5G技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有機(jī)融合

蔡雲(yún)婷

【摘? 要】在這個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代，5G技術(shù)的出現(xiàn)，不僅加速推進(jìn)通訊技術(shù)的深刻變革，還將觸發(fā)人類政治、經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)生活的大轉(zhuǎn)型。隨著互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)步發(fā)展，越來越多的電子設(shè)備及應(yīng)用依賴于網(wǎng)絡(luò)。而虛擬現(xiàn)實(shí)將成為5G的第一波“殺手級”應(yīng)用。5G技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有機(jī)融合又將擦出怎樣的火花呢？

【關(guān)鍵詞】5G技術(shù);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);融合

1 5G技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

5G，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，它是前幾代移動(dòng)通信技術(shù)系統(tǒng)后的延伸，它意味著網(wǎng)絡(luò)信息通信的速率急速提高。5G通信技術(shù)峰值更高、網(wǎng)速更快、傳輸更有效率，能夠?qū)⒒ヂ?lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)完美的融合，可以讓我們更快的走向一個(gè)全連接世界。虛擬現(xiàn)實(shí)、智能AI、遠(yuǎn)程操控、無人駕駛這一系列顛覆性的體驗(yàn)將會(huì)在5G技術(shù)的支持下得以實(shí)現(xiàn)。它原始數(shù)據(jù)傳播速率相比以前高很多，削弱了高延遲，減少能源浪費(fèi)，使用成本得到很大程度的降低，而且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息量得到進(jìn)一步提高，能夠與更多的大規(guī)模電子設(shè)備相連接等等。它是在現(xiàn)有無線接入技術(shù)（包括2G、3G、4G和Wifi）基礎(chǔ)上增添補(bǔ)充性無線接入技術(shù)后演進(jìn)而成，將是真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。5G將打開萬物泛聯(lián)、人機(jī)深度交互的新時(shí)代，成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵使能器。它將幫助人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈等技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室并深入應(yīng)用到各行各業(yè)，從而催生新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新商業(yè)模式。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality），簡稱為VR，是一種多源信息融合的交互式三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為系統(tǒng)仿真，利用計(jì)算機(jī)生成用戶的沉浸和互動(dòng)體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合了互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、傳感器、新型顯示和人工智能等多種技術(shù)，是引領(lǐng)全球新一輪產(chǎn)業(yè)變革的重要力量，其特點(diǎn)有立體感，沉浸感，新穎性，交互自主性等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合了多種高科技技術(shù)，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、語音輸入輸出技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取V義的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)家族包括VR、AR、混合現(xiàn)實(shí)（MixedReality）、虛擬漫游、裸眼3D、仿真和全息投影技術(shù)等;狹義的虛擬現(xiàn)實(shí)往往與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)對舉。

2 5G技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效融合

5G網(wǎng)絡(luò)峰值速率快，能達(dá)到10Gbit/s，可以滿足更高的性能要求，各行各業(yè)因?yàn)?G從信息化時(shí)代進(jìn)入智能化時(shí)代。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種全新的人機(jī)交互方式，將5G技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效的融合可以廣泛應(yīng)用于游戲、教育、虛擬設(shè)計(jì)、醫(yī)療、藝術(shù)等諸多行業(yè)。優(yōu)化后的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以擺脫傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)衣服、數(shù)據(jù)手套等常用交互設(shè)備上的空間傳感器，與自然環(huán)境中真實(shí)的具有物理屬性的虛擬模型進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)更自然、和諧的人機(jī)界面。5G技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有機(jī)融合可以突破時(shí)空的限制，為人們分析問題、解決問題、協(xié)同工作提供新手段，在航天、軍事、醫(yī)療、教育培訓(xùn)、電子商務(wù)、娛樂等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

VR業(yè)務(wù)中傳感和交互環(huán)節(jié)的良好實(shí)現(xiàn)需要對浸入式聲場、語音交互、腦電交互等技術(shù)進(jìn)行算法優(yōu)化，以推動(dòng)VR內(nèi)容朝著沉浸式、自然化、強(qiáng)交互的方向發(fā)展。5G采用的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過提高小基站密度，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)離設(shè)備終端更近，從而有效應(yīng)對大量用戶在服務(wù)端隨機(jī)操作帶來的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，真正滿足大規(guī)模用戶實(shí)時(shí)強(qiáng)互動(dòng)所需要的計(jì)算和傳輸能力。VR業(yè)務(wù)所涉及的全景視頻、立體3D、高分辨率畫質(zhì)等對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和帶寬提出了較高要求，而解決這些問題正是5G的強(qiáng)項(xiàng)。如大規(guī)模MIMO 技術(shù)通過增加天線數(shù)量，大幅度提升多用戶無線接入系統(tǒng)的效率。VR/AR 中的語音識別、視線跟蹤、手勢感應(yīng)和傳感器套件等都需要低延時(shí)處理，這是實(shí)現(xiàn)流暢的人機(jī)交互和減少暈眩感的必要前提。

5G技術(shù)具有速度快、穩(wěn)定和低延時(shí)等優(yōu)勢，這些優(yōu)勢有利于將大量優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源存放在云端，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)教學(xué)、遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)等多種教學(xué)任務(wù)。2020年新型冠狀病毒肺炎疫情嚴(yán)重，在此情況下，VR+5G的深度融合能夠打破傳統(tǒng)授課的空間束縛與時(shí)間束縛，讓學(xué)生在家也能完成課程內(nèi)容學(xué)習(xí)，同時(shí)借助5G超高速的傳輸速率，將視頻傳至云端，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染，將多路高清的教學(xué)直播放在頭顯里，學(xué)生可以隨時(shí)回看教學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)到溫故知新的教學(xué)效果。

5G技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合應(yīng)用，將在消除時(shí)延眩暈、云端渲染等方面全面提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的用戶體驗(yàn)。5G技術(shù)的高寬帶、低時(shí)延特性將極大改善VR游戲的體驗(yàn)，使VR游戲更逼真，讓VR走上云端;VR直播和VR影視能夠?qū)崿F(xiàn)身臨其境的感覺，比如，中央廣播電視臺首次用“5G+VR”技術(shù)對2019年央視春晚進(jìn)行實(shí)時(shí)直播;售樓、看房、展會(huì)完全可以通過VR沉浸式體驗(yàn)實(shí)現(xiàn);VR購物足不出戶就能輕松逛街;5G+VR+旅游讓大眾足不出戶也能觀看千里之外的風(fēng)景，5G技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和旅游業(yè)的充分融合，將成為未來旅行觀光和文化導(dǎo)覽的重要發(fā)展方向，塑造全新的旅游觀光體驗(yàn)。通過運(yùn)用5G技術(shù)低時(shí)延、高可靠的特點(diǎn)，遠(yuǎn)程控制無人機(jī)的起飛、轉(zhuǎn)向、懸停、降落將依靠手勢就能精確的完成，同時(shí)借助5G帶寬大、速率高的特性，無人機(jī)拍攝的全息影像數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)回傳到地面，帶給人們立體 360°的沉浸式體驗(yàn)。在5G技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合下，醫(yī)生能夠通過輔助工具——“頭盔”、“眼鏡”及空間傳感器，無論何時(shí)何地都能“親臨”手術(shù)現(xiàn)場，同時(shí)遠(yuǎn)程操控醫(yī)生的手術(shù)動(dòng)作通過傳感器被現(xiàn)場感知并同步復(fù)制，手術(shù)現(xiàn)場的機(jī)械手通過接收感應(yīng)進(jìn)行手術(shù)操作，深圳市人民醫(yī)院借助5G技術(shù)完成了我國首例5G+AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）/MR（混合現(xiàn)實(shí)）遠(yuǎn)程肝膽外科手術(shù)，北京有關(guān)專家遠(yuǎn)在2000公里以外對手術(shù)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)指導(dǎo)?；趯?shí)時(shí)影像處理和渲染技術(shù)，推出極速時(shí)尚仿真系統(tǒng)，通過在5G網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的配合下，打造3D影像遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)，可以加快數(shù)字孿生和影像傳輸融合在醫(yī)療領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，對現(xiàn)有輔助遠(yuǎn)程協(xié)作會(huì)診提供配套完善和提高。數(shù)字孿生的核心技術(shù)，通過獨(dú)有的邊緣圖靈算法集，以數(shù)字驅(qū)動(dòng)商業(yè)為核心，充分應(yīng)用5G技術(shù)，推出廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、教育、工業(yè)等領(lǐng)域的設(shè)備。

3結(jié)束語

在新的5G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解決了VR賴以發(fā)展壯大的通信基礎(chǔ)問題后，5G意味著更大的容量，數(shù)據(jù)通信從現(xiàn)實(shí)到虛擬現(xiàn)實(shí)，視頻從高清邁入全息，寬帶流量持續(xù)飆升。5G不僅意味著人與人的連接，還加入了人與物、物與物的連接，引領(lǐng)通信進(jìn)入萬物互聯(lián)得時(shí)代。5G技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有機(jī)融合在各行各業(yè)的場景應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛與完善，最終形成一種線上、線下、用戶的閉環(huán)體驗(yàn)?zāi)Ｊ?，打破所有時(shí)空、地域、語言等壁壘，高速催化商業(yè)發(fā)展。

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