VR技术的进化路径—云AR/VR的出现和兴起

随时随地提供基于蜂窝网络的卓越AR/VR体验，以及对终端设备具有更低要求的云内容发布和渲染是不可避免的趋势。

随着AR/VR技术的进步，传输网络的演进以及增强的云处理能力，Wireless X Labs提出了五个阶段来定义云AR/VR的演进过程。为了充分发挥市场潜力，必须满足几个关键的技术里程碑——5G就是这样一个关键推动因素，使云AR/VR能够帮助解决对AR和VR发展造成压力的设备和成本限制。

VR/AR的进化方向及联网需求（Source: Wireless X Labs)

随着AR和VR的发展，人们对内容、服务和使用场景（例如从家庭/办公室到公共场所的无缝使用）的演进变化需求不断增加，将对更远距离和位置的带宽和服务连续性提出越来越高的要求。虽然当前一代的移动和固定网络可以支持当今的AR和VR应用，但未来几年出现的硬件将给已经受到流视频推动的网络带来额外的压力，并最终超过当今移动和有线网络的能力。

此外，从下载好内容向依赖云实时传输的转变，将进一步需要可靠和普遍的连接。特别是在人口稠密地区，基于位置的服务和广告等功能的VR/AR将逐渐扎根。

本文是第二篇。

VR技术的进化路径—云AR/VR的出现和兴起

1. PC VR、移动VR、2D AR

在当前的VR和AR市场中（第0/1阶段），头戴式显示器（HMD）在移动式VR设备上启用了座位式/站立式的VR体验；有线式的PC VR中依靠外部跟踪系统设备进行室内跟踪；流式360视频以外的大多数内容都在本地下载和处理。

相比之下，AR市场拥有更多样化的产品系列，涵盖更广泛的阶段，但目前的市场主导仍然主要是一些免提平板电脑的替代品（使用波导的微型显示器的单眼智能眼镜），大多数应用程序主要是2D和一些受限制的3D内容。

今天的VR市场领导者有在移动领域的谷歌和三星，以及在有线式头盔领域的索尼、HTC和Facebook/Oculus。还有相当数量的HMD供应商，特别是在中国这样的大型市场，其应用商店和设备可以兼容来自多个供应商的平台。定价高昂、有限的内容以及混杂的消费者体验给VR的发展带来了烦恼，但仍然在缓慢吸收和发展。

AR市场具有更好的多样性，硬件和软件平台提供商之间存在一些分离。例如Vuzix、ODG、谷歌、微软和爱普生都是智能眼镜市场的领导者。像PTC、Wikitude、Upskill和Atheer这样的公司是领先的平台提供商（Apple的ARkit也拥有强大的机会）。与此同时，一些公司致力于集成系统，如微软（Hololens），谷歌（眼镜/安卓）和专属平台（ODG / ReticleOS）。

这两个市场目前都缺乏行业标准，在这种情况下，许多上述市场领导者推动了市场的发展。在后续阶段的发展过程中，如果不是标准，更多的普遍准则将开始塑造一个相对分散的市场。

2. 云辅助VR和3D AR/MR

第2阶段标志着对硬件、软件和服务的第一次演变，其中基于云的运动处理和基于运动视场角（FOV）传送图像的作用越来越大。特别是在VR领域，硬件将开始从坐姿/站立体验转变为全室规模应用，通过由内向外跟踪（通过使用外部摄像头或嵌入式视觉解决方案，如Tango或Intel的RealSense）完成。除了房间规模的定位跟踪，使用室内定位也将开始在AR和VR中发挥更大的作用。

对于服务和内容，这意味着更高水平的交互性和沉浸感，这将导致更高的内容定价。VR中的广告还在实验阶段，目前具有虚拟对象/门户以及在虚拟环境中运行的传统广告，一旦内容创建者和广告代理商确定哪种广告（以及哪些投放机制）在匹配消费者方面最有效，这种VR交互式的广告也将变得更加正式化。

例如，谷歌和Facebook向开发者和内容所有者提供了新的平台，以进一步探索商业化应用（例如在VR环境、社交空间等中显示2D视频/广告）。虽然VR的使用场景仍然在家庭和办公室内，但AR已经扩展到公共场所，可分配给这些公共场所的市场机会将与消费级智能眼镜和智能手机的AR应用程序的传播同步增长—这标志着混合现实的开始。

随着教育系统越来越多地使用VR来创建身临其境的学习体验，帮助激发年轻学生的兴趣，使课程更具影响力和吸引力，这些技术的社会影响也将开始显现。学术课程和相关的举措，例如旨在推动STEM的课程，通过激发学生的好奇心和学习欲望，将对VR和AR产生更大的影响。

这些互动还将为未来的专业人士种下种子，他们将AR和VR视为工作场所的工具。AR和VR是计算的未来，如果这些技术能够实现这一愿景，那么基础工作将从第2阶段开始。

这个阶段将充满实验性，但光场等技术（统计场景中的光线，捕获关于光的强度和方向的信息，用以空间映射）已经能够开始解决诸如“聚散”和“调节”之类的问题。

内容处理和分发的效率提升将有助于减少当前分发渠道中存在的一些障碍。混合云处理可以大大减少室内视频体验的一些处理和带宽要求，并有助于解决网络延迟问题。移动边缘计算（MEC）可以在蜂窝网络的边缘实现云计算，并且可以用于内容分发（例如，在体育场或音乐会上—可以出售多个视角的高级通行证）以及其他公共服务地点和企业。这些技术可以帮助缩小网络代际差距，直到5G到来并与下一代网络结合使用。

3. Cloud AR/VR的开始

第3阶段代表Cloud AR＆VR的开始，就在接下来三年，并延伸到2022年，标志着AR和VR关键的5-10年窗口期的开始。

与第2阶段不同，该阶段引入了基于云的虚拟图像实时渲染。云渲染AR/VR技术不再依赖于游戏机或本地计算机的强大GPU，而是允许用户像任何其他流媒体一样从云服务器流式传输视频游戏或虚拟内容。这将给用户提供更多样化和交互式VR内容，并使用户的设备更轻、更便宜并且不受有线的影响。

在此期间，预计光场显示和房间级视频体验等新技术已经进入并开始获得关注，而更多主流设备将具有至少8K的分辨率。

在前三个阶段中，屏幕分辨率将逐渐增加，最终目标是达到阈值，其中虚拟对象基本上与现实世界无法区分，彻底消除当前VR显示中的问题，如屏幕窗纱效应或像素化颗粒。

眼动追踪和中心渲染（降低外围视觉中的图像质量以限制数据和处理需求）等技术是这些高分辨率HMD的基本要素，但带宽和低延迟需求将推动市场的5G网络需求。

许多电信公司已经在为5G未来做准备，这将为家庭内外提供更强大、功能更全面的服务—确保运营商及其客户通过尽可能多地引起消费者的兴奋来最大化收入潜力。

到此阶段为止，基于AR的消费级智能眼镜预计达到其拐点，并且用户群的增长将加速。特别是智能眼镜将有助于创造推动室内定位和基于位置的服务的市场力量。随着越来越多的人使用头戴式可穿戴设备执行日常任务，企业和运营商将越来越多地重新评估他们如何使用广告、内容和服务来更好地赋能这些设备。

5G将成为这些类型服务的关键推动者和促进者，以确保运营商和公司为最终用户提供最佳体验。更高级的内容类型（例如带有平移运动的视频）和越来越多的连接设备（例如智能手机、智能眼镜、智能手表等）将对移动网络提出越来越高的要求，特别是在拥挤的人口稠密地区的高峰时段 。

一些高级内容将依赖云服务器来缓解对带宽和本地处理不断增长的需求。 混合云服务将为更纯粹的基于云的服务提供必要的桥梁，预计这些服务将在这段时间内开始出现。通过将用户体验的处理工作转移到云，可以以低成本生产“薄型”HMD（主要是显示器和传感器）以显示云内容。

服务和平台将变得相对硬件无关，消费者将在各设备上拥有相对一致的体验（很大程度上取决于数据服务的质量）。

4. Cloud VR和MR

最后一个阶段发生在距离初始阶段之后的关键5-10年期间，预计AR和VR都将经历最大的增长潜力。这种潜力是由多种技术进步产生的，包括：5G、基于云的服务，以及潜在的硬件改进，例如可以在不透明（用于VR）和半透明（用于AR）之间转换的显示器。

这个阶段具有最多的技术不确定性。例如，满足AR和VR应用的新显示器此时有可能进入市场，但技术问题也可能会阻碍它。虽然具有视频直通的VR HMD可以实现AR体验，但是显示器的庞大将阻止大多数用户公开使用这些设备。VR和AR的结合为用户提供了最广泛的内容和服务，并实现了未来AR/VR市场应用的许多最宏伟的愿景。

显示分辨率和高度沉浸式内容也将在推动用户寻求更强大的数据服务和计划方面发挥关键作用。FOV的范围从每只眼睛1080 * 1200到每只眼睛的视网膜VR显示器（6600 x 6000），并且支持的数据速率在低端（30 FPS）100 Mbps发展到高端（120 FPS）9.4 Gbps之间。

当然有一系列技术，如混合云渲染和中心渲染，可以帮助管理带宽需求。但无论如何，这个阶段的许多应用程序的带宽需求将超过当前的移动网络。

头动与画面延迟，从头部移动到显示更新的时间始终是一个问题。在这里，像5G这样的下一代网络将更好地服务于在更广泛的位置或移动中使用其设备的消费者——附近的5G网络延迟预计边缘的范围为1ms-4ms，这远远小于通常在几十毫秒延迟的4G网络（VR在20ms以下的总延迟时间内是最佳的）。

到2025年，AR/VR的使用场景将延伸到许多用户的日常生活中，其增长不会在凭空发生——其他变革性的转变，如自动驾驶汽车是5G的另一个主要使用场景，将为用户提供更多的接触点，以便参与AR/VR应用并支持这些交通距离较远的设备类型。

要从第0阶段进入第4阶段，必须满足大量里程碑事件，如果AR/VR能够实现其作为下一个优秀计算平台的愿景并启用云AR/VR，则网络连接可能是最关键的。目前，5G是满足最广泛的AR/VR需求以及最广泛的用户和企业需求的最佳解决方案。

本篇到此结束，下期分享更精彩！为您介绍5G技术如何成为云VR/AR的重要推动力。

参考资料：

《cloud vr/ar white paper》

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发布于 2019-04-14