第1章　虚拟现实技术概论-1.6 VR、AR、MR的发展趋势

1.6VR,AR,MR的发展趋势1.6VR,AR,MR的发展趋势1.6VR,AR,MR的发展趋势VR、AR、MR是新一代的信息通信技术的重点领域，具有产业潜力大、技术跨度大、应用空间广的特点。目前，业内也将VR、AR、MR统称为扩展现实（ExtendedReality，XR），扩展现实在关键技术与产业应用方面呈现出一些新的发展趋势。从技术特点来看，5G是基础、平台性的技术，和XR技术相融合，能催生出种类丰富的XR应用。5G能解决VR产品因为带宽不够和时延长带来的图像渲染能力不足、终端移动性差、互动体验不强等痛点问题。5G给VR产业发展带来优势包括：在采集端，5G为XR内容的实时采集数据传输提供大容量通道；在运算端，5G可以将XR设备的算力需求转向云端，省去现有设备中的计算模块、数据存储模块，减轻设备重量；在传输端，5G能使XR设备摆脱有线传输线缆的束缚，通过无线方式获得高速、稳定的网络连接；在显示端，5G保持终端、云端的稳定快速连接，XR视频数据延迟达毫秒级，有效减轻用户的眩晕感和恶心感（4G环境下，网络信号传输的延时约为40ms）。2019年，随着我国5G牌照的正式发放，大规模的组网将在部分城市和热点地区率先实现，能快速推进XR终端服务的产业化进程。(1)5G+XR1.扩展现实和5G、人工智能、大数据云计算等前沿技术不断融合创新发展，催生新的业态和服务。从技术特点来看，人工智能是基础的赋能性技术，和XR技术相融合，能提高VR的智能化水平，提升虚拟设备的效能。人工智能赋能VR建模，人工智能能提升VR中智能对象行为的社会性、多样性和交互逼真性，使得虚拟对象与虚拟环境和用户之间进行自然、持续、深入交互。人工智能提升VR算力，边缘人工智能算法能大幅提升VR终端设备的数据处理能力。此外，人工智能与XR的结合将显著提高XR应用的交互能力和操作效率，满足个人感知、分析、判断与决策等实时信息需求，实现在工作、学习、生活、娱乐等不同场景下的流畅切换。(2)人工智能+XR1.扩展现实和5G、人工智能、大数据云计算等前沿技术不断融合创新发展，催生新的业态和服务。从技术特点来看，将图像渲染、建模等耗能、耗时的数据处理功能云化后，大幅降低了对XR终端的续航、体积、存储能力的要求，有效降低终端成本和对计算硬件的依赖性，同时推动终端轻型化、移动化发展。XR和云计算、云渲染结合，将云端的显示输出、声音输出通过编码压缩后传输到用户的终端设备中，实现XR业务的内容上云和渲染上云，能够对XR业务进行快速处理。据华为预测，2025年全球XR个人用户将会达到4.4亿，将会孕育达到2920亿美元的云XR市场。(3)Cloud+XR1.扩展现实和5G、人工智能、大数据云计算等前沿技术不断融合创新发展，催生新的业态和服务。2.扩展现实的界定认知由终端设备向沉浸体验演变，与此同时硬件门槛显著降低。随着技术和产业生态的持续发展，扩展现实的概念不断演进。业界对VR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。产业内对扩展现实目标的理解是：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。2.扩展现实的界定认知由终端设备向沉浸体验演变，与此同时硬件门槛显著降低。按终端功能划分，从广义来看，VR包含AR，早期学界通常在VR研讨框架内下设AR/MR主题，随着产业界在AR领域的持续发力，部分业者将AR/MR从VR的概念框架中抽离出来。狭义来看，VR与AR/MR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。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/MR强调虚拟信息与现实环境的“无缝”融合，对感知交互要求较高。此外，VR侧重于游戏、视频、直播与社交等大众市场，AR/MR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/MR终端将由分立走向融合，两者“在山脚分手，在山顶合”。2.扩展现实的界定认知由终端设备向沉浸体验演变，与此同时硬件门槛显著降低。按终端形态划分，手机式成为现阶段主要终端平台。随着谷Facebook、苹果等信息通信技术巨头全球开发者大会的召开，手机式AR/MR渐成大众市场的主流，以Meta2、HoloLens为代表的主机式、一体式AR/MR主导行业应用市场。此外，在自动驾驶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，隐形眼镜这一前瞻性产品形态代表了业界对AR/MR设计的最终预期。在这个发展过程当中，硬件成本大幅降低，设备售价从之前的数万降至数百美元，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，扩展现实显示器件经历了产业变革，屏幕体积重量不断缩小，分辨率升至FHD（1080p）以上水平，响应时间达到微秒级。微电子方面，低成本的SOC芯片(系统级芯片)与VPU（视觉处理器）的普及成为VR在集成电路领域发展热点。3.全球VR市场规模接近千亿，中国市场增长显著，AR与内容应用成为首要增长点。2021年3月中国信息通信研究院、华为技术有限公司、京东方科技集团股份有限公司出版的《虚拟（增强）现实白皮书》指出，据互联网数据中心（InternetDataCenter，IDC）等机构统计，2020年全球VR市场规模约为900亿元人民币，其中VR市场620亿元人民币，AR市场280亿元人民币。预计2020—2024五年期间全球VR产业规模年均增长率约为54%，其中VR增速约45%，AR增速约66%，2024年两者份额均为2400亿元人民币。从产业结构看，终端器件市场规模占比位居首位，2020年规模占比逾4成，随着传统行业数字化转型与信息消费升级等常态化，内容应用市场将快速发展，预计2024年市场规模超过2800亿元，全球VR市场规模预期如图1-52所示。3.全球VR市场规模接近千亿，中国市场增长显著，AR与内容应用成为首要增长点。根据最新发布的《IDC全球增强与虚拟现实支出指南》，2020年中国市场在AR/VR相关产品和服务的支出总量占据了全球超过一半的市场份额（约为55%），较疫情前显著增加。而中国的总体市场规模将于2020年底达到66亿美元左右，较2019年同比增长72.1%，在规模及涨幅方面均超越美国和日本，位列全球首位。同时，中国市场的5年（2019—2024）复合年均增长率也将保持在大约47.1%的水平，2019-2024年中国VR/AR支出规模预测如图1-53所示。3.全球VR市场规模接近千亿，中国市场增长显著，AR与内容应用成为首要增长点。同时，为了深入洞察AR/VR市场的发展趋势，IDC支出指南在行业部门的分类维度上进一步对应用场景做出了划分。IDC预测，在2019—2024的5年预测期内，VR游戏的市场占有率将持续领跑，支出总量将在2020年达到27.2亿美元；AR/VR培训被普遍应用于除消费者部门以外的其他行业部门之中，该场景的市场份额在2020年位列第二，总额达9.8亿美元。4.各国政府将扩展现实产业发展上升到国家高度。美国政府在20世纪90年代将VR作为国家信息基础设施计划的重点支持领域之一。2000年美国能源部明确提出应重点开发、应用和验证VR技术。2017年多位美国国会议员宣布联合组建VR指导小组，旨在确保从国会层面对VR产业发展的支持与鼓励。此外，美国设立了有关VR的研究项目，如美国卫生与公众服务部、美国教育部分别开展了VR在心理疾病、中小学教育的试点示范。欧盟早在20世纪80年代开始对VR提供资助，在2014年涉及VR的资助金额达到数千万欧元。日本政府在2007年、2014年先后将VR视为技术创新重点方向。韩国政府于2016年设立了约2亿4000万人民币的专项基金，将VR作为自动驾驶、人工智能等未来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在2016—2020年期间通过投资约24亿人民币，培育本国VR产业，重点在于确保原创技术研发和产业生态完善方面，力争大幅缩小韩国与美国在VR方面的差距。总体而言，美国VR发展以企业为主体、政府搭平台，政府重视VR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。4.各国政府将扩展现实产业发展上升到国家高度。在我国，国家部委及地方政府积极推动VR产业发展我国积极推动VR产业发展。自2016年VR被列入“十三五”信息化规划、互联网+等多项国家政策文件以来，工信部、国家发改委、科技部、教育部等部委相继出台指导政策支持VR产业发展。国务院从“十三五”规划开始把VR视为构建现代信息技术和产业生态体系的重要新兴产业，在《新一代人工智能发展规划》中将虚拟现实智能建模技术列入“新一代人工智能关键共性技术体系”。在2021年出台的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中将VR/AR产业列为未来五年数字经济重点产业之一。工信部在2018年12月出台《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》，从核心技术、产品供给、行业应用、平台建设、标准构建等方面提出了发展虚拟现实产业的重点任务。国家发改委在“互联网+”领域创新能力建设专项中，提出建设VR/AR技术及应用创新平台，促进虚拟现实在互联网医疗救治等领域的应用。同年12月联合教育部、民政部、商务部等七部委发布《关于促进“互联网+社会服务”发展的意见》，提出支持引导VR/AR等产品和服务研发，培育壮大社会服务新产品新产业新业态。4.各国政府将扩展现实产业发展上升到国家高度。科技部在“十三五”中将虚拟现实列入现代服务业、健康产业、医疗器械、中医药科技、技术标准科技等领域的创新规划中，并联合中宣部于2019年发布《关于促进文化和科技深度融合的指导意见》，提出加强包括VR/AR虚拟制作在内的文化创作、生产、传播和消费等环节共性关键技术研究以及高端文化装备自主研发及产业化。文化和旅游部2020年底发布的《关于推动数字文化产业高质量发展的意见》明确指出要引导和支持虚拟现实、增强现实等技术在文化领域应用，推动现有文化内容向沉浸式内容移植转化。教育部在《教育信息化“十三五”规划》中把加快推进示范性虚拟仿真实验教学项目建设列入深入推进信息技术与高等教育教学深度融合工作，在2018年发布《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录》中增设“虚拟现实应用技术”专业，据不完全统计，至2022年已有188所高职院校开设虚拟现实应用技术专业。1