5G+VR領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系的研制與應(yīng)用

楊楠 劉穎 徐忻 李滟 王曦

摘 要：在5G+VR創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略下，標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)創(chuàng)新深入融合。通過(guò)制定5G高新互動(dòng)視頻、沉浸式視頻、VR視頻和云游戲四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)，及5R+VR產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，賦能VR產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，推動(dòng)VR產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：VR，AR，5G，標(biāo)準(zhǔn)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(lái)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(guó)加快了5G共建共享，進(jìn)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(zhǎng)。

5G 的eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC（海量大連接）、URLLC（低時(shí)延高可靠）三大應(yīng)用場(chǎng)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(hù)的體驗(yàn)問(wèn)題，將先進(jìn)科技創(chuàng)新成果融入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使其成為具有市場(chǎng)應(yīng)用前景、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)導(dǎo)向的科技計(jì)劃項(xiàng)目的研究目標(biāo)內(nèi)容，加大科技計(jì)劃對(duì)產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制的支持力度。中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布的《“十三五”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)科技創(chuàng)新規(guī)劃》中指出，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化升級(jí)，開(kāi)展重要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域綜合標(biāo)準(zhǔn)化研究，以標(biāo)準(zhǔn)水平引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。其中，產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，電子政務(wù)、電子商務(wù)、科技服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)等服務(wù)業(yè)共性標(biāo)準(zhǔn)。聚焦5G+VR技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用，以高標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)5G+VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展，拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 5G+VR標(biāo)準(zhǔn)介紹

2015年，成立了國(guó)際電子顯示標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（IEC TC110）——“眼戴顯示（Eyewear Display）”標(biāo)準(zhǔn)工作組（WG 12）。IEC 63145-20-10是VR/AR第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。后續(xù)相繼制定出IEC 63145-20-20 《眼戴顯示—圖像質(zhì)量基本測(cè)量方法》，IEC 63145-22-20《眼戴顯示—AR特別性能的測(cè)量方法》， IEC 63145-40-10《眼戴顯示—帶傳感器的特殊功能評(píng)測(cè)方法》等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，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(guó)家廣播電視總局發(fā)布〔2021〕84號(hào)文《國(guó)家廣播電視總局辦公廳關(guān)于印發(fā)5G高新視頻系列標(biāo)準(zhǔn)體系（2021版）》[2]，其中包含了互動(dòng)視頻、沉浸式視頻、VR視頻和云游戲四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(dòng)視頻標(biāo)準(zhǔn)體系（互聯(lián)網(wǎng)部分）

互動(dòng)視頻標(biāo)準(zhǔn)體系嚴(yán)格貫徹落實(shí)了 5G 發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，針對(duì) 5G 環(huán)境下“更高技術(shù)格式、更新應(yīng)用場(chǎng)景、更美視聽(tīng)體驗(yàn)”的高新視頻新業(yè)態(tài)發(fā)展需求，從互動(dòng)視頻技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的角度出發(fā)，全面覆蓋互動(dòng)視頻制作傳輸、質(zhì)量評(píng)測(cè)、播放交互等環(huán)節(jié)，促進(jìn)互動(dòng)視頻標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖1所示。

2.2 5G 高新視頻—沉浸式視頻標(biāo)準(zhǔn)體系

沉浸式視頻標(biāo)準(zhǔn)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(lèi)，共 13 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)沉浸式視頻標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖2所示。

2.3 5G 高新視頻—VR 視頻標(biāo)準(zhǔn)體系

VR 視頻標(biāo)準(zhǔn)體系覆蓋 VR 視頻采集、內(nèi)容制播、網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)傳輸、終端與呈現(xiàn)和質(zhì)量評(píng)測(cè)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(jìn)VR視頻標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖3所示。

2.4 5G 高新視頻—云游戲標(biāo)準(zhǔn)體系

云游戲標(biāo)準(zhǔn)體系覆蓋云游戲架構(gòu)、平臺(tái)、終端、安全、評(píng)測(cè)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(jìn)云游戲標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖4所示。

5G高新視頻系列標(biāo)準(zhǔn)適用性更強(qiáng)，相較于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)更先進(jìn)，覆蓋技術(shù)內(nèi)容更全面，在我國(guó)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(shí)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(jìn)步，已展現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)?，F(xiàn)在VR行業(yè)主要有4種技術(shù)：

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

AR（Augmented Reality增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)），將現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景和虛擬場(chǎng)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(shí)環(huán)境交互。

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

XR（Extended Reality 擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)），包括VR、AR、MR等多種結(jié)合，虛擬和現(xiàn)實(shí)結(jié)合、可人機(jī)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(jì)算&邊緣計(jì)算等技術(shù)的不斷成熟，在5G網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低延時(shí)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(jìn)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(yuǎn)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(zhuān)業(yè)技能訓(xùn)練、AR產(chǎn)品展示與說(shuō)明、AR/MR管理可視化、AR輔助設(shè)備點(diǎn)檢、AR倉(cāng)庫(kù)管理、AR品質(zhì)異常記錄、工廠VR漫游管理與逆向控制、遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)協(xié)同、動(dòng)作追蹤與優(yōu)化，使工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用切實(shí)化解生產(chǎn)運(yùn)維痛苦。

2）VR+教育：應(yīng)用于K12場(chǎng)景—5G+VR直播課堂、5G+VR實(shí)驗(yàn)室、5G+VR心理健康、高等教育場(chǎng)景—5G+Cloud VR情景化教學(xué)、5G+Cloud VR虛擬模仿實(shí)驗(yàn)教學(xué)。區(qū)別于傳統(tǒng)教育，沉浸式教學(xué)體驗(yàn)更加寓教于樂(lè)，更生動(dòng)形象地實(shí)操測(cè)評(píng)系統(tǒng)，豐富細(xì)膩的交互模擬，可以給教育帶來(lái)沉浸感、互動(dòng)體驗(yàn)，增強(qiáng)教學(xué)效果。

3）VR+文化：應(yīng)用于VR點(diǎn)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(jì)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(shí)別早期阿爾茨海默病癥剩過(guò)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確率高達(dá)90%，還可以通過(guò)VR識(shí)別心理健康并干預(yù)，快速識(shí)別抑郁狀態(tài)，評(píng)估睡眠質(zhì)量、自尊水平、焦慮等級(jí)和社會(huì)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用VR技術(shù)系統(tǒng)，便捷、精準(zhǔn)地控制和操作虛擬環(huán)境的各類(lèi)變量，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化的精準(zhǔn)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(tái)、VR廣告等，讓5G賦能VR助力經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇。

3.3 5G助力VR產(chǎn)業(yè)

沉浸視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、交互協(xié)同三大VR/AR主要基礎(chǔ)業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、高速率、低時(shí)延的需求極高（見(jiàn)圖5），VR/AR發(fā)展與5G的大帶寬和超低時(shí)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(yàn)；除視頻外，VR云游戲同樣需要大帶寬；同時(shí)5G大帶寬還能提升AR的3D模型實(shí)時(shí)加載速度，3D模型的精度越高，實(shí)時(shí)加載需求越高，5G才更能發(fā)揮其價(jià)值。5G低延時(shí)對(duì)VR/AR作用體現(xiàn)在對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求很高。尤其在AR通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)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(chǎng)景下，AR顯示內(nèi)容必須與AR設(shè)備中的攝像頭同步運(yùn)行，以避免視覺(jué)范圍失步現(xiàn)象。通常從視覺(jué)移到AR圖像反應(yīng)時(shí)間低于20ms，則會(huì)有較好的同步性，這就對(duì)低時(shí)延提出來(lái)較高要求。沉浸視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、交互協(xié)同三大VR/ AR主要基礎(chǔ)業(yè)務(wù)場(chǎng)景組網(wǎng)方案如圖6、圖7所示。

5G云VR是在5G實(shí)時(shí)超帶寬、低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由VR接入5G網(wǎng)絡(luò)并訪問(wèn)云端服務(wù)器，將內(nèi)容、定位及交互信息實(shí)時(shí)渲染和計(jì)算，并通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)返回一體機(jī)實(shí)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

4 展 望

我國(guó)5G+VR領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系的研制已經(jīng)初步形成，領(lǐng)先于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)創(chuàng)新亦趨于同步。標(biāo)準(zhǔn)深入技術(shù)創(chuàng)新的各個(gè)環(huán)節(jié)，為技術(shù)成果進(jìn)入市場(chǎng)、轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力提供了重要的支撐。為了促進(jìn)5G+VR領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)及規(guī)范化發(fā)展，一方面，積極加速開(kāi)展國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，以標(biāo)準(zhǔn)助推5G+VR產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展；另一方面，與國(guó)際電工委員會(huì)（IEC/TC 110）積極溝通，緊跟國(guó)際動(dòng)態(tài)，以我們的技術(shù)能力帶動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)5G+VR產(chǎn)業(yè)的安全高效發(fā)展。與時(shí)俱進(jìn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)調(diào)發(fā)展，開(kāi)啟我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)化工作蓬勃發(fā)展的新局面。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要[EB/OL].（2021-03-13）[2022-10-30]. http：//www.gov.cn/xinwen/2021-03/13/content_5592681.htm.

[2]國(guó)家廣播電視總局辦公廳.國(guó)家廣播電視總局辦公廳關(guān)于印發(fā)5G高新視頻系列標(biāo)準(zhǔn)體系（2021版）的通知：（廣電辦發(fā)〔2021〕84號(hào)）[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(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)（工信部電子〔2018〕276號(hào)）[Z].

作者簡(jiǎn)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(cè)和標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。

劉穎，工程師， 主要從事相關(guān)產(chǎn)品的檢測(cè)工作。

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

李滟，正高級(jí)工程師，SAC/TC 246委員、SAC/TC 79委員，中國(guó)家用電器研究院檢測(cè)所副所長(zhǎng)兼消費(fèi)電子及EMC檢測(cè)中心部長(zhǎng)，主要從事檢測(cè)管理工作。

王曦，高級(jí)工程師，SAC/TC 79/SC 8委員、SAC/TC 79/SC 9委員，消費(fèi)電子及EMC檢測(cè)中心EMC檢測(cè)部部長(zhǎng)，主要從事檢測(cè)管理工作。

（責(zé)任編輯：張佩玉）