中国虚拟现实应用状况白皮书.pdf
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1、中国虚拟现实应用状况中国虚拟现实应用状况 白白 皮皮 书书-前 言 前 言 虚拟现实是新一代的信息通信技术的关键领域,具有产业潜力大、技术跨度大、应用空间广的特点。目前,虚拟现实产业正处于初期增长阶段,我国各地方政府积极出台专项政策,各地产业发展各具特色。现阶段我国虚拟现实产业生态初步形成,产业链主要涉及内容应用、终端器件、网络通信/平台和内容生产系统等细分领域。产业应用方面,应用趋势呈现规模化与融合化的发展态势。其中,规模化是指通过云化虚拟现实(Cloud VR)实现内容上云、渲染上云,从而解决用户体验、终端成本、技术创新与内容版权等方面现有痛点。融合化是指虚拟现实与文化娱乐、医疗健康、工业
2、制造、教育培训、商贸创意等传统行业的融合创新,丰富虚拟现实技术应用场景,助推传统行业转型升级。-目目 录录 一、背景现状.1(一)市场分析:虚拟现实产业正处于初期增长阶段.1(二)政策分析:各地积极推动虚拟现实产业发展.2(三)投融资分析:投融资集中化趋势显著.3(四)产业分析:我国虚拟现实产业生态初步形成.4(五)代表地区分析:产业发展各具特点.6 二、应用发展趋势.8(一)云化虚拟现实加速推动应用落地普及.8(二)虚拟现实+释放传统行业创新活力.14 三、虚拟现实的典型应用案例.18(一)虚拟现实+影视.18(二)虚拟现实+直播.19(三)虚拟现实+线下主题馆.20(四)虚拟现实+文物保护
3、.21(五)虚拟现实+科研教学.23(六)虚拟现实+运维巡检.24(七)虚拟现实+产品设计.25(八)虚拟现实+自动驾驶.26(九)虚拟现实+课堂教育.27(十)虚拟现实+安全消防.28(十一)虚拟现实+数字展馆.29(十二)虚拟现实+商业营销.31(十三)虚拟现实+房地产.32-中国信息通信研究院 中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)一、背景现状(一)市场分析:虚拟现实产业正处于初期增长阶段(一)市场分析:虚拟现实产业正处于初期增长阶段 随着技术和产业生态的持续发展,虚拟现实的概念不断演进。业界对虚拟现实的研讨不再拘泥于特定终端形态,而是强调关键技术、产业生态与应用落地的融合创新。本白
4、皮书对虚拟(增强)现实(Virtual Reality,VR/Augmented Reality,AR)内涵界定是: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,立足身临其境的沉浸体验,从促进信息消费扩大升级和行业应用融合创新角度出发,重点覆盖核心器件、泛智能终端、网络传输设备、云设备的新一代信息通信技术、产品和服务。从广义来看,虚拟现实包含增强现实,狭义而言彼此独立,如后文无特别区分说明,本白皮书采用广义界定。全球虚拟现实产业规模接近千亿元人民币,2017-2022 年均复合增长率超过 70%。全球虚拟现实产业规模接近千亿元人民币,2017-2022 年均复合增长
5、率超过 70%。在整体规模方面,据 Greenlight 预测,2018 年全球市场规模超过 700 亿元人民币,同比增长 126%。其中,VR 整体市场超过 600 亿元,VR 内容市场约 200 亿元,AR 整体市场超过 100 亿元,AR 内容市场接近 80 亿元,预计 2020 年全球虚拟现实产业规模将超过 2000 亿元,其中 VR 市场 1600 亿元,AR 市场 450 亿元。在终端整机方面,据 IDC 预测,2018 年全球终端出货量超过 1200 万台,其中 VR 终端出货量约 1100 万台,AR 终端出货量约 120 万台,预计到 2020 年整体终端出货量接近 4000
6、 万台。-中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)中国信息通信研究院(二)政策分析:各地积极推动虚拟现实产业发展(二)政策分析:各地积极推动虚拟现实产业发展 我国各地方政府纷纷出台专项产业政策,积极推动虚拟现实发展。我国各地方政府纷纷出台专项产业政策,积极推动虚拟现实发展。虚拟现实已被列入十三五信息化规划、互联网+等多项国家重大文件中,工信部、发改委、科技部、文化部、商务部出台相关政策。此外,各省市地方政府从政策方面积极推进产业布局,已有十余地市相继发布针对虚拟现实领域的专项政策。北京市发布关于促进中关村虚拟现实产业创新发展的若干措施,提出以中关村石景山园区为中心,推动技术研发、成果转化,产
7、业促进服务平台等措施;青岛市发布崂山区促进虚拟现实产业发展实施细则,加大引入科研机构和重点企业,鼓励人才的引进和培养,并以贷款贴息扶持、政府购买服务方式支持产业发展;成都市发布成都市虚拟现实产业发展推进工作方案,提出打造内容制作运营高地、软件创新研发高地和硬件研发制造核心的两高地、一核心产业布局;南昌市发布关于加快 VR/AR 产业发展的若干政策(修订版),以红谷滩新区 VR 产业园及新建区 AR 硬件产业园为载体,通过奖励、补贴、基金等多种资金扶持方式带动技术研发、企业招引、创新创业、应用示范、市场推广、人才引进等全面发展;福州市发布关于促进 VR 产业加快发展的十条措施,依托长乐产业园,从
8、配套设施、企业招引、创新创业、专项申报、实验室等方面推动产业发展。-中国信息通信研究院 中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)3 图 1 我国各地市虚拟现实产业政策情况(三)投融资分析:投融资集中化趋势显著(三)投融资分析:投融资集中化趋势显著 虚拟现实整体投资市场持续增长,增速开始放缓。虚拟现实整体投资市场持续增长,增速开始放缓。据统计,虚拟现实投融资市场从 2013 年的三亿美元增长到 2017 年的三十亿美元,年均复合增长率为超过 70%,其中,2016 年 VR 元年投融资市场迎来高峰增长期,同比增长 136%,达到 26 亿美元,2017 年投融资增长速度放缓,增速降至 12%。
9、此外,我国 2017 年虚拟现实领域投融资规模超过 50 亿元人民币,预计 2018 年投融资市场将小幅度增长。投融资市场以中美为主,投资热点从硬件终端向内容应用转移。投融资市场以中美为主,投资热点从硬件终端向内容应用转移。在地域分布方面,中美分别占据全球虚拟现实领域 80%的投资金额和70%的交易笔数。我国投融资以中小规模为主,缺乏高额融资项目,在投资领域方面,内容应用、开发工具成为主要部分,但平均融资规模较小,内容应用中的投融资热点也逐渐由单一游戏、社交、视频、直播等大众应用向工业、医疗、教育等多元垂直领域聚集。-中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)中国信息通信研究院 4 图 2 2
10、015-2017 VR/AR 分地区投融资金额及数量占比(四)产业体系分析:我国虚拟现实产业生态初步形成(四)产业体系分析:我国虚拟现实产业生态初步形成 我国虚拟现实产业主要分为内容应用、终端器件、网络通信/平台和内容生产系统。内容应用方面,我国虚拟现实产业主要分为内容应用、终端器件、网络通信/平台和内容生产系统。内容应用方面,虚拟现实的解决方案聚焦在文化娱乐、教育培训、工业生产、医疗健康和商贸创意方面,体现虚拟现实+的融合创新特点。文化娱乐在企业数量上占据主导,我国虚拟现实线下主题店全球领先,培训类的内容企业成为行业应用中的主要力量,房地产、营销、时装等成为商贸创意的主要方向,工业、医疗也涌
11、现出亮风台、医微讯、曼恒等特色企业,解决方案以教学、训练为主,实际参与生产环节的应用仍待技术上的进一步成熟;终端器件方面,终端器件方面,主要涉及头显整机、感知交互和关键器件。头显整机中,我国聚集了全球主要的头显硬件制造商歌尔股份,成为全球的硬件采购和组装中心,以大朋、Pico 为代表的终端企业发展迅速,成为我国一体机市场的主要力量,华为、小米、爱奇艺等陆续进入。在感知交互方面,涌现出七鑫易维、诺亦腾、NOLO、瑞立视等一批在追踪定位、-中国信息通信研究院 中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)5 多通道交互领域的特色企业。在屏幕、芯片、传感器等关键器件中,京东方凭借 AMOLED 屏幕、快
12、速响应液晶屏与 OLED-on Si 在虚拟现实近眼显示领域实现突破;网络通信/云控平台方面网络通信/云控平台方面,虚拟现实为 5G网络的市场经营和业务发展探索新的机会,此外,华为、兰亭数字、7663、视博云等在福建移动开通全球首个运营商云控平台,通过Cloud VR 连接电信网络与 VR 产业链,助推虚拟现实加速普及;内容生产系统方面,内容生产系统方面,主要涉及操作系统、开发引擎和 SDK 等开发环境和全景相机、拼接缝合、三维重建等采集系统,目前我国涌现出睿悦、微鲸、Insta 360、川大智胜、通甲优博等一批代表性企业。图 3 中国虚拟(增强)现实产业地图(2018)-中国虚拟现实应用状况
13、白皮书(2018 年)中国信息通信研究院 6 (五五)代表地区分析:产业发展各具特点代表地区分析:产业发展各具特点 ICTICT 优势型和虚拟现实优势型成为代表地区的产业发展特点。优势型和虚拟现实优势型成为代表地区的产业发展特点。为系统、定量地评价各城市虚拟现实产业发展情况以及在全国的差异化定位,本白皮书构建了虚拟现实产业发展指数评价体系。其中,一级指标包括专项政策、专业人才、科研实力、产业生态、规模应用;二级指标包括政策数量、资金支持、科研机构、高校专业、龙头企业、重点实验室、知识产权、投融资规模、产业链布局等,基于各地虚拟现实产业发展指标加权评价,总结各地发展特点。(1 1)ICTICT
14、优势型优势型地区地区,即传统信息通信产业生态较为完善,依托成熟的配套体系、均衡的人才环境、良好的城市吸引力,能够使虚拟现实在内的各类新一代信息技术产业都能快速成长,创新创业特点突出。以北京市为例以北京市为例,产业发展指数评价重点突出在:一是资本环境优越,作为全国投融资机构聚集地,虚拟现实企业在获得资本关注和支持方面具备优势,2018 年上半年约三分之一融资企业总部位于北京,投融资热度和规模居于全国前列;二是创新能力突出,截至 2016 年底,全国虚拟现实专利持有量前 20 家机构中八家来自北京,北京理工大学、北京航空航天大学、中科院自动化所等多家国内研究机构开展了虚拟现实领域的研究方向;三是产
15、业生态完备,北京虚拟现实企业涵盖关键器件、终端整机、生产工具和内容应用等环节,产业生态形成完整闭环,协同效应和规模效应突出。(2 2)虚拟现实优势型地区,)虚拟现实优势型地区,即依托本地骨干企业的长期的布局和发展,在虚拟现实产业发展中具备先发优势,虚拟现实成为本地 ICT 产业的突出特色,以单点带动全产业生态发展,在产业发展指数的某些指标上优势突出。以青岛为例,以青岛为例,产业发展指数-中国信息通信研究院 中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)7 评价重点突出在:一是龙头企业带动性强,崂山区的歌尔股份代工了全球 70%的高端头显;二是科研院所集聚,北京师范大学、山东大学、中国海洋大学、中科
16、院长光所、北航、北大、北理工等十家国内虚拟现实研究机构落户青岛崂山,此外,北航虚拟现实研究分院开设虚拟现实研究生专业,为本地产业发展提供人才储备;三是规模化应用,中国联通联合中国信通院将在青岛开展 5G 云化 VR 新业务试点,面向大众消费者和行业应用两大领域,推动虚拟现实的规模应用。-中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)中国信息通信研究院 8 二、应用发展趋势(一)云化虚拟现实加速推动应用落地普及(一)云化虚拟现实加速推动应用落地普及 云化虚拟现实(Cloud VR)核心在于内容上云、渲染上云。云化虚拟现实(Cloud VR)核心在于内容上云、渲染上云。Cloud VR将云计算、云渲染
17、的理念及技术引入到虚拟现实业务中,借助高速稳定的网络,将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备,在虚拟现实终端无绳化的情况下,实现业务内容上云、渲染上云,成为贯通采集、传输、播放全流程的云控平台解决方案。其中,渲染上云是指将计算复杂度高的渲染设置在云端处理,大幅降低终端CPU+GPU渲染计算压力,使终端容易以轻量的方式和较低的消费成本能被用户所接受。内容上云是指计算机图形渲染移到云上后,内容以视频流的方式通过网络推向用户,借助网络的Wi-Fi和5G技术,可把连接终端的HDMI线减除,实现终端无绳化、移动化。用户体验、终端成本、技术创新与内容版权成为Cloud VR发展动因
18、。用户体验、终端成本、技术创新与内容版权成为Cloud VR发展动因。VR用户体验与终端成本的平衡是目前影响VR产业发展的关键问题。低成本终端确实有助于提升VR硬件普及率,但有限的硬件配置也限制了用户体验,影响了消费者对VR的持续使用和真正接纳。另一方面,以HTC VIVE、Oculus Rift、Sony PlayStation等为代表的高品质VR设备,其配置套装价格高达数千乃至万元,过高的终端成本明显制约了高品质VR的普及。在这一背景下,Cloud VR有望切实加速推动VR规模化应用,预计2020年,VR用户渗透率将达15%,视频用户渗透率达80%。通过将VR应用所需的内容处理与计算能力置
19、于云端,可有效大幅降低终端成本,且维持良好的用户体验,对VR业务的流畅性、清晰度、无绳化等提供保障。同时,随着VR终端的逐渐普及,VR内容需-中国信息通信研究院 中国虚拟现实应用状况白皮书(2018 年)9 要不断适配各类不同规格的硬件设备。在Cloud VR架构下,VR内容处理与计算能力驻留在云端,可以便捷地适配差异化的VR硬件设备,同时针对高昂的虚拟现实内容制作成本,也有助于实施更严格的内容版权保护措施,遏制内容盗版,保护VR产业的可持续发展。此外,由于Cloud VR的计算和内容处理在云端完成,VR内容在云端与终端设备间的传输需要相比4G时代更优的带宽和时延水平,利用5G网络的高速率、低
20、时延特性,电信运营商可以开发基于体验的新型业务模式,为5G网络的市场经营和业务发展探索新的机会,探索5G时代的杀手级应用,加快投资回收速度。在这一过程中,运营商凭借拥有的渠道、资金和技术优势,聚合产业资源,通过Cloud VR连接电信网络与VR产业链,促进生态各方的共赢发展。从应用场景与云化进程看,巨幕影院、直播、全景视频、游戏及教育成为现阶段近期云化重点领域。从应用场景与云化进程看,巨幕影院、直播、全景视频、游戏及教育成为现阶段近期云化重点领域。近期云化阶段的特点是场景已经支持终端无绳化、内容上云、实时渲染计算上云,产业成熟度高,用户使用频度高,有比较好的用户基础,既有传统内容的新体验,又有
21、Cloud VR直播和视频高沉浸感和强临场感的体验。该阶段的场景可以作为视频的延伸,培养用户习惯。其中,巨幕影院、VR直播、VR全景视频、VR游戏及VR教育属于发展较早的应用场景,内容储备丰富且具备吸引力,应用简单、学习成本低,现已培养了一定规模的用户基础。此外,上述场景从采集、制作、分发到播放的端到端技术已趋于成熟,产业链条相对完备,适合做为运营商首批上线的Cloud VR业务场景;中期云化阶段的特点是场景已经呈现比较明显的云化趋势,场景体验很好,平时用户使用的频度很高,市场空间大,产业技术大部分成熟。但还存在一些问题,例如内容不够丰富,终端尚未完全无绳化,有些-中国虚拟现实应用状况白皮书(
22、2018 年)中国信息通信研究院 10 场景需要有绳头显和外部定位器保障体验,实时渲染还在本地。内容缺乏、终端成本过高,影响了这些使用频度高的场景的普及。一旦内容和渲染上云平台,好的内容会得到高效循环使用,可降低用户的消费门槛,促进用户消费,其主要应用场景有营销、电竞馆、健身、音乐、医疗等领域;远期云化阶段的特点是场景前景广阔,专业化程度高,需要专业的知识进行专门定制,对体验的要求比较高,场景商业模式明确,但产业技术有待成熟,资本布局尚未成型,场景内容相对稀少。远期云化阶段的场景一旦产业生态成熟,可在云平台上快速扩展,其主要应用场景有社交、购物、军事、工程等领域。图4 Cloud VR场景发展
23、进程 从人机交互程度看,Cloud VR呈现游戏类等强交互与视频类等弱交互业务。从人机交互程度看,Cloud VR呈现游戏类等强交互与视频类等弱交互业务。Cloud VR强交互业务是指用户通过交互设备与云端的应用进行实时互动,云端对交互行为进行计算、实时渲染和编码压缩后,以视频流形式将画面传到终端呈现显示的业务,典型代表有Cloud VR游戏等。现网若没有Cloud VR强交互业务平台基础,需要新建业务平台,支撑VR应用的运行和渲染,网络部分依托4K Ready网络,根据VR业务的带宽和时延要求进行调整。Cloud VR弱交互业务是指用户在虚-中国信息通信研究院 中国虚拟现实应用状况白皮书(2
24、018 年)11 拟环境中体验是被动的,内容预先规划好,用户和虚拟环境中的实体无实际交互。对于已经具备传统视频业务平台如IPTV/OTT等视频平台的运营商而言,可基于传统视频平台快速构建Cloud VR视频业务平台系统。需要新建VR点播和直播系统。相比传统视频,VR视频拥有更高的码率,当前全视角4K VR视频单用户码率达40Mbps,构建Cloud VR视频业务解决方案时需要考虑对高码率的支持,包括云端CDN系统、网络传输能力、终端解码能力等。此外,对于有实时性要求的VR视频直播系统,需要提升实时转码和切片的能力。从用户体验与网络需求看,不同体验层次对网络需求差别较大。从用户体验与网络需求看,
25、不同体验层次对网络需求差别较大。在门槛体验层次,内容以4K VR为代表,终端屏幕分辨率为2K-4K,用户看到的画面质量相当于在电视上观看 240P/380P 的 PPD(Pixels Per Degree,角度像素密度)效果。对于虚拟现实视频类业务,主要考虑全视角和基于视场角的传输方案。对于强交互业务,需要比视频更低的时延以保障用户业务体验。因强交互VR不存在需要终端支持异步渲染等技术来保证MTP(Motion to Photon)时延小于20ms,使得用户可以获得流畅的VR体验。网络发展策略以新建 Wi-Fi 家庭网络,扩容改造 4K Ready 承载网为主;在舒适体验层次,内容以8K VR
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