一、5G有望助力突破AR/VR發(fā)展制約因素
VR:虛擬現(xiàn)實技術(shù),提供真實世界的數(shù)字化再現(xiàn),往往通過頭戴式顯示器獲得。與之有關(guān)的場景主要有游戲、娛樂、訓(xùn)練、教育、治療等。
AR:增強現(xiàn)實技術(shù),在現(xiàn)實世界基礎(chǔ)上疊加提供虛擬元素,將數(shù)字元素與現(xiàn)實世界混合以提升沉浸式體驗,與之有關(guān)的場景主要有醫(yī)療、教育、商務(wù)和安防等。
AR/VR的主要技術(shù)架構(gòu)為近眼顯示、感知交互、網(wǎng)絡(luò)傳輸、渲染處理與內(nèi)容制作五類。目前VR/AR技術(shù)尚處于部分沉浸階段,只有實現(xiàn)這五大技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)突破,才可以實現(xiàn)深度直至完全沉浸。
虛擬現(xiàn)實沉浸體驗階梯
數(shù)據(jù)來源:公共資料整理
相關(guān)報告:智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國AR/VR行業(yè)市場前景規(guī)劃及銷售渠道分析報告》
渲染處理:痛點在于渲染能力的缺乏無法滿足用戶較高的體驗需求。1)渲染負載要求高,部分沉浸要求渲染負載達到4k超高清電視每秒像素吞吐量,而完全沉浸級則需要再提高五十至數(shù)十萬倍。2)時延要求高,需要及時反饋,目前虛擬現(xiàn)實MTP時延要求低于20ms。3)需要通過注視點渲染、深度學(xué)習(xí)渲染與混合云渲染等技術(shù)提升精細化渲染質(zhì)量。
虛擬現(xiàn)實與傳統(tǒng)內(nèi)容的渲染負載對比參考(萬像素每秒)
數(shù)據(jù)來源:公共資料整理
5G技術(shù)作用:在降低時延與云渲染方面具備促進作用。5G端到端時延降至1ms,更加符合渲染處理的低時延需求。5G高帶寬低延時網(wǎng)絡(luò)可以觸發(fā)云渲染與混合渲染的廣泛應(yīng)用,通過5G大幅提升的云技術(shù)將加速GPU云化進程,提升云計算能力,使得低配頭顯的強渲染能力成為可能,提升效果的同時進一步降低終端購置成本,推動用戶規(guī)模增長。
虛擬現(xiàn)實渲染處理技術(shù)路標(biāo)
- | 2019-2020 | 2021-2025 | 2025年以后 |
內(nèi)容 | 4k分辨率,90FPS 標(biāo)配ATW/Multiview,注視點渲染開始成熟,硬件廠商不斷優(yōu)化GPU,使之滿足移動平臺功耗需求 | 8k分辨率,120FPS 實時光線追蹤日漸成熟,隨著5G部署,低時延/高帶寬網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)云渲染與混合渲染廣泛應(yīng)用,深度學(xué)習(xí)渲染逐漸成熟 | 16k分辨率,240FPS 畫面視覺保真度提高,實時路徑追蹤與光場渲染逐漸成熟 |
硬件 | 渲染專用芯片出現(xiàn),前期采用多核DSP/FPGA或簡單SOC嘗試 | 渲染專用硬加速芯片/IP逐漸成熟 |
數(shù)據(jù)來源:公共資料整理
網(wǎng)絡(luò)傳輸:要求帶寬、使用移動性、時延效率等指標(biāo)的提升改良。1)在接入網(wǎng)方面希望進一步提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率與移動網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度。2)在承載網(wǎng)方面對帶寬、時延、丟包率提出更高要求。3)在數(shù)據(jù)中心方面要求更大數(shù)據(jù)流處理與更低業(yè)務(wù)時延。
5G技術(shù)作用:5G大大促進了虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域的發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)所擁有高速率、低時延的特性大大提升了虛擬現(xiàn)實對移動性、低時延性的需求。5G連接數(shù)密度和區(qū)域流量容量均有顯著提升,大大提升了虛擬現(xiàn)實多任務(wù)處理需求,提升用戶體驗。
虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)路標(biāo)2019-20202021-2025
- | 2019-2020 | 2021-2025 | 2025年以后 |
接入網(wǎng) | 10ms家庭8k承載2*2/4*480MHz11ac | 5ms12kVR業(yè)務(wù)承載4*4/8*8160MHz11ax802.11ad/802.11ay | 5ms24kVR業(yè)務(wù)承載802.11ay |
- | 10GPON | 50GPON | |
面向eMBB場景的5G首波商用 | 3GPP完成R16標(biāo)準(zhǔn)制定。滿足全部IMT2020提出的5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展目標(biāo)和應(yīng)用用例需求。實現(xiàn)5G商用。 | - | |
承載網(wǎng) | 網(wǎng)絡(luò)層次簡化 | 邊緣計算部署 | |
數(shù)據(jù)中心 | 被動堵塞控制+主動堵塞控制演進 | 主動堵塞控制 | 應(yīng)用需求為中心的堵塞控制 |
監(jiān)控運維 | 手工運維:基于用戶投訴觸發(fā)的被動性運維,初步發(fā)布VRQoE標(biāo)準(zhǔn) | 自動化運維:基于VRMOS及網(wǎng)絡(luò)KPI地圖實現(xiàn)自動化運維 | 智能運維:基于AI和大數(shù)據(jù)實現(xiàn)無人值守的運維 |
投影編碼傳輸 | 360全景視頻+HVEC(H.264) | Freeviewvideo+FVC(H.265) | Pointcloud/lightfieldcoding |
數(shù)據(jù)來源:公共資料整理
二、5G普及前VR/AR穩(wěn)步發(fā)展
2018年全球虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模超過700億人民幣,同比增長126%。其中VR整體市場超過600億元,AR整體市場超過100億元,預(yù)計2020年全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過2000億元,其中VR市場1600億元,AR市場450億元,預(yù)計2017-2022年全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復(fù)合增長率超過70%,VR為占據(jù)主體地位,AR增速顯著。
全球虛擬現(xiàn)實市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源:公共資料整理
AR眼鏡與VR頭顯為目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要終端產(chǎn)品。根據(jù)數(shù)據(jù),我國2018年頭顯設(shè)備總出貨量仍保持增長,AR頭顯出貨3.2萬臺,VR頭顯出貨116.8萬臺,合計達120萬臺。2019Q1AR出貨量為0.43萬臺,出現(xiàn)一定下滑,VR出貨量同比增長17.6%至27.03萬臺。總出貨量同比增長15.1%至27.46萬臺。預(yù)計2023年中國總出貨量將達到1871.5萬臺,VR頭顯設(shè)備達1050.1萬臺,AR頭顯設(shè)備達821.4萬臺。
中國VR、AR出貨量
數(shù)據(jù)來源:公共資料整理
2018年全球虛擬現(xiàn)實終端出貨量約為900萬臺,若全部為頭顯設(shè)備,則中國出貨量占比為13.3%。預(yù)計2022年終端出貨量為6600萬臺,2018-2022年復(fù)合增速為65%。
全球VR、AR出貨量
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VR/AR軟件、硬件等多個領(lǐng)域都獲得了大量融資。其中VR主要以應(yīng)用具體領(lǐng)域為主,AR主要以終端產(chǎn)品為主,還有大量在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域進行技術(shù)攻關(guān)的公司獲得了融資。
產(chǎn)業(yè)鏈向軟件端發(fā)力,行業(yè)應(yīng)用占比逐漸提升。VR/AR產(chǎn)業(yè)鏈主要包括硬件、軟件兩大板塊。其中硬件領(lǐng)域有通信網(wǎng)絡(luò)/云控平臺和終端/關(guān)鍵部件,軟件領(lǐng)域有內(nèi)容生產(chǎn)系統(tǒng)和內(nèi)部應(yīng)用。
虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)
內(nèi)容應(yīng)用 | 通信/云控平臺 | 終端/關(guān)鍵器件 | 內(nèi)容生產(chǎn)系統(tǒng) |
文化娛樂 | 通信網(wǎng)絡(luò) | VR/AR整機 | 開發(fā)環(huán)境/工具(操作系統(tǒng)、開發(fā)引擎、SDK) |
教育培訓(xùn) | 允控平臺(CloudVR) | 感知交互外設(shè) | 采集系統(tǒng)(360視頻、拼接縫合、3D重建、光場) |
工業(yè)生產(chǎn) | - | 芯片 | - |
醫(yī)療健康 | - | 顯示 | - |
商貿(mào)創(chuàng)意 | - | 傳感 | - |
數(shù)據(jù)來源:公共資料整理
目前,VR/AR領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍以硬件設(shè)備為主,2018年整機市場規(guī)模占比最高,達45%。隨著未來VR/AR技術(shù)的普及以及硬件價格下降,軟件應(yīng)用的市場規(guī)模將快速上升,預(yù)計2022年行業(yè)應(yīng)用將出現(xiàn)快速擴張,達到19%,大眾應(yīng)用保持相對穩(wěn)定,而相關(guān)硬件的市場規(guī)模則相對下降。
全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)
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三、VR/AR或成5G下特色服務(wù)
VR有望隨著5G復(fù)興。韓國5G商用69天即突破100萬用戶,其中VR用戶占比45%。VR/AR成為首批5G應(yīng)用。運營商已經(jīng)成功地將AR和VR內(nèi)容用作B2C5G服務(wù)的引人注目的應(yīng)用,AR/VR等能體現(xiàn)5G優(yōu)勢的特色業(yè)務(wù)對推動5G發(fā)展具有重要作用,韓國運營商LGU+的5G市場份額比其在韓國的整體零售市場份額高出9%,這得益于其對AR/VR內(nèi)容的重視;2019Q2韓國每位5G用戶每月平均使用24GB流量,而4G為9.5GB,3G僅為0.5GB。其中,AR/VR服務(wù)占5G網(wǎng)絡(luò)流量的20%。
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