虛擬現(xiàn)實的概念誕生于20世紀(jì)60年代，指借助計算機系統(tǒng)及傳感器技術(shù)生成三維環(huán)境，創(chuàng)造出一種嶄新的人機交互方式，通過調(diào)動用戶各種感官(視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等)，來享受更加真實的、身臨其境的體驗，主要包括虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)。

　　自2010年以來，我院圍繞3D立體顯示、計算機圖形、圖像處理等方面開展了大量研究，形成了一定的研究成果。針對當(dāng)前沉浸感、交互感更強的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，我們也進行了深入研究，認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)化將是推動虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要手段。

　　一、虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化基本情況

　　(一)我國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

　　我國從20世紀(jì)90年代起開始重視虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究和應(yīng)用，由于技術(shù)和成本的限制，主要應(yīng)用對象為軍用和商用，適用于普通消費者的產(chǎn)品近年來才隨著芯片、顯示、人機交互技術(shù)的發(fā)展，逐步進入市場。

　　目前，我國虛擬現(xiàn)實企業(yè)主要分為兩大類別。一是成熟行業(yè)依據(jù)傳統(tǒng)軟硬件優(yōu)勢向虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域滲透。包括智能手機及其他硬件廠商，大多從硬件布局。比如，聯(lián)想與蟻視合作研發(fā)的便攜式設(shè)備樂檬蟻視虛擬現(xiàn)實眼鏡;魅族與拓視科技開展合作，推出手機虛擬現(xiàn)實頭盔。游戲、動漫制作廠商或視頻發(fā)布平臺，大多從軟件和內(nèi)容層面切入。2016年，愛奇藝宣布將發(fā)布一款非商用的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用，目前已經(jīng)和一些虛擬現(xiàn)實廠商做了初步適配，優(yōu)酷土豆集團也宣布了虛擬現(xiàn)實平臺，將正式啟動虛擬現(xiàn)實內(nèi)容的制作。

　　二是新型虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)公司，包括生態(tài)型平臺型公司和初創(chuàng)型公司。該類型企業(yè)在硬件、平臺、內(nèi)容、生態(tài)等領(lǐng)域進行一系列布局，以互聯(lián)網(wǎng)廠商為領(lǐng)頭羊。如騰訊、暴風(fēng)科技、樂視網(wǎng)。

　　(二)國外虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

　　20世紀(jì)90年代，國外相關(guān)企業(yè)圍繞虛擬現(xiàn)實技術(shù)，研發(fā)了一系列游戲應(yīng)用，但由于技術(shù)原因，未能形成較好的用戶體驗。2014年，F(xiàn)acebook以20億美元收購Oculus后，類似的虛擬現(xiàn)實熱再次襲來。在過去兩年中，虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實領(lǐng)域共進行了225筆風(fēng)險投資，投資額達到了35億美元。

　　與90年代的失敗相比，當(dāng)前計算機的運算能力得到了極大增強，一定程度上提升了渲染虛擬現(xiàn)實世界的能力。當(dāng)前的技術(shù)已經(jīng)解決了90年代的許多局限。也正因如此，一些大型科技公司逐步參與其中。Oculus首席科學(xué)家邁克爾?阿布拉什(Michael Abrash)表示，公司仍在繼續(xù)研發(fā)觸覺、視覺顯示、音頻和追蹤等方面的技術(shù)。這意味著2016年發(fā)布的虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實產(chǎn)品將開始解決上述問題，并且在未來三五年里還會持續(xù)改善。

　　(三)虛擬現(xiàn)實標(biāo)準(zhǔn)化進展

　　國際標(biāo)準(zhǔn)化方面，目前已經(jīng)開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化活動的有ISO/IEC JTC1/SC24(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會第1聯(lián)合技術(shù)委員會第24分委會：計算機圖形、圖像處理和環(huán)境數(shù)據(jù)表示)以及ISO/IEC JTC1/SC29(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會第1聯(lián)合技術(shù)委員會第29分委會：音頻、圖像、多媒體和超媒體信息)，SC 24和SC 29建立了聯(lián)合工作機制，共同推動增強現(xiàn)實連續(xù)統(tǒng)一體概念及參考模型的、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

　　此外，也有一些非官方組織在考慮虛擬現(xiàn)實的標(biāo)準(zhǔn)化問題，英國數(shù)字媒體技術(shù)革新合作中心DTG(Digital TV Group)的CEO日前表示，該組織將考慮推進虛擬現(xiàn)實的標(biāo)準(zhǔn)化，多位資深業(yè)界高管向他表示熱切希望啟動虛擬現(xiàn)實技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。DTG已發(fā)布了一份有關(guān)虛擬現(xiàn)實的白皮書，計劃在2016年開展進一步的研究。

　　國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化方面，AVS標(biāo)準(zhǔn)工作組已啟動虛擬現(xiàn)實音視頻編解碼技術(shù)研發(fā)，就虛擬現(xiàn)實內(nèi)容表示、虛擬現(xiàn)實內(nèi)容生成與制作、虛擬現(xiàn)實內(nèi)容編碼、虛擬現(xiàn)實交互、虛擬現(xiàn)實內(nèi)容存儲、虛擬現(xiàn)實內(nèi)容分發(fā)和虛擬現(xiàn)實顯示等關(guān)鍵技術(shù)進行探討。

　　同時，中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院也就虛擬現(xiàn)實標(biāo)準(zhǔn)化工作進行了大量研究，對虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實產(chǎn)品在功能、性能、互通性等方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作進行了梳理，發(fā)布了《虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，并啟動了VR/AR國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)征集活動。

　　二、關(guān)于虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)的幾個判斷

　　(一)虛擬現(xiàn)實是提升消費電子供給水平的重要途徑

　　供給側(cè)改革是通過提升產(chǎn)品供給的質(zhì)量、品牌和服務(wù)，提高產(chǎn)品的供給水平，增強產(chǎn)業(yè)競爭力，激發(fā)消費需求。在移動互聯(lián)網(wǎng)、集成電路等產(chǎn)業(yè)的推動下，手機等傳統(tǒng)終端信息呈現(xiàn)方式、效果和用戶體驗，難以滿足社交、娛樂等領(lǐng)域更高的消費需求，消費者希望終端用戶體驗更加豐富，需要終端通過數(shù)字化方式，呈現(xiàn)更多物理世界的信息，并在終端上予以呈現(xiàn)。

　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過沉浸、交互和構(gòu)想的特性，能夠高精度地對現(xiàn)實世界或假想世界的對象進行模擬與表現(xiàn),輔助用戶進行各種分析,滿足了消費者對終端的更高消費需求。當(dāng)前，谷歌、宏達、三星等企業(yè)紛紛推出了相關(guān)產(chǎn)品，企圖占領(lǐng)虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)的制高點。

　　加快培育我國自主虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展，打造內(nèi)容、核心芯片、關(guān)鍵器件、應(yīng)用程序、示范推廣等全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系，將提升我消費類電子終端供給水平，提升產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)地位，增強品牌話語權(quán)，極大滿足我國消費者在未來終端的消費需求，是電子信息制造業(yè)供給側(cè)改革的重要手段之一。

　　為加快我國信息消費產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2013年國務(wù)院印發(fā)實施了《關(guān)于促進信息消費擴大內(nèi)需的若干意見》(國發(fā)[2013]32號)。同時，《關(guān)于積極發(fā)揮新消費引領(lǐng)作用加快培育形成新供給新動力的指導(dǎo)意見》(國發(fā)[2015]66號)中也將信息消費列為六大消費領(lǐng)域之一。加快促進信息消費，能夠有效拉動需求，催生新的經(jīng)濟增長點，促進消費升級、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和民生改善，消費類電子終端是信息消費的重要組成部分。

　　近年來，手機、電視、電腦等傳統(tǒng)消費類電子終端滲透率已接近飽和，產(chǎn)品增長速度日趨放緩，顛覆式的服務(wù)模式創(chuàng)新難以出現(xiàn)，對“十三五”期間信息消費產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了一定的不確定性因素。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是新一代信息技術(shù)的綜合集成，以頭盔、眼鏡、全息投影系統(tǒng)、虛擬生活場景等為代表的典型產(chǎn)品，內(nèi)容服務(wù)、線下體驗、線上線下結(jié)合等創(chuàng)新服務(wù)模式，將廣泛應(yīng)用于生活、公共安全、工業(yè)設(shè)計、醫(yī)學(xué)、規(guī)劃、交通和文化教育等行業(yè)和領(lǐng)域。由虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品和服務(wù)帶動的信息消費規(guī)模，將是繼智能電視、智能手機、平板電腦等產(chǎn)品之后，“十三五”期間消費類電子產(chǎn)品的主要增長動力，是信息消費發(fā)展的重要方向之一。

　　(三)虛擬現(xiàn)實是信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域重大發(fā)展機遇

　　虛擬現(xiàn)實帶來的不僅是顯示方式和視覺體驗的巨大進步，還將通過與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，徹底改變?nèi)藗兊纳钆c交流方式，以基于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用徹底改變信息采集與反饋的模式，其影響可能不亞于手機終端和社交軟件的廣泛普及與使用。

　　可以預(yù)見在今后幾年內(nèi)，高沉浸、虛實融合的社交網(wǎng)絡(luò)將會強勢入侵到普通人的生活，而人們也將會像依賴“網(wǎng)絡(luò)視頻”或“微信”一樣無法離開虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的世界。

　　虛擬現(xiàn)實不僅是一種實體的信息消費電子產(chǎn)品，而更是一種重要的文化生活服務(wù)的內(nèi)容入口，其在消費者物質(zhì)世界和精神世界的重要影響力不言而喻。

　　近年來，在我國高校、科研機構(gòu)和企業(yè)的共同努力下，我國在虛擬現(xiàn)實顯示設(shè)備、虛擬場景繪制引擎、增強現(xiàn)實場景呈現(xiàn)、以及新型人機交互等技術(shù)領(lǐng)域不斷取得技術(shù)突破并積累知識產(chǎn)權(quán)，取得了大量科研成果，并且一批國內(nèi)虛擬現(xiàn)實消費電子產(chǎn)品已經(jīng)推出上市，吸引公眾的高度關(guān)注，獲得大量的用戶體驗反饋，雖然我國技術(shù)和產(chǎn)品總體與發(fā)達國家仍存在差距，但可以說我國與發(fā)達國家共同處于虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起步階段。

　　(四)虛擬現(xiàn)實正處于市場爆發(fā)前夕

　　隨著移動智能設(shè)備的普及和增長趨緩，消費電子市場急于開拓新的消費點和增長點。

　　以移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等為基礎(chǔ)的社交化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)極大地改變了社會的面貌和人們的生活方式，而以高沉浸、多感知為體驗特征的虛擬現(xiàn)實正是下一代社交化網(wǎng)絡(luò)的重要形式。

　　按照Digi-Capital預(yù)測，虛擬現(xiàn)實硬件和軟件市場潛力將達到 1500億美元規(guī)模，預(yù)計未來5年復(fù)合增長率超過100%。2015年以來，我國投入與虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的企業(yè)大幅增加，出現(xiàn)全新的企業(yè)和個人應(yīng)用市場，我們相信虛擬現(xiàn)實有望成為下一個千億元級的產(chǎn)業(yè)，可能作為一種新型消費電子產(chǎn)品產(chǎn)生劃時代意義。

　　目前國內(nèi)的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)還處于起步期，大部分國際廠商及其產(chǎn)品未啟動布局中國市場，國內(nèi)廠商有市場先發(fā)優(yōu)勢，在資本的推動下，將會有越來越多的企業(yè)涉足虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，大量頭戴眼鏡盒子、外接式頭戴顯示器等虛擬現(xiàn)實設(shè)備將進一步向消費級市場拓展，中國虛擬現(xiàn)實的市場規(guī)模將逐漸迎來爆發(fā)。

　　三、虛擬現(xiàn)實標(biāo)準(zhǔn)化需求

　　作為信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域新技術(shù)典型代表，技術(shù)發(fā)展快，技術(shù)體系、解決方案也很多，應(yīng)用需求存在差異，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系未能體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實新的技術(shù)特點和應(yīng)用模式，導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實設(shè)備和內(nèi)容生成兼容性不高，阻礙了技術(shù)的應(yīng)用普及。亟須加強標(biāo)準(zhǔn)化頂層設(shè)計，研究新的標(biāo)準(zhǔn)體系，以滿足虛擬現(xiàn)實發(fā)展需求，主要體現(xiàn)在以下方面：

　　(一)內(nèi)容制作解決方案需增強通用性以降低內(nèi)容成本。

　　內(nèi)容決定了虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，是虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。目前，由于內(nèi)容制作解決方案通用性較差，導(dǎo)致內(nèi)容制作成本偏高。一是用于拍攝的虛擬現(xiàn)實攝錄設(shè)備，由于數(shù)據(jù)格式、畫面拼接、接口等技術(shù)不一致，通用性較差。二是數(shù)據(jù)建模平臺兼容性不強。各廠商針對內(nèi)容制作的引擎、開發(fā)環(huán)境，以私有化解決方案為主，同硬件間的匹配程度、內(nèi)容生成后的通用性較差。通過標(biāo)準(zhǔn)化手段解決內(nèi)容制作過程中的兼容性問題，將大大降低內(nèi)容制作成本，加快虛擬現(xiàn)實普及應(yīng)用。

　　(二)現(xiàn)有音視頻編解碼體系需改進提升以滿足沉浸式體驗。

　　虛擬現(xiàn)實要求以影像的形式模擬現(xiàn)實世界視覺信息，提供多視角、多維度的沉浸式視頻內(nèi)容，同時也要實現(xiàn)全景音的音頻功能。

　　為保證音視頻內(nèi)容編解碼效果，滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬下的傳輸需求，虛擬現(xiàn)實音視頻的要求有：視頻分辨率進一步提升(至少4K×2K);更多聲道(7.1、10.1及以上)的聲場還原技術(shù);音視頻壓縮效率進一步提高，減少畫面冗余的同時，盡可能的保留更多的畫面細(xì)節(jié);多畫面的視頻拼接技術(shù)進一步加強。

　　當(dāng)前的音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)均不能滿足需求，急切需要新的音視頻編解碼技術(shù)，保障成像和壓縮質(zhì)量的同時，減少虛擬現(xiàn)實音視頻節(jié)目數(shù)據(jù)量。

　　(三)軟件開發(fā)套件(SDK)解決方案需增強兼容性以降低軟件開發(fā)成本。

　　當(dāng)前，相關(guān)企業(yè)圍繞虛擬現(xiàn)實應(yīng)用，發(fā)布了相關(guān)軟件開發(fā)環(huán)境解決方案，推動軟件研發(fā)工作，如騰訊、愛奇藝、樂視、谷歌、雷蛇、Unity等。目前，各企業(yè)發(fā)布的解決方案，在圖像渲染、人機交互、用戶接口、數(shù)據(jù)庫、物理引擎等方面均采用不同的實現(xiàn)模型，兼容性較差。為此，軟件研發(fā)過程中，需要適配相應(yīng)的SDK，也要兼容不同的硬件解決方案。加強SDK的標(biāo)準(zhǔn)化工作，將減少軟件開發(fā)者的二次開發(fā)，為軟件開發(fā)節(jié)省大量的人力和時間成本。

　　(四)重點終端產(chǎn)品性能指標(biāo)需統(tǒng)一以進一步規(guī)范提升產(chǎn)品性能。

　　國內(nèi)外廠商面向消費級虛擬現(xiàn)實市場，發(fā)布了相關(guān)終端產(chǎn)品，包括獨立頭盔、手機顯示類頭盔、沉浸式投影、增強現(xiàn)實眼鏡等產(chǎn)品。

　　總體來看，現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品軟硬件質(zhì)量表現(xiàn)不一，反映在用戶體驗方面的沉浸感、交互性和想象性差距較大，部分實現(xiàn)全景視頻，甚至3D效果的產(chǎn)品，也冠以虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品。由于缺乏評價的方法和依據(jù)，導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實終端產(chǎn)品市場秩序較為混亂。亟須加強虛擬現(xiàn)實終端產(chǎn)品性能和評價技術(shù)研究，制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范和主客觀測試方法要求，推動虛擬現(xiàn)實終端產(chǎn)品市場健康有序發(fā)展。

　　四、標(biāo)準(zhǔn)化助推虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　虛擬現(xiàn)實發(fā)展到今天，已向消費級市場快速滲透，我們要鼓勵虛擬現(xiàn)實新技術(shù)、新產(chǎn)品發(fā)展的同時，也要加強對相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的引導(dǎo)，以標(biāo)準(zhǔn)化為手段，提升虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品有效供給水平，使虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)從跟隨到并行再到領(lǐng)跑。

　　(一)以綜合標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)加強頂層設(shè)計。依據(jù)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈特點，加強內(nèi)容制作、數(shù)據(jù)建模、呈現(xiàn)和傳感交互等領(lǐng)域的綜合標(biāo)準(zhǔn)化研究，增強產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展能力，繪制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實施路線圖，明確“十三五”期間虛擬現(xiàn)實技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)路徑，全面提升我國虛擬現(xiàn)實標(biāo)準(zhǔn)化水平。

　　(二)以重點標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研制為抓手滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。結(jié)合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，布局研究一批行業(yè)急需、市場急用的標(biāo)準(zhǔn)，按照成熟一批、研制一批的原則，在基礎(chǔ)、編碼及數(shù)據(jù)格式、軟件開發(fā)、應(yīng)用服務(wù)、終端性能及測量方法等領(lǐng)域，圍繞術(shù)語、參考模型、數(shù)據(jù)分類、音視頻編解碼、交換和應(yīng)用格式、場景表示方法和訪問接口、應(yīng)用程序和設(shè)備接口、頭盔性能分級及評測、內(nèi)容分級及評測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，率先開展標(biāo)準(zhǔn)研制工作。

　　(三)以標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)互動為基礎(chǔ)提高發(fā)展質(zhì)量。加強重點行業(yè)/國家標(biāo)準(zhǔn)同產(chǎn)業(yè)的互動，提升標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用水平。一是開門制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。聯(lián)合虛擬現(xiàn)實相關(guān)企業(yè)共同開展標(biāo)準(zhǔn)研制，結(jié)合行業(yè)發(fā)展實際情況，研究提出標(biāo)準(zhǔn)具體參數(shù)指標(biāo)。二是加強重點標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)應(yīng)用。鼓勵相關(guān)企業(yè)結(jié)合實際情況，推動基于行業(yè)/國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品研制，在體育直播、游戲娛樂、遠(yuǎn)程教育、虛擬樂園等領(lǐng)域開展應(yīng)用。

　　(四)以標(biāo)準(zhǔn)符合性測試為手段增加產(chǎn)品有效供給。針對當(dāng)前虛擬現(xiàn)實概念不清晰、產(chǎn)品良莠不齊的情況，著力研究評價不同等級產(chǎn)品的性能、體驗差異。開展標(biāo)準(zhǔn)符合性測試研究，加強面向虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的音視頻主客觀評價測試技術(shù)研發(fā)，建立標(biāo)準(zhǔn)符合性測試平臺，引導(dǎo)消費者選擇高質(zhì)量、高性能、高體驗的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品，減少低端、無效的供給，從而吸引虛擬現(xiàn)實廠商提供更多高端產(chǎn)品。