发布于：2016/5/27 0:00:00 | 881 次阅读
虚拟现实的概念诞生于20世纪60年代，指借助计算机系统及传感器技术生成三维环境，创造出一种崭新的人机交互方式，通过调动用户各种感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉等)，来享受更加真实的、身临其境的体验，主要包括虚拟现实(VR)和增强现实(AR)。
自2010年以来，我院围绕3D立体显示、计算机图形、图像处理等方面开展了大量研究，形成了一定的研究成果。针对当前沉浸感、交互感更强的虚拟现实技术，我们也进行了深入研究，认为标准化将是推动虚拟现实产业发展的重要手段。
一、虚拟现实产业及标准化基本情况
(一)我国虚拟现实产业发展情况
我国从20世纪90年代起开始重视虚拟现实技术的研究和应用，由于技术和成本的限制，主要应用对象为军用和商用，适用于普通消费者的产品近年来才随着芯片、显示、人机交互技术的发展，逐步进入市场。
目前，我国虚拟现实企业主要分为两大类别。一是成熟行业依据传统软硬件优势向虚拟现实领域渗透。包括智能手机及其他硬件厂商，大多从硬件布局。比如，联想与蚁视合作研发的便携式设备乐檬蚁视虚拟现实眼镜;魅族与拓视科技开展合作，推出手机虚拟现实头盔。游戏、动漫制作厂商或视频发布平台，大多从软件和内容层面切入。2016年，爱奇艺宣布将发布一款非商用的虚拟现实应用，目前已经和一些虚拟现实厂商做了初步适配，优酷土豆集团也宣布了虚拟现实平台，将正式启动虚拟现实内容的制作。
二是新型虚拟现实产业公司，包括生态型平台型公司和初创型公司。该类型企业在硬件、平台、内容、生态等领域进行一系列布局，以互联网厂商为领头羊。如腾讯、暴风科技、乐视网。
(二)国外虚拟现实产业发展情况
20世纪90年代，国外相关企业围绕虚拟现实技术，研发了一系列游戏应用，但由于技术原因，未能形成较好的用户体验。2014年，Facebook以20亿美元收购Oculus后，类似的虚拟现实热再次袭来。在过去两年中，虚拟现实/增强现实领域共进行了225笔风险投资，投资额达到了35亿美元。
与90年代的失败相比，当前计算机的运算能力得到了极大增强，一定程度上提升了渲染虚拟现实世界的能力。当前的技术已经解决了90年代的许多局限。也正因如此，一些大型科技公司逐步参与其中。Oculus首席科学家迈克尔?阿布拉什(Michael Abrash)表示，公司仍在继续研发触觉、视觉显示、音频和追踪等方面的技术。这意味着2016年发布的虚拟现实/增强现实产品将开始解决上述问题，并且在未来三五年里还会持续改善。
(三)虚拟现实标准化进展
国际标准化方面，目前已经开展相关标准化活动的有ISO/IEC JTC1/SC24(国际标准化组织/国际电工委员会第1联合技术委员会第24分委会：计算机图形、图像处理和环境数据表示)以及ISO/IEC JTC1/SC29(国际标准化组织/国际电工委员会第1联合技术委员会第29分委会：音频、图像、多媒体和超媒体信息)，SC 24和SC 29建立了联合工作机制，共同推动增强现实连续统一体概念及参考模型的、相关标准。
此外，也有一些非官方组织在考虑虚拟现实的标准化问题，英国数字媒体技术革新合作中心DTG(Digital TV Group)的CEO日前表示，该组织将考虑推进虚拟现实的标准化，多位资深业界高管向他表示热切希望启动虚拟现实技术的标准化。DTG已发布了一份有关虚拟现实的白皮书，计划在2016年开展进一步的研究。
国内标准化方面，AVS标准工作组已启动虚拟现实音视频编解码技术研发，就虚拟现实内容表示、虚拟现实内容生成与制作、虚拟现实内容编码、虚拟现实交互、虚拟现实内容存储、虚拟现实内容分发和虚拟现实显示等关键技术进行探讨。
同时，中国电子技术标准化研究院也就虚拟现实标准化工作进行了大量研究，对虚拟现实/增强现实产品在功能、性能、互通性等方面的标准化工作进行了梳理，发布了《虚拟现实产业发展白皮书》，并启动了VR/AR国家及行业标准征集活动。
二、关于虚拟现实产业的几个判断
(一)虚拟现实是提升消费电子供给水平的重要途径
供给侧改革是通过提升产品供给的质量、品牌和服务，提高产品的供给水平，增强产业竞争力，激发消费需求。在移动互联网、集成电路等产业的推动下，手机等传统终端信息呈现方式、效果和用户体验，难以满足社交、娱乐等领域更高的消费需求，消费者希望终端用户体验更加丰富，需要终端通过数字化方式，呈现更多物理世界的信息，并在终端上予以呈现。
虚拟现实技术通过沉浸、交互和构想的特性，能够高地对现实世界或假想世界的对象进行模拟与表现,辅助用户进行各种分析,满足了消费者对终端的更高消费需求。当前，谷歌、宏达、三星等企业纷纷推出了相关产品，企图占领虚拟现实领域产业的制高点。
加快培育我国自主虚拟现实产业发展，打造内容、芯片、关键器件、应用程序、示范推广等全产业链生态体系，将提升我消费类电子终端供给水平，提升产业链结构和产业地位，增强品牌话语权，极大满足我国消费者在未来终端的消费需求，是电子信息制造业供给侧改革的重要手段之一。
(二)虚拟现实是信息消费发展的重要方向
为加快我国信息消费产业发展，2013年国务院印发实施了《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》(国发[2013]32号)。同时，《关于积极发挥新消费引领作用加快培育形成新供给新动力的指导意见》(国发[2015]66号)中也将信息消费列为六大消费领域之一。加快促进信息消费，能够有效拉动需求，催生新的经济增长点，促进消费升级、产业转型和民生改善，消费类电子终端是信息消费的重要组成部分。
近年来，手机、电视、电脑等传统消费类电子终端渗透率已接近饱和，产品增长速度日趋放缓，颠覆式的服务模式创新难以出现，对“十三五”期间信息消费产业发展带来了一定的不确定性因素。虚拟现实技术是新一代信息技术的综合集成，以头盔、眼镜、全息投影系统、虚拟生活场景等为代表的典型产品，内容服务、线下体验、线上线下结合等创新服务模式，将广泛应用于生活、公共安全、工业设计、医学、规划、交通和文化教育等行业和领域。由虚拟现实产品和服务带动的信息消费规模，将是继智能电视、智能手机、平板电脑等产品之后，“十三五”期间消费类电子产品的主要增长动力，是信息消费发展的重要方向之一。
(三)虚拟现实是信息产业领域重大发展机遇
虚拟现实带来的不仅是显示方式和视觉体验的巨大进步，还将通过与互联网、物联网的结合，彻底改变人们的生活与交流方式，以基于大数据的应用彻底改变信息采集与反馈的模式，其影响可能不亚于手机终端和社交软件的广泛普及与使用。
可以预见在今后几年内，高沉浸、虚实融合的社交网络将会强势入侵到普通人的生活，而人们也将会像依赖“网络视频”或“微信”一样无法离开虚拟现实技术构建的世界。
虚拟现实不仅是一种实体的信息消费电子产品，而更是一种重要的文化生活服务的内容入口，其在消费者物质世界和精神世界的重要影响力不言而喻。
近年来，在我国高校、科研机构和企业的共同努力下，我国在虚拟现实显示设备、虚拟场景绘制引擎、增强现实场景呈现、以及新型人机交互等技术领域不断取得技术突破并积累知识产权，取得了大量科研成果，并且一批国内虚拟现实消费电子产品已经推出上市，吸引公众的高度关注，获得大量的用户体验反馈，虽然我国技术和产品总体与发达国家仍存在差距，但可以说我国与发达国家共同处于虚拟现实产业发展的起步阶段。
(四)虚拟现实正处于市场爆发前夕
随着移动智能设备的普及和增长趋缓，消费电子市场急于开拓新的消费点和增长点。
以移动互联网、大数据和云计算等为基础的社交化网络的发展已经极大地改变了社会的面貌和人们的生活方式，而以高沉浸、多感知为体验特征的虚拟现实正是下一代社交化网络的重要形式。
按照Digi-Capital预测，虚拟现实硬件和软件市场潜力将达到 1500亿美元规模，预计未来5年复合增长率超过100%。2015年以来，我国投入与虚拟现实领域的企业大幅增加，出现全新的企业和个人应用市场，我们相信虚拟现实有望成为下一个千亿元级的产业，可能作为一种新型消费电子产品产生划时代意义。
目前国内的虚拟现实产业还处于起步期，大部分国际厂商及其产品未启动布局中国市场，国内厂商有市场先发优势，在资本的推动下，将会有越来越多的企业涉足虚拟现实领域，大量头戴眼镜盒子、外接式头戴显示器等虚拟现实设备将进一步向消费级市场拓展，中国虚拟现实的市场规模将逐渐迎来爆发。
三、虚拟现实标准化需求
作为信息产业领域新技术典型代表，技术发展快，技术体系、解决方案也很多，应用需求存在差异，现有标准体系未能体现虚拟现实新的技术特点和应用模式，导致虚拟现实设备和内容生成兼容性不高，阻碍了技术的应用普及。亟须加强标准化顶层设计，研究新的标准体系，以满足虚拟现实发展需求，主要体现在以下方面：
(一)内容制作解决方案需增强通用性以降低内容成本。
内容决定了虚拟现实产品的应用范围和领域，是虚拟现实产业链中的重要一环。目前，由于内容制作解决方案通用性较差，导致内容制作成本偏高。一是用于拍摄的虚拟现实摄录设备，由于数据格式、画面拼接、接口等技术不一致，通用性较差。二是数据建模平台兼容性不强。各厂商针对内容制作的引擎、开发环境，以私有化解决方案为主，同硬件间的匹配程度、内容生成后的通用性较差。通过标准化手段解决内容制作过程中的兼容性问题，将大大降低内容制作成本，加快虚拟现实普及应用。
(二)现有音视频编解码体系需改进提升以满足沉浸式体验。
虚拟现实要求以影像的形式模拟现实世界视觉信息，提供多视角、多维度的沉浸式视频内容，同时也要实现全景音的音频功能。
为保证音视频内容编解码效果，满足当前网络带宽下的传输需求，虚拟现实音视频的要求有：视频分辨率进一步提升(至少4K×2K);更多声道(7.1、10.1及以上)的声场还原技术;音视频压缩效率进一步提高，减少画面冗余的同时，尽可能的保留更多的画面细节;多画面的视频拼接技术进一步加强。
当前的音视频编解码标准均不能满足需求，急切需要新的音视频编解码技术，保障成像和压缩质量的同时，减少虚拟现实音视频节目数据量。
(三)软件开发套件(SDK)解决方案需增强兼容性以降低软件开发成本。
当前，相关企业围绕虚拟现实应用，发布了相关软件开发环境解决方案，推动软件研发工作，如腾讯、爱奇艺、乐视、谷歌、雷蛇、Unity等。目前，各企业发布的解决方案，在图像渲染、人机交互、用户接口、数据库、物理引擎等方面均采用不同的实现模型，兼容性较差。为此，软件研发过程中，需要适配相应的SDK，也要兼容不同的硬件解决方案。加强SDK的标准化工作，将减少软件开发者的二次开发，为软件开发节省大量的人力和时间成本。
(四)重点终端产品性能指标需统一以进一步规范提升产品性能。
国内外厂商面向消费级虚拟现实市场，发布了相关终端产品，包括独立头盔、手机显示类头盔、沉浸式投影、增强现实眼镜等产品。
总体来看，现有虚拟现实产品软硬件质量表现不一，反映在用户体验方面的沉浸感、交互性和想象性差距较大，部分实现全景视频，甚至3D效果的产品，也冠以虚拟现实产品。由于缺乏评价的方法和依据，导致虚拟现实终端产品市场秩序较为混乱。亟须加强虚拟现实终端产品性能和评价技术研究，制定相关技术规范和主客观测试方法要求，推动虚拟现实终端产品市场健康有序发展。
四、标准化助推虚拟现实产业发展
虚拟现实发展到今天，已向消费级市场快速渗透，我们要鼓励虚拟现实新技术、新产品发展的同时，也要加强对相关技术和产品的引导，以标准化为手段，提升虚拟现实产品有效供给水平，使虚拟现实产业从跟随到并行再到领跑。
(一)以综合标准化为目标加强顶层设计。依据虚拟现实产业链特点，加强内容制作、数据建模、呈现和传感交互等领域的综合标准化研究，增强产业链各环节的协同发展能力，绘制技术标准实施路线图，明确“十三五”期间虚拟现实技术标准路径，全面提升我国虚拟现实标准化水平。
(二)以重点标准规范研制为抓手满足产业发展需求。结合行业发展现状，布局研究一批行业急需、市场急用的标准，按照成熟一批、研制一批的原则，在基础、编码及数据格式、软件开发、应用服务、终端性能及测量方法等领域，围绕术语、参考模型、数据分类、音视频编解码、交换和应用格式、场景表示方法和访问接口、应用程序和设备接口、头盔性能分级及评测、内容分级及评测等关键环节，率先开展标准研制工作。
(三)以标准和产业互动为基础提高发展质量。加强重点行业/国家标准同产业的互动，提升标准应用水平。一是开门制定标准规范。联合虚拟现实相关企业共同开展标准研制，结合行业发展实际情况，研究提出标准具体参数指标。二是加强重点标准行业应用。鼓励相关企业结合实际情况，推动基于行业/国家标准的产品研制，在体育直播、游戏娱乐、远程教育、虚拟乐园等领域开展应用。
(四)以标准符合性测试为手段增加产品有效供给。针对当前虚拟现实概念不清晰、产品良莠不齐的情况，着力研究评价不同等级产品的性能、体验差异。开展标准符合性测试研究，加强面向虚拟现实领域的音视频主客观评价测试技术研发，建立标准符合性测试平台，引导消费者选择高质量、高性能、高体验的虚拟现实产品，减少低端、无效的供给，从而吸引虚拟现实厂商提供更多高端产品。
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