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中国信通院解读《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》

2018-12-27 23:11来源:中国信通院
导读:《指导意见》通过强化政策引导与支持,旨在促进我国虚拟现实关键技术与产业生态的健康发展。

虚拟现实是具有颠覆性的新一代信息技术,具有产业潜力大、技术跨度大、应用空间广的发展特点,作为新一代人机交互平台,虚拟现实聚焦身临其境的沉浸体验,强调用户连接交互深度,对人类认识世界、改造世界的方式方法带来重大变革。近期工业和信息化部印发了《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》(以下简称《指导意见》),旨在推动虚拟现实与实体经济的深度融合,为我国经济社会发展提供新动能。

一、对指导意见发布背景的理解

习近平总书记在2018年世界VR产业大会开幕式时发来贺电指出,新一轮科技革命和产业变革正在蓬勃发展,虚拟现实技术逐步走向成熟,拓展了人类感知能力,改变了产品形态和服务模式。中国正致力于实现高质量发展,推动新技术、新产品、新业态、新模式在各领域广泛应用。这为我国发展虚拟现实产业指明了方向,提出了新要求。

当前,全球虚拟现实产业正从起步培育期向快速发展期迈进,我国面临同步参与国际技术产业创新的难得机遇,但也存在关键技术和高端产品供给不足、内容与服务较为匮乏、创新支撑体系不健全、应用生态不完善等问题。因此,《指导意见》通过强化政策引导与支持,旨在促进我国虚拟现实关键技术与产业生态的健康发展。

二、对指导意见主要内容的理解

推动虚拟现实产业发展,重点在于突破关键核心技术、丰富产品有效供给、推进重点行业应用、建设公共平台、构建标准规范体系和增强安全保障能力六大方面,为突出重点,《指导意见》对虚拟现实关键技术与重点产品等发展方向进行了进一步说明。

在产业界定方面,《指导意见》统一了业界对虚拟现实的概念认知。狭义来看,虚拟现实(VR)与增强现实(AR)彼此独立,现阶段两者在关键器件、终端形态、应用领域上存在差异,VR通过隔绝式的视觉、音频和交互内容带来沉浸感体验,侧重于游戏、视频、直播与社交等大众市场,AR强调虚拟信息与现实环境的无缝融合,侧重于日常信息提示和工业、军事等垂直应用。广义来看,VR包含AR,且两者可以实现不同程度的混合现实(MR)。随着技术与产业的不断发展,未来VR与AR终端将由分立走向融合,两者呈现“在山脚分手,在山顶汇合”的态势,《指导意见》所采用广义界定方式契合这一发展趋势。

在关键技术方面,《指导意见》提出要发展近眼显示、渲染处理、感知交互、内容制作等技术领域,并列出了面向虚拟现实领域、具有针对性与前瞻性的技术方向。对于近眼显示,快速响应液晶屏(<5ms)、AMOLED(<1000ppi)与OLEDoS(3000ppi)技术均为成熟的可量产屏幕技术,近年内依然是虚拟现实的主流显示器件。预计未来五年,水平视场角有望由100-120度升至140度,单眼分辨率由1.5K-2K升至3K-4K水平,即单眼PPD约由15升至30。此外,从人眼双目视觉特性看,潜在眩晕感源自多个方面,如①纱窗、拖尾、闪烁等过低的画面质量引发的视觉疲劳,②视觉与听觉、触觉、前庭系统等其他感官通道的冲突,③辐辏调节冲突(辐合调节冲突,Vergence Accommodation Conflict,VAC)。目前,对于上述前两类问题,业界已有可量产的解决方案,然而,针对第三类挑战的产业实践几近空白。2018年Oculus研发出采用可变焦显示技术(Vari-Focal)的原型机Half Dome、Magic Leap采用多焦面显示(Multi-Focal)的Magic Leap One旨在解决VAC;对于渲染处理,当前面临着“小马拉大车,既要马儿吃得少,又要跑得快”的技术挑战,即虚拟现实强交互业务的渲染负载数倍于传统主流游戏,MTP时延要求控制在20ms以内,且须兼顾移动平台固有的功耗约束。虽然可以通过堆叠算力来提高渲染质量,但这一不具备成本经济性的技术路线将迟滞虚拟现实产业发展。目前,业界聚焦注视点渲染(视网膜渲染,Foveated Rendering)、(混合)云渲染、新一代图形接口(如Vulkan等)、渲染专用硬加速芯片(异构渲染)等热点领域,旨在探索端云协同、软硬耦合的精细化渲染之路。其中,注视点渲染旨在显著降低GPU渲染负载,现已成为研发力量重兵集结的必争之地。云渲染旨在帮助用户在低配头显上实现渲染能力更强的PC级虚拟现实沉浸体验,由于该技术采用云端渲染处理、终端交互呈现的技术架构,对于虚拟现实这一时延敏感型业务,研究重点在于GPU计算资源共享以及如何在云端与本地协同拆分虚拟现实渲染任务流。渲染专用硬加速芯片旨在优化渲染时延,降低渲染功耗,即为避免与内容渲染竞争CPU、GPU资源,可将虚拟现实渲染处理中的光学畸变与色散校正从GPU卸载至相关协处理器;对于感知交互,通过提高视觉、触觉、听觉等多感官通道的一致性体验,以及环境理解的准确程度,实现虚拟现实“感”、“知”能力的持续进化。当前,由内向外的空间位姿跟踪(Inside-out)已取代由外向内(Outside-in)的技术路线,成为主流定位跟踪技术,且精密度与准确度向毫米级、更高鲁棒性方向发展。眼球追踪成为业界重兵投入、产业化进程加速的技术领域,除眼动控制可用于内容交互设计创新、用户兴趣点分析外,该技术与其他关键领域的融合创新趋势日益显著,如在近眼显示与渲染处理领域,眼球追踪+变焦显示+注视点渲染的技术组合,可实现基于GPU渲染的画面局部模糊,兼顾渲染负载优化,解决了VAC冲突这一重要技术痛点。对于内容制作,虚拟现实契合时下新媒体所追求视觉沉浸感与用户交互性的发展趋势,并在采、编、播环节注入了创新活力。在内容采集方面,全景相机发展呈两极化演变态势,一方面为方便更多UGC快速便捷的制作虚拟现实内容,会朝着小型化、易用化、多功能、机内拼接、降低成本方向发展。另一方面为满足高端PGC生产高质量视频内容,更高分辨率(12K)、自由度、更多视频格式与斯坦尼康等拍摄辅助器材支持成为又一发展路线。在内容播放方面,如何提升高质量虚拟现实内容数量,降低内容开发门槛,加速内容生产流程成为推动虚拟现实由小众市场向大众普及的当务之急。为了应对虚拟现实内容匮乏、“有车没油”的发展痛点,内容制作与特定平台解耦成为加速生态发展的重要趋势,如内容跨多品牌终端平台、跨PC与虚拟现实开发软件、跨体验环境等发展路径。

在产业生态方面,《指导意见》提出了要加快虚拟现实整机设备、感知交互设备、内容采集制作设备、开发工具软件、行业解决方案、内容和应用分发平台的研发及产业化,同时对规模化应用程度较低这一产业现状,提出发展虚拟现实网络分发和应用服务聚合平台(Cloud VR)等创新尝试,旨在丰富虚拟现实产品的有效供给。目前,VR用户体验与终端成本的平衡是目前影响产业发展的关键问题。低成本终端有助于提升VR普及率,但有限的硬件配置也限制了用户体验,影响了消费者对VR的持续使用和真正接纳。Cloud VR这一产业化、规模化与平台化的创新探索将云计算的理念及技术引入到虚拟现实中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备,实现业务内容上云、渲染上云。其中,渲染上云是指将计算复杂度高的渲染设置在云端处理,使终端容易以轻量的方式和较低的消费成本被用户所接受。内容上云是指计算机图形渲染移到云上后,内容以视频流的方式通过网络推向用户,借助网络的Wi-Fi和5G技术,实现终端无绳化、移动化。

在推进措施方面,《指导意见》坚持问题导向、目标引领,提出了发展虚拟现实产业的着力方向。目前,我国虚拟现实产业发展存在如下发展挑战,一是虚拟现实技术研发缺乏针对性与原创性,对关键技术产业化进程敏感性不强。由于虚拟现实与手机产业链参与主体相近,业者通常参考手机产业较为成熟的发展思路。部分企业简单裁剪移植手机解决方案,缺乏针对感知交互、近眼显示、渲染处理等虚拟现实技术特性的研究,且研发模式以对国外标杆的技术跟随为主。此外,多数虚拟现实企业存在以技术方案作为技术趋势的问题,片面追求单一性能参数,缺少对重点发展路径的投入储备与技术产业化进程的前瞻预判,致使企业发展容易受到短期市场环境波动的冲击。二是缺少富于产业影响力的优质内容供给平台,产业融合创新程度不足。内容匮乏是虚拟现实产业发展初期的必然问题,如何尽快缩短这一“有车没油”的发展阶段成为当前要务。在国外ICT巨头平台化策略引导下,众多中小企业围绕虚拟现实产业链特定重点领域进行软硬适配的内容生产,研发并利用各类平台化开发工具,加速制作流程,提高内容质量,降低开发门槛。相比之下,我国虚拟现实生态圈呈现各自为战、小而散的现状态势,协同化的产业雁阵尚待成型,集约化的平台能力尚待提高,差异化、特色化的发展定位尚须明确。此外,我国虚拟现实产业发展存在就事论事的发展定势,与5G、人工智能、工业互联网、新媒体等重大领域的融合创新程度有待增强。三是应用推广以展厅观摩式为主,示范辐射能力不高。部分虚拟现实应用示范停留在“看上去很美”的状况,即缺少规模化应用,内容雷同程度较高,这影响了最终用户的买单意愿。针对上述发展现状,《指导意见》提出以产业政策为指导,以优化投融资环境为支撑,以推进试点示范应用为抓手,以建设产业发展基地为载体,以强化产业品牌筑造为主线,依托专业人才、行业组织与国际合作,突破业界惯有展厅级、孤岛式、小众性、雷同化的虚拟现实发展瓶颈,坚持走群众路线,强化技术预研与趋势预判,提高创新资源利用效率,探索具备落地潜力的解决方案,推动产业集聚融合,深化发展支撑环境,实现产业级、网联式、规模性、差异化的虚拟现实普及之路。  

注:针对指导意见中涉及的近眼显示、感知交互、渲染处理、内容制作等关键领域,在工业和信息化部电子信息司的指导下,中国信通院联合华为、京东方等产业伙伴开展了虚拟现实技术路线及产业趋势研究,形成了《虚拟(增强)现实白皮书2018》,拟于2019年1月23日在福建云VR产业峰会期间发布。

更多会议信息请联系宫政gongzheng@caict.ac.cn

作者简介 

陈曦:就职于中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所。chenxi1@caict.ac.cn。

宫政:就职于中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所。gongzheng@caict.ac.cn。

郭英男:就职于中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所。guoyingnan@caict.ac.cn。

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关键词 :
信通院 虚拟现实
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