5G技术助力VR视频应用进入新时代

发布时间:2018-09-03  作者:汪竞飞(中兴通讯)  阅读量:

作为公认的5G未来杀手级应用之一,VR(Virtual Reality)在过去的几年一直是业界的热点话题,根据谷歌搜索指数可知,自2015年11月开始,VR在全球的关注度以极快的速度上升。继Facebook、谷歌等海外IT公司开始涉足VR硬件、VR视频等内容,国内企业也开始将其业务与VR结合。

从5G标准来看,3GPP率先发布的第一个版本(Release 15)的5G系统标准重点支持的业务就是eMBB(增强型移动带宽),而VR业务具有典型的超高带宽、低时延和广覆盖需求,可以很好地体现5G网络特有的高带宽、低时延等KPI指标特征。

从行业应用来看,VR技术已经被广泛应用于消费者市场和行业市场,涉及直播、视频、游戏、教育、房产、医疗、工程、电商、军事等各行各业。
本文主要分析当前主流的VR业务形态以及VR技术与5G技术的结合点。

当前主流的VR业务形态分析

VR对于用户来说,能够接触到的就是终端设备,当前的VR终端设备有外接式VR头盔、VR一体机、手机式VR头盔几种类型。

● 外接式VR头盔

外接式VR头盔的特点是需要一台高性能显卡主机做视频运算,VR头盔作为显示设备,两者相结合才能获得完整的VR观看体验。

该类型的VR体验是当前最好的,图形渲染能力强,可以运行大型VR游戏,但高性能视频主机价格昂贵,大大阻碍了VR的普及。

● VR一体机
VR一体机是将数据存储接收、图像处理、显示都集成在头盔中,只需要一台设备,能够联网即可体验VR。

受限于设备的能力,VR一体机图像处理性能一般,只适合观看VR视频,无法体验游戏。

● 手机式VR头盔
手机式VR是使用手机+VR盒构成的简单VR设备,在手机中安装VR专用APP即可体验VR,是门槛最低的体验方式。由于手机屏幕的限制,手机式VR难以输出高分辨率的图像,普遍体验不佳。

VR技术已经发展了一段时间,但用户量一直没有获得爆发性增长,主要原因在于:VR终端的性能与成本存在矛盾。VR体验最好的设备是HD主机+外接式VR头盔,但该设备价格较高,一套设备通常要超过1万元,难以在大众用户中普及。一种低成本方案是VR一体机,兼具数据处理和显示功能,价格2000~3000元,但是该设备的图形处理能力一般,只能进行视频观看,无法再对图像进行渲染,难以获得良好的VR体验。

VR的技术特点以及和5G的结合点

在VR使用中,普遍有个问题是眩晕感,其根本原因是像素不够高、帧率不足。业界一般认为,4K以上的VR才能提供没有眩晕感的体验,随着分辨率的提高,对网络传输的要求也大幅增加,具体如表1所示。



典型5G网络单用户速率可以达到2Gbps以上,可以看到,5G网络满足VR业务对大带宽的需求,可以满足多路VR用户同时体验的需求。

VR业务的另一个指标——时延,在5G网络中通过MEC架构的引入,也可以得到极大的提升。视频数据就近在MEC上进行渲染和加速,大量数据不再经由核心网发送到Internet,有效减少了数据因传输路径过长而带来的时延。

中兴通讯创新的5G应用案例

中兴通讯在充分研究了5G的行业应用领域之后,将VR视频类应用作为首个在5G网络中部署的应用,取得了优秀的演示效果。

360度全景直播


在2017年世界互联网大会上,中兴通讯在第一次向业界展示了通过5G网络传输的全景视频。

360度全景视频是标准4K的画面,因对带宽需求较大,一直以来都是通过有线网络传输,这样会带来一个比较大的限制——摄像机一直需要拖着一根网线才能实现直播。中兴通讯采用5G网络作为全景视频回传的通道,解决了全景摄像机不能随便移动的难题。

整个5G直播系统由三部分组成:风景区、5G系统、演示区。

风景区——全景摄像机架设在乌镇西栅景区的观光船上,通过设置在船内的5G终端,将4K全景视频数据实时传送到5G网络中。

5G系统——5G系统由5G NR基站和5GC核心网组成,将5G终端发送的视频数据汇聚到核心网,并传送到演示区。

演示区——2017世界互联网大会现场,这里由一台视频主机接收4K全景视频数据,将画面投放在电视墙上,同时还可以由VR进行第一视角的全景体验。

这次直播通过3.5GHz 5G预商用基站覆盖乌镇西栅景区河道,景区游船上安装高清摄像头,拍摄图像通过5G网络实时上传,随着船只在水面缓缓行驶,一幅美丽的高清4K水乡风景画也徐徐在大会现场观众面前展开。 

采用多个高清摄像头合成广角画面对上行传输速率要求高,5G空口网络上行速率在实测中能达到数百兆每秒,因此在复杂多变的外场真实环境下,4K高清画面能够高速、无损地被传输至展会现场的大屏幕上,观众就可通过高清全景直播游览水乡,身临其境般直观感受5G网络大带宽的特性。

低时延VR游戏


在2018世界移动大会巴塞罗那展上,中兴通讯联合中国移动展出了业界首个基于5G网络和MEC的云VR游戏。

中兴通讯联合中国移动提出的云VR方案(如图1所示),可以解决VR用户设备成本与性能体验的矛盾——在5G网络中部署MEC网元,并利用MEC的开放能力部署GPU集群,VR游戏的图形渲染处理放在边缘云上;用户可以使用价格较低的VR一体机,通过云端的图形渲染,获得上万元高清主机才有的VR互动游戏体验。可以预计,VR游戏业将迎来新一轮爆发增长。


无人机视频直播


2018年3月,中兴通讯联合中国电信、大疆创新,在雄安新区联合进行了基于5G网络的无人机视频直播。

无人机无论在个人娱乐还是在行业的应用,目前已经非常广泛,但是当前的无人机拍摄,由于缺乏高速的视频回传通道,还无法做到实时直播。大疆创新提供的直播无人机可以回传1080P的实时视频,通过编码和5G网络的传输,可以在远端的演示区,实时观看无人机的飞行直播。

丰富的应用案例体现出5G作为下一代通信技术的发展和领先。5G突破了传统移动通信应用范畴,渗透制造业、家庭、旅游等各个行业,使得人类社会更加智能化、自动化和互联网化,而VR应用正是其中的典型应用。

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