測(cè)繪網(wǎng)訊 按照規(guī)劃，2020年5G網(wǎng)絡(luò)將正式商用。5G將提供增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶體驗(yàn)，進(jìn)而催生AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))和VR(虛擬現(xiàn)實(shí))等新一代體驗(yàn)消費(fèi)服務(wù)，AR/VR被認(rèn)為是5G時(shí)代最典型的應(yīng)用之一。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱 AR），是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。這種技術(shù)1990年提出。隨著隨身電子產(chǎn)品CPU運(yùn)算能力的提升，預(yù)期增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途將會(huì)越來(lái)越廣

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門(mén)富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺(jué)感知外，還有聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺(jué)和味覺(jué)等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)、或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來(lái)處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

5G技術(shù)將為AR/VR提供哪些支持？5G時(shí)代，AR/VR體驗(yàn)將迎來(lái)哪些變革，未來(lái)將拓展出哪些值得期待的應(yīng)用場(chǎng)景？提供普適化的AR/VR體驗(yàn)面臨哪些挑戰(zhàn)？帶著這些問(wèn)題，近日記者采訪了北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基礎(chǔ)研究中心副主任、北京市科技新星、博士生導(dǎo)師喬秀全教授。

　　北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基礎(chǔ)研究中心副主任、博士生導(dǎo)師喬秀全教授 新華網(wǎng) 周靖杰 攝

5G技術(shù)為何能引爆AR/VR市場(chǎng)

AR是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)，而VR則是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像，讓用戶基于互聯(lián)網(wǎng)就能沉浸式地體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。

AR/VR的特點(diǎn)是什么？喬秀全的答案是“高帶寬、低延時(shí)、計(jì)算量大”。他解釋說(shuō)，一段幾秒長(zhǎng)的高清全景VR視頻一般可達(dá)幾十兆，甚至上百兆，在現(xiàn)有的網(wǎng)速下，用戶很難用智能手機(jī)流暢觀看；而AR對(duì)實(shí)時(shí)性和計(jì)算的要求更高，需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別和自動(dòng)跟蹤，如果都依賴云服務(wù)器處理，則對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大挑戰(zhàn)。

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下滿足AR/VR所需的業(yè)務(wù)的確存在困難，但進(jìn)入5G時(shí)代，這些局限將被一一破解。

喬秀全指出，5G網(wǎng)絡(luò)具有更高的速率、更寬的帶寬，預(yù)計(jì)5G網(wǎng)速將比4G至少提高10倍，只需要幾秒即可下載一部高清電影，能夠滿足消費(fèi)者對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻等高帶寬、低延時(shí)等更高業(yè)務(wù)體驗(yàn)的需求。

實(shí)際上，5G不僅僅“快”那么簡(jiǎn)單，在5G網(wǎng)絡(luò)的整體設(shè)計(jì)中采用了一些全新的設(shè)計(jì)思路，比如軟件定義網(wǎng)絡(luò) (SDN)、Device-to-Device(D2D)的自組織通信、移動(dòng)邊緣計(jì)算 (MEC)等新技術(shù)。5G之所以能滿足AR/VR高時(shí)延的要求，其實(shí)和移動(dòng)邊緣計(jì)算密不可分。

眾所周知，目前開(kāi)展的AR/VR應(yīng)用大多都是基于APP，實(shí)際上是將一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用模塊裝載在用戶手機(jī)上，可以離線運(yùn)行識(shí)別特定的物體，呈現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的體驗(yàn)效果。這種獨(dú)立APP的模式，雖然計(jì)算和加載等體驗(yàn)效果比較好，但一旦識(shí)別的圖片需要?jiǎng)討B(tài)變化，而且量比較多的時(shí)候，單靠終端就難以應(yīng)對(duì)。另一種是類似支付寶和QQ 等的AR功能的“云+端”模式，終端能處理一部分工作（比如調(diào)用攝像頭掃描、圖像特征點(diǎn)提取等），其他大量的圖像識(shí)別的工作被放到云端服務(wù)器上完成。但這種模式在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中的時(shí)延比較大。

喬秀全認(rèn)為，5G有一個(gè)很好的機(jī)制——移動(dòng)邊緣計(jì)算，針對(duì)時(shí)延要求比較高的AR的計(jì)算，把處理邏輯下沉到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，也就是更靠近用戶的基站附近，當(dāng)用戶一旦發(fā)出請(qǐng)求，基站就能很快把信息處理完，快速傳遞給用戶。另外，5G采用了SDN技術(shù)，它可以根據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求，動(dòng)態(tài)的調(diào)配網(wǎng)絡(luò)資源滿足相應(yīng)需求。

當(dāng)時(shí)延難題被攻克，另一個(gè)一直困擾用戶體驗(yàn)的難題——眩暈也會(huì)得到緩解。

“眩暈一定程度上是因?yàn)闀r(shí)延，就是當(dāng)VR體驗(yàn)者做出動(dòng)作，整個(gè)系統(tǒng)從監(jiān)測(cè)動(dòng)作到將運(yùn)動(dòng)反映到VR視野中會(huì)有一定的延遲滯后，觀眾就會(huì)感到暈。”喬秀全解釋說(shuō)，5G時(shí)延極短，所以會(huì)減輕由時(shí)延帶來(lái)的眩暈感，而如果是需要聯(lián)網(wǎng)的VR，那就更需要用到5G高速的數(shù)據(jù)傳輸特性。

　　北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基礎(chǔ)研究中心副主任、博士生導(dǎo)師喬秀全教授 新華網(wǎng) 周靖杰 攝

有哪些應(yīng)用場(chǎng)景在5G時(shí)代將成現(xiàn)實(shí)

目前，受制于專業(yè)硬件和通信網(wǎng)絡(luò)，AR/VR更多是被應(yīng)用到垂直行業(yè)(如游戲行業(yè))和一些特定場(chǎng)合(如展覽館、展示會(huì))，也就是在相對(duì)靜止的情況下進(jìn)行離線體驗(yàn)。

喬秀全認(rèn)為，隨著5G高帶寬、低延時(shí)時(shí)代的到來(lái)，將促使更多在線聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)場(chǎng)合下的AR/VR應(yīng)用的涌現(xiàn)。

比如，基于AR的車載導(dǎo)航，將實(shí)際路況和導(dǎo)航信息實(shí)時(shí)高速的無(wú)縫融合在一起并呈現(xiàn)在前擋風(fēng)玻璃上，駕駛員可以獲得更好的導(dǎo)航服務(wù)體驗(yàn)，大大提升行駛的安全性。AR/VR會(huì)讓廣告不再僅僅只是屏幕上的一個(gè)視頻或者一個(gè)圖片，而更像是一種客戶體驗(yàn)，這將幫助潛在客戶更好的體驗(yàn)到廣告中的產(chǎn)品或者服務(wù)。此外，還可以基于AR/VR開(kāi)展實(shí)時(shí)性要求非常高的一些操作和控制，比如遠(yuǎn)程手術(shù)、宇航器的遠(yuǎn)程控制等。另外，隨著5G的部署，基于AR/VR的電視直播、音樂(lè)會(huì)直播、電影行業(yè)將會(huì)逐漸普及。

除了商用領(lǐng)域，未來(lái)我們的日常生活也會(huì)處處體現(xiàn)AR/VR的影子。喬秀全非常看好AR/VR在5G時(shí)代的發(fā)展前景，“因?yàn)樗?jiàn)即所得，它把我們的眼界打開(kāi)了，它將開(kāi)啟一個(gè)全新的時(shí)代。”

5G讓移動(dòng)更加便捷，基于移動(dòng)化的AR應(yīng)用場(chǎng)景將更加豐富。比如走進(jìn)植物園，遇到不認(rèn)識(shí)的花朵，只要用手機(jī)對(duì)準(zhǔn)實(shí)物，用攝像頭掃描一下，與之相關(guān)的所有信息就會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)。以后戴上虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，就可以在家里練習(xí)開(kāi)車，而不必像現(xiàn)在這樣去駕校學(xué)習(xí)。另外，孩子在輔導(dǎo)班學(xué)習(xí)，家長(zhǎng)一般也得陪著去，以后可以利用AR/VR在線上課，讓學(xué)生在家里就如同置身于實(shí)際課堂中。

“5G能夠給我們帶來(lái)很多不同的業(yè)務(wù)體驗(yàn)形式和技術(shù)上的保障，從不同角度支撐高寬帶、低延時(shí)和計(jì)算密集型業(yè)務(wù)的開(kāi)展。”喬秀全說(shuō)，到2020年5G正式商用之際，AR/VR體驗(yàn)將成為市場(chǎng)主流。

他認(rèn)為，當(dāng)前AR/VR技術(shù)開(kāi)發(fā)、軟硬件平臺(tái)建設(shè)能夠跟得上5G時(shí)代的步伐，大量的中小企業(yè)、創(chuàng)業(yè)者從事著應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作，并且有很多創(chuàng)新想法。

　　北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基礎(chǔ)研究中心副主任、博士生導(dǎo)師喬秀全教授 新華網(wǎng) 周靖杰 攝

打造基于移動(dòng)終端的輕量級(jí)、普適化體驗(yàn)

為什么AR/VR雖然概念火熱，但應(yīng)用的場(chǎng)景卻還不是特別多，無(wú)法大規(guī)模、普適化的推廣應(yīng)用起來(lái)？實(shí)際上和軟硬件支撐不到位有關(guān)系。

當(dāng)前的AR/VR體驗(yàn)需要密集型計(jì)算、高性能的服務(wù)器在后臺(tái)支撐，設(shè)備需要用線連接，用戶還要再戴上一個(gè)頭戴式顯示器，實(shí)際上用戶體驗(yàn)并不好。因此，喬秀全認(rèn)為，設(shè)備的便捷化和輕量化是必然趨勢(shì)，未來(lái)智能手機(jī)將是很好的承載AR/VR體驗(yàn)的終端設(shè)備。用戶只要拿上一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)連接的手機(jī)，就能實(shí)現(xiàn)快速的內(nèi)容下載、快速的圖像識(shí)別計(jì)算、實(shí)時(shí)跟蹤和動(dòng)態(tài)渲染，就能把現(xiàn)實(shí)世界和物理世界無(wú)縫的整合在一起，所以以后基于移動(dòng)終端的AR/VR市場(chǎng)巨大。

要滿足用戶的便捷性、普適性、大眾化需求，讓AR/VR不再是一個(gè)高冷的技術(shù)，那么一個(gè)首要的前提是智能設(shè)備需要嵌入AR/VR功能。

喬秀全預(yù)測(cè)，以后用戶手機(jī)中的相機(jī)應(yīng)用也能成為AR/VR的入口，把相機(jī)對(duì)準(zhǔn)特定的物體或景點(diǎn)，它就能提示出一些用戶互動(dòng)信息。不僅如此，家庭攝像頭、街頭部署的攝像頭、手機(jī)攝像頭、智能眼鏡等都會(huì)逐步演變成能夠拍攝360度全景視頻的設(shè)備。

設(shè)備趨向便捷、輕量、普適化，其實(shí)也打開(kāi)了AR/VR內(nèi)容創(chuàng)作的大門(mén)。當(dāng)前，內(nèi)容正嚴(yán)重制約AR/VR的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，但隨著軟硬件技術(shù)的進(jìn)步，UGC(用戶生成內(nèi)容)的模式也會(huì)在AR/VR行業(yè)上演。

“以后我們的手機(jī)就能做為VR的全景拍攝平臺(tái)，手機(jī)也有前后攝像頭，利用特殊的技術(shù)手段，也能覆蓋360度。”喬秀全認(rèn)為，要讓普通網(wǎng)民和用戶來(lái)生成內(nèi)容，這樣市場(chǎng)才能做大，內(nèi)容才能豐富起來(lái)。

　　北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基礎(chǔ)研究中心副主任、博士生導(dǎo)師喬秀全教授 新華網(wǎng) 周靖杰 攝

解決跨平臺(tái)、普適性行業(yè)難題

目前，移動(dòng)端的AR/VR應(yīng)用大多依托于APP，其最大的缺陷在于封閉性，難以跨平臺(tái)的提供應(yīng)用，無(wú)法觸及更多受眾群體。

因此，喬秀全認(rèn)為，需要提供一種輕量級(jí)、跨平臺(tái)的AR/VR應(yīng)用解決方案，使得用戶不需要下載專門(mén)的APP，就可以獲得AR/VR體驗(yàn)，從而推動(dòng)基于移動(dòng)智能終端的AR/VR的普適化應(yīng)用。

Web由于具有天然的跨平臺(tái)性，用戶只需通過(guò)通用的Web瀏覽器就可以體驗(yàn)AR/VR的效果，因此，基于Web的AR/VR技術(shù)開(kāi)始逐漸萌芽。近兩年，各大瀏覽器廠商積極響應(yīng)新變化，在瀏覽器里提供AR/VR的功能，為解決AR/VR跨平臺(tái)、普適性應(yīng)用難題提供了一種新的方向和可能。

最近，喬秀全和團(tuán)隊(duì)成員在Web AR方面取得新突破，首次成功研制了一套完整的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于移動(dòng)智能終端瀏覽器(HTML5)的、能夠支持自然圖片和實(shí)物識(shí)別功能的Web增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)�；赪eb AR技術(shù)，可以利用網(wǎng)頁(yè)超鏈接機(jī)制，將AR的功能很方便的嵌入到各種Web網(wǎng)頁(yè)中，讓用戶不再受限于專門(mén)APP就能實(shí)現(xiàn)AR體驗(yàn)，擴(kuò)大了受眾面，便于傳播。

這也就意味著，如果智能手機(jī)將來(lái)也能夠拍攝360度全景相片和視頻的話，這時(shí)候利用WEB VR技術(shù)就能實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)，那么在朋友圈里我們就能看到朋友們上傳的各種VR內(nèi)容，產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。利用Web AR技術(shù)，看到好玩的AR廣告營(yíng)銷活動(dòng)，也可以迅速的轉(zhuǎn)發(fā)到朋友圈，供其他好友參與體驗(yàn)，而不需要下載專門(mén)的APP。

當(dāng)然，在這一切美好的愿景成為現(xiàn)實(shí)之前，我們急需開(kāi)展的一項(xiàng)工作就是標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一個(gè)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要，是打造一個(gè)互聯(lián)互通、健康發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈的最重要手段。

喬秀全舉例說(shuō)，比如現(xiàn)在有的手機(jī)不支持從瀏覽器調(diào)用攝像頭，那么就無(wú)法開(kāi)展基于Web的AR應(yīng)用。“AR/VR需要國(guó)家下大力氣統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有了標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容和平臺(tái)才能兼容，設(shè)備之間也才能互聯(lián)互通，行業(yè)才能健康得發(fā)展起來(lái)。”

當(dāng)前，AR/VR處于起步階段，技術(shù)尚未達(dá)到完全成熟，相信隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)，特別是未來(lái)有了5G技術(shù)的支撐，AR/VR會(huì)向我們展現(xiàn)出它美好的發(fā)展前景。（測(cè)繪網(wǎng) 小會(huì)）