yīng)用

雖然VR游戲在幾年間得到了蓬勃的發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，但跟端游和手游之間還有這不小的差距，其主要原因有兩點(diǎn)：（1）VR的頭顯普及率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PC或者主機(jī)，不論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外只有極少數(shù)的電子產(chǎn)品愛(ài)好者或者發(fā)燒友愿意為VR頭顯買(mǎi)單，不僅僅只是因?yàn)樗旧砀甙旱膬r(jià)格，鑒于VR游戲需要構(gòu)建一個(gè)十分逼真并且龐大的場(chǎng)景并且需要以非常高的幀數(shù)運(yùn)行，緊接著還有對(duì)各種聲音進(jìn)行合成與處理，這就導(dǎo)致了對(duì)它的運(yùn)行設(shè)備有著極高的要求。（2）4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率有限進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰τ邢蓿谶M(jìn)行游戲時(shí)會(huì)出現(xiàn)丟包、跳頻等現(xiàn)象，它通常不能單獨(dú)處理VR體驗(yàn)的復(fù)雜輸入機(jī)制?；拘枰A(yù)先加載，這導(dǎo)致用戶(hù)需要長(zhǎng)時(shí)間的等待，影響游戲體驗(yàn)。

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，相較于4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率得到了巨大的提升。低延時(shí)，高效率的傳輸與網(wǎng)絡(luò)處理能力，將VR游戲致命的丟包卡幀的問(wèn)題解決，原本應(yīng)用與VR設(shè)備中的“異步時(shí)間扭曲”技術(shù)在VR設(shè)備中的應(yīng)用便會(huì)相應(yīng)降低，空出的硬件區(qū)域則可以用于提升VR設(shè)備對(duì)于場(chǎng)景的渲染能力，將用戶(hù)的沉浸感提升到一個(gè)更高的高度。所以說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題一經(jīng)解決，便可將VR游戲的各部分功能與效果推向新的高度，5G是解決當(dāng)前困擾VR游戲發(fā)展的直接有效方案。

四、結(jié)語(yǔ)

5G將是移動(dòng)通信篇章中一次劃時(shí)代的革命，給我們帶來(lái)更快速，更穩(wěn)定安全的網(wǎng)絡(luò)。在同一區(qū)域?qū)崿F(xiàn)更多的連接，可實(shí)現(xiàn)海量物聯(lián)網(wǎng)。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的提升，VR技術(shù)的高速發(fā)展，以及VR設(shè)備在大眾中的普及，將5G的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸與VR技術(shù)相結(jié)合，VR游戲的缺陷將會(huì)被逐漸修復(fù)，給大眾帶來(lái)全新的游戲體驗(yàn)。