5G+VR领域标准体系的研制与应用

2023-12-14杨楠刘颖徐忻李滟王曦

中国标准化 2023年4期

杨楠刘颖徐忻李滟王曦

摘要：在5G+VR创新驱动发展战略下，标准化与技术创新深入融合。通过制定5G高新互动视频、沉浸式视频、VR视频和云游戏四项标准体系，发挥标准在5G高新视频领域的引领和规范作用，结合VR技术特点，及5R+VR产业应用，赋能VR产业技术升级，推动VR产业高质量创新性发展。

关键词：VR，AR，5G，标准化，VR产业应用

DOI编码：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，数字经济发展飞速，自2019年6月6日工信部发放5G牌照之后，我国加快了5G共建共享，进一步助推了数字化发展，5G技术与VR/AR的结合将促成VR产业爆发式成长。

5G 的eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量大连接）、URLLC（低时延高可靠）三大应用场景，可以很好地支持VR产品形态及服务发展，并有效解决VR产业现有用户的体验问题，将先进科技创新成果融入技术标准，使其成为具有市场应用前景、产业目标导向的科技计划项目的研究目标内容，加大科技计划对产业共性技术标准研制的支持力度。中华人民共和国科学技术部、国家市场监督管理总局、国家标准委发布的《“十三五”技术标准科技创新规划》中指出，推动产业共性技术标准优化升级，开展重要产业领域综合标准化研究，以标准水平引领产业转型升级。其中，产业共性技术标准包括物联网、云计算、大数据、5G、网络安全、新型显示、VR/AR等新一代信息技术标准，电子政务、电子商务、科技服务、标准服务等服务业共性标准。聚焦5G+VR技术发展及产品领域应用，以高标准引领5G+VR产业发展，拉动产业经济，推动数字经济发展。

2 5G+VR标准介绍

2015年，成立了国际电子显示标准化技术委员会（IEC TC110）——“眼戴显示（Eyewear Display）”标准工作组（WG 12）。IEC 63145-20-10是VR/AR第一个国际标准。后续相继制定出IEC 63145-20-20 《眼戴显示—图像质量基本测量方法》，IEC 63145-22-20《眼戴显示—AR特别性能的测量方法》， IEC 63145-40-10《眼戴显示—带传感器的特殊功能评测方法》等国际标准，为VR/ AR产品的功能、性能及舒适性提供了依据。

随着5G和VR的融合发展，国家广播电视总局发布〔2021〕84号文《国家广播电视总局办公厅关于印发5G高新视频系列标准体系（2021版）》[2]，其中包含了互动视频、沉浸式视频、VR视频和云游戏四项标准体系，发挥了在5G高新视频领域的引领和规范作用，推动了VR行业高质量创新性发展。

2.1 5G 高新视频—互动视频标准体系（互联网部分）

互动视频标准体系严格贯彻落实了 5G 发展战略规划，针对 5G 环境下“更高技术格式、更新应用场景、更美视听体验”的高新视频新业态发展需求，从互动视频技术和应用发展的角度出发，全面覆盖互动视频制作传输、质量评测、播放交互等环节，促进互动视频标准化建设和规范化发展。标准体系框架如图1所示。

2.2 5G 高新视频—沉浸式视频标准体系

沉浸式视频标准体系分为基础通用、内容制播、传输分发、终端呈现四大类，共 13 项标准，从沉浸式视频技术和应用发展的角度出发，覆盖沉浸式视频采集、制作、传输、呈现等环节，促进沉浸式视频标准化建设和规范化发展。标准体系框架如图2所示。

2.3 5G 高新视频—VR 视频标准体系

VR 视频标准体系覆盖 VR 视频采集、内容制播、网络与平台传输、终端与呈现和质量评测等环节，从 VR 视频技术和应用发展的角度出发，促进VR视频标准化建设和规范化发展。标准体系框架如图3所示。

2.4 5G 高新视频—云游戏标准体系

云游戏标准体系覆盖云游戏架构、平台、终端、安全、评测等环节，从云游戏技术和应用发展的角度出发，促进云游戏标准化建设和规范化发展。标准体系框架如图4所示。

5G高新视频系列标准适用性更强，相较于国际标准，技术更先进，覆盖技术内容更全面，在我国5G+VR行业更具有可操作性及可依据性。

3 VR技术及应用

3.1 VR技术

虚拟世界是实现元宇宙的主要技术之一。VR/ AR作为元宇宙入口，随着产品技术及产业生态的不断进步，已展现出爆发式增长态势。现在VR行业主要有4种技术：

VR（Vitual Reality虚拟现实），可以360°无死角沉浸于虚拟环境中。

AR（Augmented Reality增强现实），将现实场景和虚拟场景相结合的技术，叠加在虚拟内容的世界，但不能与真实环境交互。

MR（Mix Reality混合现实），VR和AR的结合，简单的MR设备可以识别场景，把模型放在真实环境内，产生新的可视化环境。

XR（Extended Reality 扩展现实），包括VR、AR、MR等多种结合，虚拟和现实结合、可人机交互的环境。以上四种技术随着5G、AI（Artificial Intelligence人工智能）、云计算&边缘计算等技术的不断成熟，在5G网络高带宽、低延时能力支持下，提供云渲染能力，加快VR产业大规模应用进程。

3.2 5G+VR行业领域应用

除了我们熟悉的VR眼镜、VR游戏及VR直播等应用领域，目前VR应用：VR+制造、VR+教育、VR+文化、VR+健康、VR+商贸[3]。

1）VR+制造：应用于AR远程协作、AR作业指导、VR产业结构展示与装配训练、VR/AR/MR专业技能训练、AR产品展示与说明、AR/MR管理可视化、AR辅助设备点检、AR仓库管理、AR品质异常记录、工厂VR漫游管理与逆向控制、远程设计协同、动作追踪与优化，使工业场景应用切实化解生产运维痛苦。

2）VR+教育：应用于K12场景—5G+VR直播课堂、5G+VR实验室、5G+VR心理健康、高等教育场景—5G+Cloud VR情景化教学、5G+Cloud VR虚拟模仿实验教学。区别于传统教育，沉浸式教学体验更加寓教于乐，更生动形象地实操测评系统，丰富细腻的交互模拟，可以给教育带来沉浸感、互动体验，增强教学效果。

3）VR+文化：应用于VR点播直播、VR党建、VR云旅游等，促使VR数字技术、VR数字经济在抗击新冠病毒感染、恢复生产生活方面发挥了重要作用。

4）VR+健康：应用于识别早期阿尔茨海默病症剩过当前标准，准确率高达90%，还可以通过VR识别心理健康并干预，快速识别抑郁状态，评估睡眠质量、自尊水平、焦虑等级和社会支持状态。根据特定情景中，行为与生理等数据的实时监测，利用VR技术系统，便捷、精准地控制和操作虚拟环境的各类变量，实现个体化的精准干预。

5）VR+商贸：应用于5G+Cloud VR沉浸式演讲培训、5G+Cloud VR职业技术&安全教育培训、VR电商、VR云展台、VR广告等，让5G赋能VR助力经济复苏。

3.3 5G助力VR产业

沉浸视频、增强现实、交互协同三大VR/AR主要基础业务场景对网络的大带宽、高速率、低时延的需求极高（见图5），VR/AR发展与5G的大带宽和超低时延息息相关。5G大带宽能够提升全景视频分辨率和码率，从而获得更好的观看体验；除视频外，VR云游戏同样需要大带宽；同时5G大带宽还能提升AR的3D模型实时加载速度，3D模型的精度越高，实时加载需求越高，5G才更能发挥其价值。5G低延时对VR/AR作用体现在对网络时延要求很高。尤其在AR通过网络实时获取必要信息（如生产环境数据、故障处理知道信息等）这种场景下，AR显示内容必须与AR设备中的摄像头同步运行，以避免视觉范围失步现象。通常从视觉移到AR图像反应时间低于20ms，则会有较好的同步性，这就对低时延提出来较高要求。沉浸视频、增强现实、交互协同三大VR/ AR主要基础业务场景组网方案如图6、图7所示。

5G云VR是在5G实时超带宽、低时延网络环境下，由VR接入5G网络并访问云端服务器，将内容、定位及交互信息实时渲染和计算，并通过5G网络返回一体机实时解码呈现在VR上。5G云VR发展如图8所示，依据云游戏标准体系5G云VR内容引入规范、终端接入规范、网络建设规范，统一标准规范促进行业发展。

4 展望

我国5G+VR领域标准体系的研制已经初步形成，领先于国际标准，技术创新亦趋于同步。标准深入技术创新的各个环节，为技术成果进入市场、转化为生产力提供了重要的支撑。为了促进5G+VR领域标准化建设及规范化发展，一方面，积极加速开展国内标准化建设，以标准助推5G+VR产业高质量发展；另一方面，與国际电工委员会（IEC/TC 110）积极沟通，紧跟国际动态，以我们的技术能力带动国际标准，推动5G+VR产业的安全高效发展。与时俱进实现标准化与技术创新的协调发展，开启我国技术创新、标准化工作蓬勃发展的新局面。