2017年ar(vr)虚拟(增强)现实白皮书【报告达人】资料

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1、 虚拟（增强）现实白皮书 虚拟（增强）现实白皮书 （2017 年） （2017 年） 中国信息通信研究院 华为技术有限公司 2017年9月 中国信息通信研究院 华为技术有限公司 2017年9月 版权声明 版权声明 本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应 注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院 将追究其相关法律责任。 本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应 注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院 将追究其相关法律责任。 致 谢 致

2、 谢 在工业和信息化部电子信息司的指导下，本白皮书由中国信息 通信研究院与华为技术有限公司联合撰写发布，在编写过程中的有 关内容得到了华为技术有限公司 iLab 创新实验室与 2012 实验室、 京东方科技集团股份有限公司创新业务部、 虚拟现实内容制作中心、 歌尔科技、中国电信上海研究院、微鲸 VR、兰亭数字、亮风台的专 业支持。 本白皮书限于编写时间、项目组知识积累与产业尚未完全定型 等方面的因素，内容恐有疏漏，烦请不吝指正。 前 言 前 言 虚拟（增强）现实是新一代的信息通信技术的关键领域，具有 应用空间大、 产业潜力大、 技术跨度大的特点， 对带动核心元器件、 泛智能终端、网络传输设备、

3、云设备、电信服务、软件与行业领域 信息服务的转型升级具有重要意义。作为一个具有较长历史，但实 际刚刚新兴的产业， 虚拟现实技术与产业的发展轨道尚未完全定型。 从关键技术上看，以近眼显示、渲染处理、感知交互、网络传输、 内容制作为主的技术体系正在形成。从产业构成上看，虚拟现实产 业体系依托器件/设备、 工具/平台与内容/应用， 相比较为成熟的智 能终端，虚拟现实产业体系类似，实则差异较大。总体来看，我国 在虚拟现实产业上与国际一流水平差距不大，建议进一步强化跨领 域技术储备，聚焦融合创新；深化内容开发工具/平台发展，推广应 用服务；构建公共服务平台，提升产业化服务能力。 本白皮系统提出了虚拟现实

4、内涵形态、体验进阶层次、技术架 构、细分体系及技术发展路标，并将我国典型本土虚拟现实企业按 照产业链重点环节归纳总结，形成了我国虚拟现实产业细分地图， 据此提出相关发展建议。 目 录 目 录 一、发展背景 . 1 （一）虚拟现实概念内涵与形态划分不断演进 . 1 （二）虚拟现实兴起源自门槛降低、资本聚焦与政策支持 . 4 （三）虚拟现实成为移动互联网向人工智能时代演进的发展重点 . 7 二、关键技术趋势 . 8 （一）虚拟现实“五横两纵”的技术架构初步形成 . 8 （二）近眼显示技术以沉浸感提升与眩晕控制为主要发展趋势 11 （三）感知交互技术聚焦追踪定位、环境理解与多通道交互等热点领域 15

5、 （四）网络传输技术呈现大带宽、低时延、高容量、多业务隔离的发展趋势 20 （五）渲染处理技术遵循渲染优化算法与渲染能力提升双轨并行的发展路径 30 三、产业生态趋势 34 （一）虚拟现实产业生态以器件设备、工具平台与内容应用为主 34 （二）感知交互与内容制作成为虚拟现实下一阶段的发展重点 36 （三）知识产权竞争态势展现产业发展趋势 38 （四）现阶段我国与国际一流水平在不同领域产业差距各异 41 （五）“虚拟现实+”时代业已开启 . 45 四、措施及建议 50 （一）强化跨领域技术储备，聚焦融合创新 50 （二）深化开发工具/平台发展，推广应用服务 . 51 （三）构建公共服务平台，提升

6、产业服务能力 51 重要图表索引 重要图表索引 图 1 虚拟现实沉浸感分级体验 1 图 2 虚拟现实沉浸体验-网络需求视图 . 2 图 3 全球 VR 主要终端形态渗透率 3 图 4 虚拟现实终端品类划分 . 3 图 7 虚拟现实技术“五横两纵”技术架构 . 9 图 8 虚拟现实“五横”技术体系 . 9 图 9 全球虚拟现实知识产权热点领域 11 图 10 虚拟现实近眼显示关键技术路标 15 图 12 虚拟现实感知交互关键技术路标 20 图 18 虚拟现实网络传输关键技术路标 30 图 19 虚拟现实渲染处理关键技术路标 34 图 20 我国虚拟现实产业视图 35 图 29 国内外虚拟现实近眼

7、显示产业梯队 43 图 30 国内外虚拟现实网络传输产业梯队 44 图 31 国内外虚拟现实渲染处理产业梯队 44 图 32 国内外虚拟现实感知交互产业梯队 45 图 33 虚拟现实典型应用领域 46 中国信息通信研究院 虚拟（增强）现实白皮书（2017 年） 1 一、发展背景 （一）虚拟现实概念内涵与形态划分不断演进（一）虚拟现实概念内涵与形态划分不断演进 业界对虚拟现实的界定认知由终端设备向沉浸体验演变。 随着技 术和产业生态的持续发展， 虚拟现实的概念不断演进。 业界对虚拟现 实的研讨不再拘泥于特定终端形态与实现方式，而是聚焦体验效果， 强调关键技术、 产业生态与应用领域的融合创新。 本

8、白皮书对虚拟 （增 强）现实（VirtualReality,VR/Augmented Reality,AR）目标的理解 是：借助近眼显示、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新 一代信息通信技术， 构建跨越端管云的新业态， 满足用户在身临其境 等方面的体验需求， 进而促进信息消费扩大升级与传统行业的融合创 新。 沉浸体验的提升有赖于相关技术的突破和进步， 是分阶段演进的 过程，将 VR 业务的发展划分为如下阶段，不同发展阶段对应不同体 验需求。 来源：中国信通院 图 1 虚拟现实沉浸感分级体验 虚拟（增强）现实白皮书（2017 年） 中国信息通信研究院 2 来源：华为 iLab 创新实验室

9、 图 2 虚拟现实沉浸体验-网络需求视图 虚拟现实终端由单一向多元、 由分立向融合方向演变。 按终端形 态划分，手机式成为现阶段主要终端平台。2016 年全球手机式 VR 占 比接近 90%， 预计 2020 年主机式与一体式 VR 渗透率升至 50%左右 （图 1）。随着谷歌（I/O）、Facebook（F8）、苹果（WWDC）等 ICT 巨头 2017 年全球开发者大会的召开，手机式 AR 渐成大众市场的主流，以 Meta2 与 Hololens 为代表的主机式、一体式 AR 主导行业应用市场。 此外， 在自动驾驶与车联网发展浪潮的影响下， 基于抬头显示的车载 式 AR 成为了新兴领域，隐

10、形眼镜这一前瞻性产品形态代表了业界对 AR 设计的最终预期。按终端功能划分，从广义来看，虚拟现实包含 增强现实， 早期学界通常在 VR 研讨框架内下设 AR 主题， 随着产业界 在AR领域的持续发力， 部分业者将AR从VR的概念框架中抽离出来。 狭义来看，VR 与 AR 彼此独立，两者在关键器件、终端形态上相似性 较大，而在关键技术和应用领域上有所差异（若不加额外说明，本文 采用广义界定）。 VR 通过隔绝式的音视频内容带来沉浸感体验，对 显示画质要求较高，AR 强调虚拟信息与现实环境的“无缝”融合， 中国信息通信研究院 虚拟（增强）现实白皮书（2017 年） 3 对感知交互要求较高。此外，V

11、R 侧重于游戏、视频、直播与社交等 大众市场，AR 侧重于工业、军事等垂直应用。随着技术与产业的不 断发展，预计未来 VR 与 AR 终端将由分立走向融合，两者“在山脚分 手，在山顶汇合”。 来源：IHS 图 3 全球 VR 主要终端形态渗透率 来源：中国信通院 图 4 虚拟现实终端品类划分 虚拟（增强）现实白皮书（2017 年） 中国信息通信研究院 4 （二）虚拟现实兴起源自门槛降低、资本聚焦与政策支 持 （二）虚拟现实兴起源自门槛降低、资本聚焦与政策支 持 硬件门槛显著降低。 自 1962 年 VR 设备出现至今， 随着智能手机 的普及，硬件成本大幅降低，VR 设备售价从之前的数万降至数百

12、美 元，这一成本变化主要体现在光电子与微电子方面。光电子方面，虚 拟现实显示器件经历了从 CRT 到 TFT-LCD/AMOLED 的产业变革，屏幕 体积重量不断缩小，分辨率升至 FHD+水平，响应时间达到微秒级。 微电子方面，低成本的 SOC 芯片与 VPU（视觉处理器）的普及成为虚 拟现实在集成电路领域发展热点。 资本投向日趋聚焦。经过谷歌眼镜的预热，2014 年 Facebook 以 20 亿美元收购 Oculus，释放重大产业信号，此后全球资本密集投向 虚拟现实这一领域，各大 ICT 巨头积极提出有关发展战略，众多科技 初创公司纷纷涌现。据 Digi-Capital 统计表明，2016

13、 年全球投资虚 拟现实初创公司的金额达到 23 亿美元（不含并购），同比增长 200% 以上。在地域分布上，中美成为虚拟现实产业的发展重点地区，总部 设在中美两地的虚拟现实初创企业约获得全球投资总额的20%、 60%。 在投资领域上，据 IHS 统计，开发工具与游戏、视频类虚拟现实内容 应用分别以 18%、 16%、 11%的份额， 位列全球虚拟现实投资领域 TOP3， 这一数据反映出阻碍虚拟现实普及因素的变化， 即在初步降低虚拟现 实硬件门槛后， 业界对以游戏及视频为代表的各类内容应用以及专属 开发工具日益重视。 中国信息通信研究院 虚拟（增强）现实白皮书（2017 年） 5 来源：IHS

14、图 5 2014 年前后全球虚拟现实投资情况 各国政府将虚拟现实产业发展上升到国家高度。 美国政府早在上 世纪 90 年代即将虚拟现实作为国家信息基础设施（NII）计划的 重点支持领域之一。美国国防部非常重视虚拟现实的研发与应用，在 武器系统性能评价、装备操纵训练及大规模军演指挥方面，将之作为 重点支持方向。2000 年美国能源部制定了长期核技术研发规划， 其中明确提出应重点开发、应用和验证虚拟现实技术。2017 年多位 美国国会议员宣布联合组建虚拟现实指导小组， 旨在确保从国会层面 对虚拟现实产业发展的支持与鼓励。此外，美国设立了有关虚拟现实 的研究项目，如卫生与福利部、教育部分别开展了虚拟

15、现实在心理疾 病、中小学教育的试点示范。欧盟早在上世纪 80 年代开始对虚拟现 实提供资助，在 2014 年公布的地平线 2020计划中，涉及虚拟现 实的资助金额达到数千万欧元。日本政府在 2007 年、2014 年先后发 布了到 2025 年技术发展规划的创新 25 战略，以及旨在将日本打 造为全球创新中心的科学技术创新综合战略 2014为了创造未来 的创新之桥，上述政策文件均将虚拟现实视为技术创新重点方向。 虚拟（增强）现实白皮书（2017 年） 中国信息通信研究院 6 韩国政府于 2016 年设立了约 2 亿 4000 万人民币的专项基金， 将虚拟 现实作为自动驾驶、 人工智能等本国未来

16、九大新兴科技重点发展领域 之一。此外，韩国未来创造科学部计划在 2016-2020 年期间通过投资 约 24 亿人民币，培育本国虚拟现实产业，重点在于确保原创技术研 发和产业生态完善方面， 力争使韩国与美国在虚拟现实方面的差距从 目前的两年降至半年。总体而言，美国虚拟现实发展以企业为主体、 政府搭平台，政府重视虚拟现实在各领域的应用示范。欧盟与韩日重 视顶层设计和新技术的研发， 在关键领域通过设立专项资金引导产业 发展。在我国，各级政府积极推动虚拟现实发展，虚拟现实已被列入 “十三五”信息化规划、中国制造 2025、互联网+等多项国家重大文 件中，工信部、发改委、科技部、文化部、商务部出台相关政策。此 外，各省市地方政府积极建设产业园区及实验室，推动本地虚拟现实 产业发展，至 2016 年底，我国近二十个省市地区开始布局虚拟现实 产业。 图 6 我国部分省市地区虚拟现实产业发展布局 中国信息通信研究院 虚拟（增强）现实白皮书（2017 年） 7 （三）虚拟现实成为移动互联网向人工智能时代演进的 发展重点 （三）虚拟现实成为移动互联网向人工智能时代演进的 发展重点