以中国为主导力量,5G网络技术一路快马加鞭,在今年2月底举办的世界移动大会上,通信界已经向全球展示了基本成熟的产品和解决方案,2020年中国5G商用前景可期。与此同时,5G应用正在萌芽,VR/AR被认为会是5G的典型应用。在3月21日召开的5G应用征集大赛行业应用研讨会上,华为无线XLab实验室总裁王宇峰提出,与VR视频相比,实现人与人、人与物、物与物在物理世界与虚拟世界之间的交互将会更加颠覆人们的体验,也更符合万物互联的发展趋势,而实现这种交互的关键是在5G提供的网络能力基础上,架构一个云VR体系,支撑交互。

VR怎么用5G超带宽

面向未来的技术,从模糊有方向,到落地去实现,中间要走过万水千山。最后得到最广泛的应用又会是什么?就像人们无法预知4G中发展最好的是移动支付一样,我们现在无法预知5G的最好应用是不是VR,但初步梳理出方向,是现在应该做的,也是大量创新创业和风险资本应该关注的。

5G能够给VR带来什么?许多有VR体验的人会说,VR眼镜后面那根连接电脑的线会没有了。事实确实如此,但又不仅如此。王宇峰说,当年作为固话延伸的无绳电话,实现了在室内可以随意接打电话。由此启发而来的可漫游到室外接打的移动电话,现在竟然开启了一个移动互联网时代。

从技术上看,5G在三个方面会超越4G。首先是网速有近10倍的提升,用户可体验的网速也会达到300Mbps;其次是网络的时延缩短到1/10,一些特定应用可以只有几毫秒时延;最后是网络的连接能力将有极大突破,一平方公里的连接数可以多达上百万。

“以前人们认为与有线相比,无线的可靠性要差,实际上,5G的可靠性会超越我们的想象。”王宇峰认为,“5G能力的提升,使我们对未来应用的设计要从新的逻辑上重新思考。”

王宇峰说,VR应用可以分为两种,一种是将视频360°化,加上人体姿势信息,能够看到全景图像,这类应用包括家庭影院和演唱会、体育赛事的各种VR直播;另一种是实时的人与数字的沉浸式交互,也称为CG类VR,计算机根据人的动作,实时生成各种图像,实现人与虚拟世界的交互,这一类主要包括游戏、建模、虚拟社交等。

“实时生成而不是事先已经有的图像,目的是让人能够自由地穿梭于物理世界和数字世界之间,人脑中的数字世界不仅能够和计算机虚拟化的世界共存,而且能够让人脑中数字的虚拟世界通过自己的身体动作与物理世界互动,这是比较颠覆的,它不再是传统的把已经存在的VR虚拟给你看。”王宇峰说。

但目前CG类的实现比较主流的也是用PC机作为主处理器进行内容渲染的,一个连接在PC机上的虚拟眼镜,使人可以看到一个虚拟出来的很炫的世界,但是这个世界中只有你一个人,除非几个人同时连接一个电脑,否则现在无法实现人与人之间的互动。这种应用其实与现在万物互联的潮流是背道而行的。

王宇峰说,华为与通信业企业认为VR发展有第三条路,就是云化VR,把目前在PC上做到的整体能力,包括处理、渲染、内容生成全部放在云上,云上的处理能力是弹性的。

“尽管现在云上还没有过多考虑GPU的集成,但包括亚马逊、英伟达在内,一些企业已经在做基于GPU集成的云,整个云的计算能力就是面向图像生成,这种云一旦构建完成,我们的镜端只需要一个显示设备。”王宇峰说,“如果多个终端都是经过云端渲染,是很容易实现虚拟化通信的,容易实现人与人、人与物、物与物的交互,因为大家是基于一个平台,交互就是在整理接口。”一个VR视频的数据量往往在5GB到8GB,而5G就是这种大带宽、低时延交互的保障。

云化VR技术规范开启探路者之旅

其实,在王宇峰所构想的云VR上,即使是接口的整理也并不简单,其中需要做大量标准化的事。“新技术、新标准、新生态”将是云VR的三个路标。

日前,华为发布了CG类虚拟现实的云化VR技术规范,可作为游戏、教育、互动类VR利用新架构进行开发的参考。

技术规范中有一些关键指标,即假设到2023年,5G网络能够达到的指标,如端到端时延控制在5到8毫秒,丢包率低于0.05%,下行带宽带大于100M、上行带宽大于5M。对编解码器性能要求达到上下行的压缩率大于40倍,编码和解码的单向时延小于1毫秒,陀螺仪、动作姿态刷新频率大于1kHz。在这种环境下,要保证比较好的用户体验,就需要端到端的时延控制在20毫秒之内,双眼分辨率达到3K以上,帧率大于90FPS。

王宇峰说,前期已经有公司在此投入,并有不小的进步,但其中的挑战也不言而喻。“我们认为这个产业要起来,还要解决包括芯片、标准、协议等各方面问题,乐观地估计也需要两到三年的时间,甚至更长的时间,但这条路已经打开。”

“我们在第一个原型机里做到每秒120帧,因为要和眼睛进行互动,电影用每秒28到32帧,靠视觉暂留可以是连续的,但互动时这个帧频是不够的,互动切换时帧频在100到120时才能满足视觉和身体的协同。”王宇峰说,“我们在今年的世界移动大会上完成了首个5G云VR的概念验证,可能是第一个真正意义的百兆eMBB业务,它基于技术规范开发,在5G真实环境测试,通过云端实现渲染。”

画面是这样的:真实的人在虚拟世界里是登月宇航员,两个真实的人在不同的地方做出拿箱子的动作,在虚拟世界里是两个宇航员拿起来同一个箱子。整个动作很简单,画面也不太精致,但现实是,足够颠覆。

现在华为与其合作伙伴已经成立了Cloud VR/AR SIG,开展5G预商用网外场测试,推进从概念到商用的转化,促进应用生态的发展。SIG研究领域包括:低时延编解码技术、低时延GPU渲染云、5G CLOUD VR头显、Cloud VR创新应用和平台。

“我们希望通过一种新的架构突破数字世界、物理世界以及人人、人物、物物交互的束缚。”王宇峰说。