ISOIEC 23090-322025 信息技术 沉浸式媒体的编码表示 第32部分触觉数据的携带标准立项发展报告

信息技术沉浸式媒体的编码表示第32部分：触觉数据的携带标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology-Codedrepresentationofimmersivemedia-Part32:Carriageofhapticsdata摘要随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）等沉浸式技术的迅猛发展，用户对多感官交互体验的需求日益增长，触觉反馈作为提升沉浸感与交互真实性的关键维度，正受到学术界与产业界的高度关注。然而，长期以来，触觉数据缺乏统一的编码表示与传输承载标准，导致不同设备、平台和应用之间的互操作性不足，严重制约了沉浸式媒体产业的规模化发展。在此背景下，国际标准化组织动态图像专家组（MPEG）启动了沉浸式媒体编码表示系列标准（ISO/IEC23090）的制定工作，并于2025年8月26日正式发布了第32部分——触觉数据的携带（ISO/IEC23090-32:2025）。本报告对该标准的立项背景、研制历程、核心技术内容及其在沉浸式媒体生态系统中的应用价值进行了系统梳理和深入分析。报告指出，该标准通过定义基于ISO基元媒体文件格式（ISOBMFF）的触觉数据封装机制，实现了多种触觉表示格式的统一携带与时间同步，填补了国际标准在触觉数据分发与存储领域的空白。该标准的发布将有力推动沉浸式媒体从视听融合向多模态融合的跨越，为远程医疗、工业仿真、教育培训、文化娱乐等领域提供关键标准化支撑。关键词：沉浸式媒体；触觉数据；ISO/IEC23090；编码表示；媒体传输；触觉互操作正文一、引言人类感知外部世界依赖于视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感官通道的综合作用。其中，触觉作为感知物理环境的主要渠道之一，承载着关于纹理、温度、压力、振动等关键物理信息。在数字媒体技术由视听体验向多感官沉浸体验演进的过程中，触觉信息的采集、编码、传输与呈现成为构建真实感和沉浸感不可或缺的技术环节。近年来，消费级触觉反馈设备（如触觉手套、振动马甲、游戏手柄）和工业级触觉交互系统（如力反馈手术模拟器、虚拟装配系统）快速发展，各类触觉数据格式和应用协议层出不穷。然而，由于缺乏统一的触觉数据编码表示标准和互联互通的传输承载方案，各系统之间形成了一系列信息孤岛，严重阻碍了触觉技术在沉浸式媒体中的大规模集成应用。具体而言，触觉数据在格式多样性、时间同步精度、分层描述需求和设备适配性等方面均面临严峻的技术挑战。为应对上述挑战，国际标准化组织动态图像专家组（MPEG）在其主导制定的沉浸式媒体编码表示标准体系（ISO/IEC23090系列，亦称MPEG-I标准）中，专门立项了第32部分，旨在定义一种通用的触觉数据携带方案，实现异构触觉数据在统一媒体框架下的标准化封装与传输。二、标准编制背景与需求分析2.1触觉技术在沉浸式媒体中的角色演进触觉反馈技术经历了由简单振动提示到高保真力反馈的演进历程。早期消费电子设备中的触觉应用主要依赖线性谐振执行器（LRA）和偏心旋转质量马达（ERM），实现较为单一的振动反馈效果；而当前高端触觉系统则集成压电执行器、超声波悬浮、静电吸附等多种技术手段，能够模拟精细的纹理质感和动态力场。在沉浸式媒体应用场景中，触觉通道与音视频通道的协同配合对于营造整体的临场感至关重要。从媒体标准化视角审视，视觉与听觉信号的编码表示已有数十年的标准化积累，形成了完善的编码、封装和传输体系。相对而言，触觉信号的标准化进程明显滞后，尚缺乏一个为之普遍接受的、可在异构系统中无缝交换触觉信息的统一格式。这一滞后已成为制约沉浸式媒体产业发展的关键瓶颈之一。2.2产业应用对标准化的迫切需求从产业应用的维度分析，不同领域对触觉数据标准化提出了差异化但同样迫切的需求。在远程医疗领域，触觉信息的实时回传是实施远程手术和康复评估的技术前提，需要确保触觉数据与视频、音频数据在时域上的精确同步。在工业仿真与虚拟装配领域，精确的力反馈数据有助于操作人员进行精细的装配操作和碰撞检测，需要支持高采样率的触觉数据流。在教育培训领域，触觉信息可辅助学生理解抽象物理概念，需要支持多通道触觉数据的灵活组合。在文化娱乐领域，触觉数据与视听内容的深度融合可以显著提升用户的感官体验，需要支持触觉数据与音视频轨道的同步播放。这些应用场景共同指向的标准化需求包括：（1）统一的触觉数据封装格式，以支持不同触觉表示格式的共存与交换；（2）精确的时间同步机制，以确保触觉事件与音视频事件的同步呈现；（3）灵活的媒体层级结构，以便于内容创作者根据场景需要动态添加或移除触觉轨道；（4）对多种触觉数据压缩表示的支持，以适应有限带宽条件下的实时传输。三、标准主要内容和技术方案3.1标准定位与体系架构ISO/IEC23090-32:2025是ISO/IEC23090标准体系（“沉浸式媒体的编码表示”，即MPEG-I系列）的第32部分。该系列标准涵盖了沉浸式媒体从采集、编码、封装到渲染的完整技术链路，其已发布和正在制定中的部分包括：第2部分（沉浸式视频）、第3部分（沉浸式音频）、第5部分（点云编码）、第6部分（网格编码）等。第32部分的制定聚焦于沉浸式媒体内容中触觉数据的携带（Carriage）问题，即在媒体封装格式层面为触觉数据提供标准化的承载方案。值得强调的是，该标准着重解决触觉数据的“携带”问题，而非触觉信号本身的编码算法。换言之，该标准定义的是一个“容器”，使得不同编码格式的触觉数据能够被统一地封装、标识、同步和分发。这种设计理念与ISO/IEC14496-12（ISO基元媒体文件格式，ISOBMFF）的相关思路一脉相承，充分体现了媒体标准化中“编解码与封装分离”的核心原则。3.2核心技术内容该标准基于ISOBMFF框架定义了触觉数据封装的完整机制。ISOBMFF作为一种结构灵活、扩展性强的媒体封装格式，已被广泛用于音视频媒体（如MP4文件格式）的封装中，其面向对象的盒（Box）结构为新增媒体类型的扩展提供了极大便利。在文件结构层面，该标准定义了触觉样本（HapticSamples）的存储方式，使触觉数据能够以轨（Track）的形式存在于媒体文件中，与视频轨、音频轨并列。每一触觉样本中包含一个或多个触觉帧（HapticFrames），每个触觉帧对应一个时间戳，从而实现触觉数据与音视频数据的帧级时间同步。在元数据层面，该标准定义了触觉样本条目（HapticSampleEntry），用于描述触觉数据的编码格式、设备能力要求、坐标参考系、单位等关键元信息。通过这些描述性元数据，播放器可以识别触觉数据的技术属性和播放要求，从而进行适当的解码和渲染。该标准还定义了时间同步与调度机制。通过对触觉样本时间戳的精确管理，并结合编辑列表（EditList）和样本分组（SampleGroup）等ISOBMFF既有机制，可实现触觉事件与音视频事件的精确时间对齐，支持多轨协调播放。这对于保证用户在观影或交互过程中视听感知与触觉感知的一致性具有关键意义。此外，该标准还规定了触觉流（HapticStreams）在动态HTTP流媒体（DASH）等传输协议中的封装与信令方法，使触觉数据能够与音视频数据一样通过现有流媒体基础设施进行分发。3.3支持的触觉数据格式考虑到触觉数据表示方式的多样性，该标准采用了开放性设计，能够承载多种类型的触觉数据，包括但不限于：基于信号描述的触觉数据（如振动幅度-频率描述）、基于纹理描述的触觉数据（如表面粗糙度、摩擦系数）、基于几何力反馈的触觉数据（如六自由度力-力矩反馈）、以及基于行为脚本的触觉数据（如事件驱动的触发指令）等。这种通用性设计使得该标准既能够适配当前的触觉技术生态，也为未来新型触觉表示格式预留了扩展空间。四、标准制定过程与参与力量4.1立项与研制历程ISO/IEC23090-32的研制工作由MPEG在沉浸式媒体标准化框架下组织开展。制定过程中收集了来自学术界、工业界和用户方的广泛输入，经过多轮专家讨论、提案评估、比对测试和一致性验证，最终在2025年正式发布为国际标准。标准的研制充分考虑了技术的最新进展和产业的实际需求，在多个关键设计决策上经过深入论证和严谨讨论，以确保标准方案的科学性和可行性。4.2主要参与单位介绍：国际电工委员会（IEC）ISO/IEC23090-32:2025由国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合技术委员会（JTC1）共同发布，标准文本的出版方为国际电工委员会（IEC）。国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是世界上成立最早的国际性电工标准化机构，负责电工技术和电子工程领域的国际标准化工作。IEC是联合国经济及社会理事会的咨询机构，与ISO（国际标准化组织）共同构成了全球最具影响力的两大国际标准化组织。截至目前，IEC拥有超过170个成员国，累计发布国际标准超过一万项，涵盖了电力系统、电子设备、信息通信技术、可再生能源、人工智能、物联网等广泛的技术领域。在多媒体与信息编码标准化领域，IEC与ISO通过联合技术委员会（ISO/IECJTC1，信息技术标准化技术委员会）密切合作，共同制定了一系列影响深远的信息技术国际标准。JTC1下设的第29分技术委员会（SC29，音频、图像、多媒体和超媒体信息编码）是MPEG工作组所在的技术委员会，负责领导音频、视频、图像和多媒体信息的编码标准化工作。ISO/IEC23090系列标准正是在该组织框架下由MPEG制定的。IEC作为标准发布机构，在ISO/IEC23090-32:2025的制定与发布过程中发挥了不可替代的作用。IEC负责组织和协调其成员国在标准制定过程中的参与活动，管理标准制定的流程和进度，组织国际专家对标准技术方案进行多轮评审。IEC通过其完善的成员国磋商和投票机制，确保标准内容充分反映了各成员国的技术立场和产业关切，从而使发布的标准具有广泛的国际认可度和适用性。IEC的标准版权管理体系也为标准的后续推广使用提供了法律保障。作为全球电工电子领域最具权威性的标准制定机构之一，IEC与ISO共同出版和推广ISO/IEC23090-32:2025，确保该标准在全球范围内的可获取性和可实施性，为各成员国采用该标准提供了规范化的参考依据和知识产权保障。IEC还与ISO建立了清晰的标准制定流程和纠纷解决机制，以保证标准从立项到出版的各阶段均遵循透明、开放、协商一致的国际标准制定原则。五、标准的意义与应用前景5.1标准的技术与社会意义ISO/IEC23090-32:2025的发布具有多方面的重要意义。从技术演进角度看，该标准将触觉通道正式纳入沉浸式媒体的标准化框架，使沉浸式媒体标准体系由视听二维向视听触三维拓展。从产业生态角度看，该标准为触觉数据的分发和交换提供了一种通用语言，有望打破目前不同类型触觉设备之间的兼容壁垒，促进触觉技术产业链的成熟和壮大。从应用普及角度看，标准化封装和传输方案使得触觉内容可以与音视频内容一样通过现有互联网基础设施进行分发，显著降低了触觉内容制作和分发的门槛。5.2典型应用场景展望在远程医疗领域，该标准可支持远程触诊和手术训练系统中触觉数据的可靠传输。通过标准化封装，手术机器人的力觉反馈信息和触诊操作的触觉信息可以被平滑地记录、传输和回放，为远程医疗提供更完整、更真实的临场感知通道。在工业仿真设计和虚拟prototyping领域，工程师可以在虚拟环境中通过标准化触觉数据获得真实的装配过程中物体接触和力的反馈，从而在产品设计阶段即可进行人机工效评估和操作可行性验证，显著减少物理原型制作成本。在教育培训领域，触觉反馈与视听内容相结合，可以为学习者提供多感官的学习体验。例如，在化学实验模拟中，学习者不仅可以看到反应现象、听到声音，还可以通过触觉反馈感受反应中的温度变化或振动特征。在文化娱乐领域，电影、游戏和虚拟社交平台可以利用标准化的触觉数据轨道，为观众提供与视听内容同步的触觉效果，进一步增强沉浸感和参与感。5.3未来标准化方向ISO/IEC23090-32的发布是触觉媒体标准化进程中的重要里程碑，但远非终点。未来，随着触觉传感器和执行器技术的持续进步，以及人工智能技术在触觉信号处理中的深度应用，触觉媒体的标准化工作还将在以下方向持续深入：（1）触觉信号的高效压缩编码算法，以满足超低延迟和低带宽条件下的实时传输需求；（2）面向多用户共享场景的触觉会话管理协议；（3）触觉与AI驱动的自动内容生成技术的协同；（4）基于该标准的符合性测试和认证体系建设等。六、结论ISO/IEC23090-32:2025《信息技术沉浸式媒体的编码表示第32部分：触觉数据的携带》的正式发布，是沉浸式媒体标准化发展历程中的一个重要里程碑。该标准通过创新性地将触觉数据纳入ISOBMFF封装框架，为多种触觉表示格式提供了统一、灵活的携带与传输方案，有效解决了长期困扰触觉技术规模化应用的互操作性问题。从更广阔的视角看，该标准的出台标志着沉浸式媒体标准化正式进入了“视听触融合”的全新时代。它将有力地促进触觉技术在远程医疗、工业仿真、教育培训和文化娱乐等领域的落地应用，推动沉浸式媒体从“看的媒体”向“感受的媒体”转变。随着ISO/IEC23090系列标准的不断发展和完善，以及包括IEC在内的国际标准化组织持续推动标准的实施与推广，有理由相信，一个高度沉浸、多感官融合的数字媒体时代正在加速到来。未来，ISO/IEC23090-32及其配套标准将成为构建沉浸式媒体生态不可