5G+VR領域標準體系的研制與應用

楊楠 劉穎 徐忻 李滟 王曦

摘 要：在5G+VR創新驅動發展戰略下，標準化與技術創新深入融合。通過制定5G高新互動視頻、沉浸式視頻、VR視頻和云游戲四項標準體系，發揮標準在5G高新視頻領域的引領和規范作用，結合VR技術特點，及5R+VR產業應用，賦能VR產業技術升級，推動VR產業高質量創新性發展。

關鍵詞：VR，AR，5G，標準化，VR產業應用

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.017

Development and Application of Standards System in 5G+VR Field

YANG Nan1 LIU Ying1 XU Xin2 LI Yan1 WANG Xi1

〔1. CHEARI（Beijing） Certifi cation & Testing Co.， Ltd.； 2. Certifi cation Center of Light Industry Council Co.， Ltd.〕

Abstract： Standardization and technological innovation are deeply integrated， driven by the innovative development of 5G+VR. By formulating four standards systems for 5G high-tech video， including interactive video， immersive video， VR video and cloud gaming， the standards will play a leading and regulating role in the fi eld of 5G high-tech video. Combined with the technical characteristics of VR and the industrial application of 5G+VR， the VR industrial technology can be upgraded， and promote high-quality and innovative development.

Keywords： VR， AR， 5G， standardization， industrial application of VR

1 引 言

近年來，數字經濟發展飛速，自2019年6月6日工信部發放5G牌照之后，我國加快了5G共建共享，進一步助推了數字化發展，5G技術與VR/AR的結合將促成VR產業爆發式成長。

5G 的eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量大連接）、URLLC（低時延高可靠）三大應用場景，可以很好地支持VR產品形態及服務發展，并有效解決VR產業現有用戶的體驗問題，將先進科技創新成果融入技術標準，使其成為具有市場應用前景、產業目標導向的科技計劃項目的研究目標內容，加大科技計劃對產業共性技術標準研制的支持力度。中華人民共和國科學技術部、國家市場監督管理總局、國家標準委發布的《“十三五”技術標準科技創新規劃》中指出，推動產業共性技術標準優化升級，開展重要產業領域綜合標準化研究，以標準水平引領產業轉型升級。其中，產業共性技術標準包括物聯網、云計算、大數據、5G、網絡安全、新型顯示、VR/AR等新一代信息技術標準，電子政務、電子商務、科技服務、標準服務等服務業共性標準。聚焦5G+VR技術發展及產品領域應用，以高標準引領5G+VR產業發展，拉動產業經濟，推動數字經濟發展。

2 5G+VR標準介紹

2015年，成立了國際電子顯示標準化技術委員會（IEC TC110）——“眼戴顯示（Eyewear Display）”標準工作組（WG 12）。IEC 63145-20-10是VR/AR第一個國際標準。后續相繼制定出IEC 63145-20-20 《眼戴顯示—圖像質量基本測量方法》，IEC 63145-22-20《眼戴顯示—AR特別性能的測量方法》， IEC 63145-40-10《眼戴顯示—帶傳感器的特殊功能評測方法》等國際標準，為VR/ AR產品的功能、性能及舒適性提供了依據。

隨著5G和VR的融合發展，國家廣播電視總局發布〔2021〕84號文《國家廣播電視總局辦公廳關于印發5G高新視頻系列標準體系（2021版）》[2]，其中包含了互動視頻、沉浸式視頻、VR視頻和云游戲四項標準體系，發揮了在5G高新視頻領域的引領和規范作用，推動了VR行業高質量創新性發展。

2.1 5G 高新視頻—互動視頻標準體系（互聯網部分）

互動視頻標準體系嚴格貫徹落實了 5G 發展戰略規劃，針對 5G 環境下“更高技術格式、更新應用場景、更美視聽體驗”的高新視頻新業態發展需求，從互動視頻技術和應用發展的角度出發，全面覆蓋互動視頻制作傳輸、質量評測、播放交互等環節，促進互動視頻標準化建設和規范化發展。標準體系框架如圖1所示。

2.2 5G 高新視頻—沉浸式視頻標準體系

沉浸式視頻標準體系分為基礎通用、內容制播、傳輸分發、終端呈現四大類，共 13 項標準，從沉浸式視頻技術和應用發展的角度出發，覆蓋沉浸式視頻采集、制作、傳輸、呈現等環節，促進沉浸式視頻標準化建設和規范化發展。標準體系框架如圖2所示。

2.3 5G 高新視頻—VR 視頻標準體系

VR 視頻標準體系覆蓋 VR 視頻采集、內容制播、網絡與平臺傳輸、終端與呈現和質量評測等環節，從 VR 視頻技術和應用發展的角度出發，促進VR視頻標準化建設和規范化發展。標準體系框架如圖3所示。

2.4 5G 高新視頻—云游戲標準體系

云游戲標準體系覆蓋云游戲架構、平臺、終端、安全、評測等環節，從云游戲技術和應用發展的角度出發，促進云游戲標準化建設和規范化發展。標準體系框架如圖4所示。

5G高新視頻系列標準適用性更強，相較于國際標準，技術更先進，覆蓋技術內容更全面，在我國5G+VR行業更具有可操作性及可依據性。

3 VR技術及應用

3.1 VR技術

虛擬世界是實現元宇宙的主要技術之一。VR/ AR作為元宇宙入口，隨著產品技術及產業生態的不斷進步，已展現出爆發式增長態勢。現在VR行業主要有4種技術：

VR（Vitual Reality虛擬現實），可以360°無死角沉浸于虛擬環境中。

AR（Augmented Reality增強現實），將現實場景和虛擬場景相結合的技術，疊加在虛擬內容的世界，但不能與真實環境交互。

MR（Mix Reality混合現實），VR和AR的結合，簡單的MR設備可以識別場景，把模型放在真實環境內，產生新的可視化環境。

XR（Extended Reality 擴展現實），包括VR、AR、MR等多種結合，虛擬和現實結合、可人機交互的環境。以上四種技術隨著5G、AI（Artificial Intelligence人工智能）、云計算&邊緣計算等技術的不斷成熟，在5G網絡高帶寬、低延時能力支持下，提供云渲染能力，加快VR產業大規模應用進程。

3.2 5G+VR行業領域應用

除了我們熟悉的VR眼鏡、VR游戲及VR直播等應用領域，目前VR應用：VR+制造、VR+教育、VR+文化、VR+健康、VR+商貿[3]。

1）VR+制造：應用于AR遠程協作、AR作業指導、VR產業結構展示與裝配訓練、VR/AR/MR專業技能訓練、AR產品展示與說明、AR/MR管理可視化、AR輔助設備點檢、AR倉庫管理、AR品質異常記錄、工廠VR漫游管理與逆向控制、遠程設計協同、動作追蹤與優化，使工業場景應用切實化解生產運維痛苦。

2）VR+教育：應用于K12場景—5G+VR直播課堂、5G+VR實驗室、5G+VR心理健康、高等教育場景—5G+Cloud VR情景化教學、5G+Cloud VR虛擬模仿實驗教學。區別于傳統教育，沉浸式教學體驗更加寓教于樂，更生動形象地實操測評系統，豐富細膩的交互模擬，可以給教育帶來沉浸感、互動體驗，增強教學效果。

3）VR+文化：應用于VR點播直播、VR黨建、VR云旅游等，促使VR數字技術、VR數字經濟在抗擊新冠病毒感染、恢復生產生活方面發揮了重要作用。

4）VR+健康：應用于識別早期阿爾茨海默病癥剩過當前標準，準確率高達90%，還可以通過VR識別心理健康并干預，快速識別抑郁狀態，評估睡眠質量、自尊水平、焦慮等級和社會支持狀態。根據特定情景中，行為與生理等數據的實時監測，利用VR技術系統，便捷、精準地控制和操作虛擬環境的各類變量，實現個體化的精準干預。

5）VR+商貿：應用于5G+Cloud VR沉浸式演講培訓、5G+Cloud VR職業技術&安全教育培訓、VR電商、VR云展臺、VR廣告等，讓5G賦能VR助力經濟復蘇。

3.3 5G助力VR產業

沉浸視頻、增強現實、交互協同三大VR/AR主要基礎業務場景對網絡的大帶寬、高速率、低時延的需求極高（見圖5），VR/AR發展與5G的大帶寬和超低時延息息相關。5G大帶寬能夠提升全景視頻分辨率和碼率，從而獲得更好的觀看體驗；除視頻外，VR云游戲同樣需要大帶寬；同時5G大帶寬還能提升AR的3D模型實時加載速度，3D模型的精度越高，實時加載需求越高，5G才更能發揮其價值。5G低延時對VR/AR作用體現在對網絡時延要求很高。尤其在AR通過網絡實時獲取必要信息（如生產環境數據、故障處理知道信息等）這種場景下，AR顯示內容必須與AR設備中的攝像頭同步運行，以避免視覺范圍失步現象。通常從視覺移到AR圖像反應時間低于20ms，則會有較好的同步性，這就對低時延提出來較高要求。沉浸視頻、增強現實、交互協同三大VR/ AR主要基礎業務場景組網方案如圖6、圖7所示。

5G云VR是在5G實時超帶寬、低時延網絡環境下，由VR接入5G網絡并訪問云端服務器，將內容、定位及交互信息實時渲染和計算，并通過5G網絡返回一體機實時解碼呈現在VR上。5G云VR發展如圖8所示，依據云游戲標準體系5G云VR內容引入規范、終端接入規范、網絡建設規范，統一標準規范促進行業發展。

4 展 望

我國5G+VR領域標準體系的研制已經初步形成，領先于國際標準，技術創新亦趨于同步。標準深入技術創新的各個環節，為技術成果進入市場、轉化為生產力提供了重要的支撐。為了促進5G+VR領域標準化建設及規范化發展，一方面，積極加速開展國內標準化建設，以標準助推5G+VR產業高質量發展；另一方面，與國際電工委員會（IEC/TC 110）積極溝通，緊跟國際動態，以我們的技術能力帶動國際標準，推動5G+VR產業的安全高效發展。與時俱進實現標準化與技術創新的協調發展，開啟我國技術創新、標準化工作蓬勃發展的新局面。

參考文獻

[1]中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要[EB/OL].（2021-03-13）[2022-10-30]. http：//www.gov.cn/xinwen/2021-03/13/content_5592681.htm.

[2]國家廣播電視總局辦公廳.國家廣播電視總局辦公廳關于印發5G高新視頻系列標準體系（2021版）的通知：（廣電辦發〔2021〕84號）[Z].2021.

[3]工業和信息化部.工業和信息化部關于加快推進虛擬現實產業發展的指導意見（工信部電子〔2018〕276號）[Z].

作者簡介

楊楠，工程師，SAC/TC 79/SC 7委員，主任，主要從事多媒體信息技術、物聯網等產品的檢測和標準化研究工作。

劉穎，工程師， 主要從事相關產品的檢測工作。

徐忻，高級工程師，副總工程師、技術委員會副主任，主要從事相關產品認證工作。

李滟，正高級工程師，SAC/TC 246委員、SAC/TC 79委員，中國家用電器研究院檢測所副所長兼消費電子及EMC檢測中心部長，主要從事檢測管理工作。

王曦，高級工程師，SAC/TC 79/SC 8委員、SAC/TC 79/SC 9委員，消費電子及EMC檢測中心EMC檢測部部長，主要從事檢測管理工作。

（責任編輯：張佩玉）