5 G时代下的虚拟现实（VR）研究

荣侨 （北京）信息技术有限公司

引言

我国的网络环境2019年实现了飞跃，从2G时代开始到我们熟知4G，再到当下发展的主流5G，人类已经跨入了新的时代。除5G之外，当下的热门话题之一为VR技术，两者相互作用，能够为我国整体科技水平的提升提供强大推动力。

一、5G时代虚拟现实的未来

在5G时代的角度下，VR技术的特点与优势都能够得到更加迅速的发展，在各个行业都能够合理应用，因此在大环境的催化下，VR技术将使多个行业的视觉虚拟化需求得到满足。以对视觉质量要求较高的电视业为例，某电视台自5G技术发展以来，利用5G低延迟、高效率且移动性强的特点在台内节目中逐渐加入了VR技术应用，该台认为VR转播能够为观众带来全景体验。以与体育节目的结合为例，体育节目的竞技性较强，通过VR技术转播观众可以体验运动员第一视角的感受，如该台2019年的跑酷世界杯，电视台利用5G技术将现场画面传回制作系统，编辑切换后通过VR技术将画面传达给观众。同时，还使用全景摄像机采集运动员第一视角为观众还原多角度的真实现场，可为观众带来身临其境的感受。

从2015年以来，VR技术已经与5G技术共同度过了发展迅速的几年，在此阶段市场和科研部门不断探索了VR技术的未来发展方向，该技术对于虚拟现实场景的呈现具有促进作用，但目前相关技术还不成熟，用户使用VR头盔仅能达到体验的目的，缺少互动，且多人交互技术存在不足，随着5G技术的发展和普及，VR带来的空间传感和仿真触觉等都能够帮助用户作为参与者体验虚拟世界，满足用户的视觉体验需求。

二、5G时代虚拟现实的发展特点研究

从我国信息通信技术的发展历程研究，每一次信息时代的变革都会给人们带来更多的便捷，5G时代亦是如此，将使社会到达万物互联的状态，5G技术的持续发展也将带动全国各企业的发展，行业产业生产模式与下属经销商等的联系也会更加紧密，互联网行业将获得更多的机遇与生机。5G时代的虚拟现实技术是5G＋VR的发展模式，中国电信应做好布局，准备好迎接信息时代新的机遇和挑战，同时在5G时代下虚拟现实的发展特点有以下几方面：

首先，是5G时代到来，相关技术需要抢占更多市场，各大运营商的网络布局速度会持续加快，网络覆盖的面积及质量与人们生活息息相关，在此背景下，VR技术的发展会与5G技术进行更加紧密的结合，人们对于虚拟现实技术会产生更加真切的体验，人们也能够更快进入智慧生活。

其次，是与4G技术相比，5G在技术方面的变化较大，在发展过程中互联网的前景也得到了拓宽，因此虚拟现实技术得到了更加有利的发展条件。5G时代下VR技术将实现横向拓展，其交互性和带给用户的沉浸感都能够进一步提高。除此之外，5G技术也可以帮助VR提高设备性能，切实摆脱了数据传输速度慢的束缚，VR技术逐渐步入无线化时代。

最后，是5G＋VR技术的共同发展，借助5G技术，虚拟现实技术也逐渐在业务方面实现了创新，此过程中虚拟现实技术的云化有效促使了成本投入降低，VR的迅速普及也为运营商带来了更高收入，相关技术的商业边界得到了突破，5G和VR技术可以共同发展。

三、5G时代为VR技术发展带来的机遇研究

在5G时代下，虚拟现实与5G能够紧密结合，对于VR技术以往的传统发展方式也产生了巨大变革，VR技术获得新的发展机遇如下：

（一）VR产品迅猛化发展

5G技术的实验阶段逐渐结束，此技术的成熟促使相关技术得到了迅速发展，全球运营商逐渐加快5G的部署工作进行。5G与虚拟现实的结合会促使VR技术日趋完善，两种技术的结合会改变VR的业务模式，5G时代的到来促使通信资源和服务能力结合发展，更加注重用户的实际需求，将5G技术细节融入到VR当中。且在相关行业技术发展过程中，两项技术的合作力度加大，程度也逐步加深，对于传统VR技术实现了创新发展，创新的主要方面为通信智能化、业务生态化等。新形势下的VR与5G结合主要向家庭方面发展，利用行业内对云VR技术的应用把握产业链，加大力度打造5G＋云VR的生态闭环能力，为突出相关技术产业化发展提供助力。

（二）视频质量提升

虚拟现实技术的发展过程中，视频播放是主要方向，5G技术与虚拟现实中的应用能够提升视频质量和最终呈现效果。高质量视频制作过程中，5G＋VR视频播放更加注重VR视频的优化，重点建设方向在设备和数据传输能力两方面，但相关发展需要更高的分辨率。以8K视频为例，该视频需要较低的网络延时，方能保证播放效果，5G技术的应用提升了相关的网络传输效率，从而帮助VR视频质量增强。5G时代下虚拟现实技术获得了两个重要发展机遇，一是宽带的提升，帮助视频清晰度得到了明显提高，观众的观影体验得到有效保障。二是虚拟现实内容云端渲染后传输可能性得到提高，在技术部门的努力下，VR兼容性能够显著增加。

总之，5G技术与VR的结合促使VR打造出了质量更好的视频资源，相关的技术效果也得到了更广泛的应用和普及。

（三）应用范围得到拓展

5G时代的技术发展促使5G与VR获得了紧密结合，VR的服务范围能够明显扩大，此过程中VR不仅是在新兴行业中得到发展和应用，与传统行业的发展也会逐渐融合，带动医疗、教育等领域进一步发展。在VR与5G技术的带领下，我国各个行业将焕发新的光彩。结合VR技术的特点分析，关键在于能够解决物理空间的时间轴，有关行业只需把握VR技术此特点，即可实现其与现代行业的结合。

以农业为例，VR技术与农业种植结合后可以为植物生长建立基因库，在农业减灾工作中，使用VR技术也能摆脱空间限制，帮助更多农民学习防灾知识提升学习培训效果。某地就玉米种植技术对农民进行培训时使用VR技术将玉米生长的全过程缩短，农民在短时间内即可直观的了解，各个阶段的种植和施肥技巧，有效节约了当地种植培训时间，也在实践中发展了VR技术的应用效果。

四、5G时代VR技术在各行业的应用研究

VR技术发展应用的初期，由于研究不完善、相关内容完整度不足等原因导致客户体验度低，VR产业一度停滞不前。但随着一体机的上市和高质量内容研发等变化产生，VR技术和相关产业进入了复苏期，与此同时5G技术进入商业化也为VR技术发展创造了良好条件。VR技术由本地向云端发展，随时间推移形成了智终端、宽管道、云应用的全新商业模式。发展情况不稳定的VR产业在5G的推动下已经从虚拟向现实发展，目前各行业产业链都在努力，我国乃至全球一直在完善发展VR产业。在多方推动下，VR产业已经形成窗口期，且工信部也将5G＋VR作为5G发展的重点课题研究。在以上背景下，VR技术在各行业的发展应用情况如下：

（一）视频

某视频播控中心认为，当前VR视频面临的主要问题有三点，内容、设备、传输。

首先是内容，现阶段视频行业的VR视频量不足，相应的3D VR更是凤毛麟角，视频企业可以通过自制视频独立生产VR视频，主动增加VR视频内容。

其次是设备，目前我国视频行业面临的设备问题主要体现在分辨率。许多播放VR的设备屏幕分辨率还是2K屏幕，当前人们观看视频主要需要借助移动设备，而移动设备中分辨率能够达到4K的较少，电视机中4K分辨率较为常见，相应的8K分辨率屏幕更少，仅在某些高端品牌才有。且对于移动视频设备来讲，功耗也是问题之一，分辨率与视频渲染程度高低会影响设备功耗，且成正相关。因此该视频播控中心认为，视频观看设备需要进一步优化品质，提高质量与不断发展的VR技术持平，从而达到促进VR技术发展和应用的目的。

最后是传输，VR视频需要高分辨率支持，而高分辨率则需要网络具有较强传输能力，高宽带、低延时方能为VR视频观众带来更加优越的观影体验。但目前5G技术发展还有需要继续完善的部分，因此相关的技术部门可以探索挖掘提高网络传输能力的方法，借助5G技术的发展为观众带来优质的观影体验。

当下VR一体机的优秀品牌代表有PICO等。但国产品牌普遍受限于移动观影设备的体积、散热等限制，对比发现移动端的视频处理能力与显卡的性能相差20倍之多，低成本的头显可以帮助VR设备提高渗透率和用户数，通过提高画面质量帮助用户增加观影体验，从而提升消费者购买意愿。由于人们的碎片化时间较多且大部分人习惯使用碎片化时间使用VR，因此未来便携移动设备的发展情况与VR使用息息相关，因此VR与5G注定紧密相连。

VR视频的发展机遇主要有两方面，一方面是在VR视频，不论点播还是直播，宽带的优化都对视频内容清晰度有帮助。未来8K VR会成为VR视频的基本配置，这是VR视频的发展的机遇同时也是对宽带提出的挑战。另一方面是5G网络下的VR内容经云端渲染后传输已经成为了可能，5G网络的不断发展导致部分对延迟要求较低的视频可以实施云端渲染，未来行业内为节省时间，在网络边缘构件渲染池也是VR视频发展的一项机遇。

总之，当下VR视频内容和设备的保有量处于循环上升的情况，未来随5G的发展，设备销量会大幅度提升，相应的VR视频内容也会得到优化。

（二）驾驶

VR模拟驾驶的发展前景较好，但VR驾驶对于专业性和技术性有较高要求，因此VR驾驶未来开发过程会较为艰难。当前该行业的VR应用难题主要有两方面，一方面，是渲染引擎对于计算机的性能要求高。如：汽车有三个反光镜和后视镜，VR驾驶的真实感、空间感等都需要渲染景深效果，因此在VR成像时需要对每个镜子配置两个摄像头，最终计算机需要同时负荷八个摄像机的渲染工作，但5G技术的发展和技术提升将逐步解决相关问题。另一方面，是晕眩感，当下VR驾驶主要在驾照训练中使用，学员想真正掌握驾驶技术需要进行单次长期培训，由于目前VR技术不够成熟，因此学员容易使用VR模拟驾驶时产生晕眩感，晕眩感产生原因在于VR驾驶的画质达不到标准，且拖尾现象也会导致学员视觉模糊。学员在体验VR驾驶时，视觉和人体画面不协调也是造成晕眩的主要原因，随着5G技术的发展和与VR技术结合，VR驾驶的视频延时程度以及画面渲染效果都能够得到优化，逐渐帮助学员减轻晕眩感，提升用户体验。

（三）农业

科技的发展使VR与现代农业有机结合，实际上VR技术与传统行业的结合屡见不鲜，VR的特点和优势在于能够解决单一物理空间的时间轴问题。众所周知，农业领域的动植物生长都是缓慢的过程，而利用VR技术即可突破时间限制。当下VR与农业结合最有价值的应用形式有三种。

一是建立动物基因库，即将动植物的生长过程使用动作捕捉技术生成3D影像，放在数据库中，以便后续使用，学习时通过VR技术再现动植物生长过程。以某农科院建立的三维动植物基因库为例，该基因库将常见的养殖动植物信息的立体模型、生产过程进行三维记录，在农业和VR技术不断地发展过程中丰富资料，切实体现出了基因库的可传承性。

二是在农业防灾减灾中应用，农业生产中面临的病虫害和自然灾害等都可以通过VR技术进行直观的人员培训。VR的特点在于，虚拟环境中不受时间空间限制，能够随时模拟任意情况。以某农科院对农民进行玉米种植培训时的情况为例，玉米生长过程中各时期遭遇的病虫害不同，而其成熟时间需要半年到一年，该农科院将玉米生长全过程听过VR技术缩短。农民在培训时通过VR直观的感受了解玉米各个阶段需要使用何种药物及方法防治病虫害，有效达到了节省实际操作成本的效果。

三是在农产品推广中使用VR，某地农科院与当地农民合作，通过VR技术将当地特产的果蔬制成VR视频，消费者通过VR技术直观的接触农产品生产过程，再与气味辅助器结合使用，消费者不仅可以观看，还能通过气味进一步提升对产品的了解程度，最终达到刺激消费者购买的目的。

（四）消防

我国城市化发展速度越来越快，因此有关部门对于消防安全的重视程度越来越高。火灾事故对人们的生命财产安全存在极大威胁，VR消防安全教育显得尤为重要。5G时代下，人们通过VR技术体验火灾现场并进行演练培训属于常见现象，且设身处地的体验也能够帮助人们牢记消防安全相关注意事项和逃生技巧。

如：某消防分队在宣传消防安全知识时，通过VR技术模拟多个诸如写字路、居民楼、商场、学校等容易发生火灾的场所，学习知识时引导人们身临其境的体验现场，同时使用语音随时讲解起火原因以及自救注意事项等内容，切实达到了帮助人们在演练过程中熟悉安全隐患的目的，也在根本上提升了消防安全演练的效率。

（五）军事

VR技术在各行业间广泛应用的同时，我国综合国力也不断增强。因此VR技术在军事和国防工作中使用已经逐渐成为常见现象。如：VR技术可以帮助军队模拟各种突发情况和战场情境，能够提升军队的整体训练效果。且VR技术模拟的场景可以反复多次使用，场景内枪支弹药也能够无限供应，对于我国减少军事训练和武器装备开销有重要作用。

此外，VR技术能够突破时间和空间的限制，随时开展军事演习，通过多次的演习，军队也能更快发现实战中有几率出现的问题。与此同时军队指挥员可以实时观察士兵的动态和双方战力部署，为军队创新作战方案提供了新的途径。

五、加快5G技术与VR技术创新发展的措施

5G是前几代移动通信技术的延伸，目前相关的研究开发组织遍布全球，我国华为企业在此方面始终处于领先地位。5G的特点在于对于原始数据的传播能力更强，且削弱了高延迟情况和能源浪费情况，促使我国的信息传播成本明显降低，2019年我国工信部发布了5G商用牌照，中国正式进入5G时代。

VR是虚拟现实技术的简称，当下大多数人对于VR的了解局限于电影和体验馆。事实上，VR技术属于高科技学科和课题，具有立体感、沉浸感等特点，人们使用VR一体机等设备可以进入虚拟现实世界，身临其境的感受变化。

提高VR技术的有效性，重点环节在于图像信号的传播顺畅与否，5G技术的发展为VR应用提供了更加广阔的发展空间和创新可能。加快5G技术与VR技术创新发展的措施研究可以从两方面开展研究。从技术方面入手，重点在于解决5G技术运行中遇见的半径节点问题，若半径节点过大，则信号传播受外界干扰的可能性也就越高。而半径节点过小，则信号节点相应增加，信号的传播则容易产生错误。因此有关技术部门需要着手提高5G通信信号的抗干扰行和传播距离优化情况。

从设施方面入手，VR技术和5G技术都需要选择智能化、科技程度高的设备，尤其是要注意通信信号基站的建设情况，其科技化程度对于信号的抗干扰行和传播距离有直接影响。而智能化程度越高则基站自动接收信号和分析投放地域的范围也能够节省大量时间。

除此之外，有关部门还需要培养更多的专业技术人才，重点培养方向应以5G和VR设备的日常维护保养为主，为设备的正常运转和使用寿命延长提供保障。

六、结束语

综上所述，近年来5G技术商用化和普及与VR技术的需求符合，随着5G大时代到来，VR技术在多个领域都会产生冲击和影响，且5G技术自身具有速度快效率高的特点，对于促进VR技术发展也有明显的推动作用。