1、虚拟现实虚拟现实行业行业应用的引爆点应用的引爆点暨暨虚拟现实产业与应用发展白皮书虚拟现实产业与应用发展白皮书发布会发布会二二一六年九月一六年九月中国电子信息产业发展研究院中国电子信息产业发展研究院电子信息产业发展研究所电子信息产业发展研究所温温晓君晓君技术产业应应用用投资标准虚拟现实虚拟现实话题之王：虚拟现实报告内容如何认识虚拟现实虚拟现实行业应用的引爆点如何看待虚拟现实产业几点建议1234一、如何认识虚拟现实 虚拟现实以人的直观感受体验为基本评判依据，是人类认识世界、改造世界的一种新的方式手段。 虚拟现实本身并不是生产工具，它通过影响人的认知体验，间接作用于“物”，进而提升效率。虚拟现实的作

2、用对象是“人”而非“物”虚拟现实物物消费端（消费端（2C）：改进认知体验）：改进认知体验行业应用端（行业应用端（2B）：提升）：提升效率效率 抽象事物的具象化抽象事物的具象化：一维、二维、多维到三维；信息数据的可视化建模 观察视角的自主化观察视角的自主化：突破空间物理尺寸局限，增强式观察，全景式观察，自然运动观察；观察视野不受屏幕物理尺寸局限 交互方式的自然化交互方式的自然化：传统键盘、鼠标的输入输出方式到手眼协调的自然人机交互虚拟现实是对客观世界的易知、易用化改造简化认知，解放想象力、创新力虚拟现实是虚构世界与真实世界的辩证统一虚拟现实虚拟现实Virtual Reality增强现实Augme

3、nted Reality混合现实Mixed RealityVR：以想象为特征，创造与用户交互的虚拟世界场景。以假乱真AR：以虚实结合为特征，将虚拟物体和信息和真实世界叠加，实现对现实的增强。亦真亦假MR：将虚拟世界和真实世界融合创造为一个新三维世界，其中物理实体和数字对象实时并存并有相互作用。真假不分假作真时真亦假，无为有处有还无假作真时真亦假，无为有处有还无。红楼梦红楼梦虚拟现实是互联网未来的入口与交互环境文化娱乐电子商务网络社交虚拟现实虚拟现实眼部、头部、肢体动作捕捉，位置定位等几何建模、物理建模、生理建模、行为智能建模等3D显示（视差、光场、全息）、3D音效、图像渲染、无缝融合等触觉力觉

4、反馈，语音识别，体感交互等虚拟现实的技术体系感知感知建模建模呈现呈现交互交互二、如何看待虚拟现实产业 虚拟现实概念由来已久，相关技术在军事、航天领域已有深入应用。 2015年以来，随着虚拟现实消费级产品的不断推出，虚拟现实才真正成为电子信息领域最受关注的产业之一。 消费级VR产品定位：普适型计算平台消费端产品推出成为虚拟现实产业化起点1929年飞行模拟器“蓝盒子”，这是人类系统模拟物理现实的初次尝试SONY PS VROculus RiftHTC VIVEGoogle CardboardSamsungGear VRMicrosoftHololens标志性产品：标志性产品：虚拟现实产业链构成虚拟

5、现实产业链大致可分为关键零部件、软件、设备、应用与内容制作四大部分。 关键零部件包括处理器芯片、显示器件、光学器件、传感器等。 软件包括操作系统、软件工具包（SDK）、UI、中间件等。 设备包括了主机系统（PC、一体机、手机VR眼镜）、显示终端、交互终端，还包括内容采集与制作的终端设备等。 应用与内容制作包括了行业应用软件的开发和内容的制作、分发等。关键零部件关键零部件操作系统，SDK，UI，中间件软件软件国内外虚拟现实产业链各环节重点企业生产链环节企 业关键零部件处理器芯片高通，英特尔，英伟达，AMD，ARM传感器Kinect, PrimeSense, Vii, PS Move，意法半导体，

6、Leap motion，德州仪器显示器件三星，LG， JDI，Magic leap，维信诺、京东方、华星光电软件引擎及开发平台苹果, Amason, Qualcomm, Razor, Unity, Meta, Otoy, Matterport, Total immersion, Wevr, The foundry, Cubic Motion, Worldviz, Framestore, Infinity, Vrclay, Middle VR, Wikitude, Paracosm, Doubleme, Thrive, Surcical theater, Crytek设备PC头显HTC，Ocul

7、us，索尼，Avegant，雷蛇，蚁视科技、乐相科技手机VR眼镜三星，谷歌，暴风科技、焰火工坊一体机大朋，小鸟看看，3Glasses，暴风科技，焰火工坊，偶米科技，灵境科技，掌网科技应用与内容制作游戏开发谷歌, 索尼, EPIC Games, Valve, Jaunt, Harmonix, Eyetouch, Resolution, Survios, Niantic lab, Reload, CCP Games, Templegates, Two bit circus, VR-Bits，黑晶科技主题乐园Landmark, Vrcade, Thevoid购物平台Facebook, Blippar

8、, Valve, PTC, Wearvr, Little star, Sketchfab, Prizmiq，阿里巴巴社交应用微软, Facebook, AltspaceVR, Improbable教育医疗Zsapce, Ngrain, Surgevry, Fearless, Echopixel, Hyve, DeepStream VR, Psious国外虚拟现实产业发展特点巨额投资刺激产业链环节快速发展2014年和2015年，VR/AR领域共进行225笔风险投资，投资额达到35亿美元产业生态构建成龙头企业发展重点硬件商、消费者、开发者三方共赢的“平台+应用”闭环生态圈已成为虚拟现实行业发展主流

9、发展重点开始向行业应用转移现阶段生产厂商很难从消费端用户获得硬件销售收益，多家虚拟以为行业用户提供解决方案和培训业务为生存方向国内虚拟现实产业发展特点资本市场前景良好，融资创新积极性较高。预计2020年国内VR设备出货量820万台，市场规模将占全球的34.6%。硬件制作商是行业现阶段行业融资重点，硬件开发融资占行业总融资的51.9%。内容生产热度提升，线下体验馆增长迅速。国内VR平台上已有约2700款视频和800款游戏，线下体验馆超过2000家。初创企业集结，巨头企业观望。企业多为初创企业，巨头大多保持观望态度，投资也主要集中在天使轮，创业属于资本导向下的试探发展。市场预期范围研究机构规模（亿

10、）全球（美元）Gartner400Digi-Capital300Manatt300Tractica218Market Watch158.9Deutsche Bank702020年虚拟现实市场规模预测研究机构研究机构出货量（万台）出货量（万台）ABI Research5000Goldman Sachs4300KZER WORLDSWIDE3880Trend Force3800BI Inteligence26502020年全球年全球VR设备出货量预测设备出货量预测市场预期项目项目200192020市场规模（亿市场规模（亿元）元）56.6133.8261.6398.4556.3

11、增长率（增长率（%）268.3136.495.652.339.62016-2020年中国年中国VR市场规模市场规模项目项目200192020移动移动VR（万台）（万台）1.562679170PC VR及一体机（万台）及一体机（万台）07502016-2020年中国年中国VR设备出货量预测设备出货量预测项目项目200192020移动移动VR（万人）（万人）7.525.5103.5340.5850.5PC VR及一体机（万人）及一体机（万人）9816832016-2020年中国年中国VR用户规模预测用户规模预测

12、 技术成熟度：突破共性技术难题，如广视角、低眩晕、低延时、真三维等。明确演进路径，桌面端或移动端，VR或AR。 产业链支持度：硬件配套，应用开发，内容生产。 消费者认可度：用户体验、使用习惯、价格因素等。 行业应用推广度：找到行业应用的突破口，形成可观收益。虚拟现实产业爆发的制约因素Pokemon Go开启“轻AR”时代三、虚拟现实行业应用的引爆点引爆点之一： 军事有效提高战场生还率 虚拟战场环境 军事训练 武器系统设计与评估据统计，未参加过实战的飞行员在首次执行任务时生还率只有60%，而经模拟对抗训练后，生还率可提高到90%以上。美军利用“虚拟舰艇作战指挥中心”仅需5个月就能培训出合格军官。

13、我国军事领域虚拟现实技术应用的突出瓶颈 半实物仿真系统不能服务于武器装备全寿命和全系统设计 体系对抗系统可扩展性不强，功能覆盖不全 在体系结构、建模、可信度评估技术、标准与规范、仿真环境等关键技术领域存在差距。未来需求趋势分析 大规模军事演习指挥问题分析引爆点之二： 制造打破二维平面设计桎梏虚拟研发全方位设计产品外形、结构、模具及零部件配置使用方案。【案例】波音公司将虚拟现实技术应用于777型和787型飞机的设计上，通过虚拟现实的投射和动作捕捉技术，完成了对飞机外型、结构、性能的设计，所得到的方案与实际飞机的偏差小于千分之一英寸。据统计，采用虚拟现实设计的波音777飞机，设计错误修改量减少了9

14、0%、研发周期缩短了50%、成本降低了60%。应用环节虚拟装配精密加工、精密测量、精密伺服系统与虚拟现实技术协同提高装备效率和质量【案例】中国一拖集团应用我国本土企业曼恒数字研发的“数字化虚拟现实显示系统”，打造出虚拟装配车间，可实现360度内部全景漫游，既能多角度观察每个装配工位，又能精准跟踪装配工件的生产工艺流程应用环节设备维护检修实现产品全流程检测，提升服务质量【案例】美国福特公司联合克莱斯勒公司与IBM合作开发了应用于汽车制造的虚拟现实环境，在汽车出厂前可以检验出其存在的设计缺陷，并辅助修正，大大缩短了新车研发周期。培训获取高仿真、低风险学习体验【案例】英国皇家装甲公司采用虚拟现实技术

15、，对14.5吨的新型车辆进行车辆训练模拟，实现了对专用车型驾驶员的操作培训。各国均将虚拟现实作为军事战略重点虚拟现实技术在军事领域的应用日趋广泛添加未标题添加未标题我国军事领域虚拟现实仿真应用得到飞速发展添加未标题应用案例环节应用企业国别应用内容研发节罗尔斯罗伊斯德国利用虚拟现实投射和动作捕捉系统，查看发动机细节。英国航空英国运用自主研发的虚拟环境可配置训练设备设计高级战斗机座舱。波音美国运用三维模型仿真技术进行波音777外形和结构设计。卡特彼勒美国通过头盔对新型车辆在运行、操作、挖掘时的情况进行观察。福特美国将虚拟现实技术连接至设计系统，查看整体外观和内饰的设计。奔驰德国通过仿真空气动力学实

16、验优化汽车性能。加拿大航空电子设备加拿大在汽车性能的虚拟开发系统中进行仿真驾驶。装配东软中国虚拟制造模式下，不建厂房不进设备，只负责整机组装调试。日产日本用虚拟现实软件试线，从仪表板上拆除气囊组件。奥迪德国在三维虚拟空间内完成对实际产品装配工作的预估和校准。克莱斯勒美国以虚拟现实技术展示元件在工厂中的精确位置并提示优化安装的方法。福特美国建立各部件的虚拟模型，从整个产品的装配性角度完成部件组装。检修曼恒数字中国飞机发动机虚拟装配系统能让研发人员发现设计中的缺陷来及时调整。罗克韦尔柯林斯美国在虚拟环境中将有质量性能问题的电子设备替换。国家仪器美国在交互式开发环境下完成虚拟仪器的测试过程。雷诺法国

17、在虚拟环境中进行动态虚拟碰撞测试汽车的安全性能。培训英国皇家装甲英国对新型车辆的驾驶员进行虚拟车辆训练模拟。丰田日本运用汽车虚拟现实培训中心，通过动作捕捉高端交互和3D显示，对从业人员进行培训。面临机遇我国制造业具备应用虚拟现实技术的基础条件从应用基础看，已经形成一批科研成果。北京航空航天大学和一汽公司合作开发的板料成形软件，基本能够模拟车门等复杂覆盖件的冲压成型过程；沈阳铸造研究所开发的电渣熔铸工艺模拟软件已经应用在水轮机组叶片曲面造型中；合肥工业大学开发研制的双刀架数控车加工模拟已应用于马鞍山钢铁车轮轮箍厂。从应用实践看，航天、航空、汽车等高端制造领域已实现初步应用。中国商飞研发出虚拟现实

18、仿真系统，用于新型民机的预先研究评估和关键技术攻关。问题分析我国制造领域虚拟现实技术应用的突出瓶颈 数字化产品集成模型技术：处于概念阶段 产品创新支持工具不丰富：缺乏创新设计支持系统、知识结合工具、交互式外型设计技术集成工具、支持逆向设计工具 产品数字化技术不成熟：数据组织和管理体系、应用软件集成。 仿真建模制造有待突破：虚拟加工、虚拟装配、虚拟测试未来需求趋势分析 增强现实在智能制造中的融合应用引爆点之三： 教育应用环节 虚拟学习环境 人体模型仿真存在问题或瓶颈 缺乏人际互动，无法进行针对性培养 新模式接受度小，教学效果无法检验需求及趋势分析 虚拟课堂 学习情景创设革新知识获取的渠道和交互方

19、式虚拟现实技术在军事领域的应用日趋广泛添加未标题添加未标题我国军事领域虚拟现实仿真应用得到飞速发展添加未标题应用案例领域国别机构应用案例教学中国中国科技大学开发大学物理仿真教学软件，将实验设备、教学内容、教师指导和学习者的思考、操作有机融合为一体实验中国 亚泰盛世推出nobook虚拟实验室，利用计算机技术来实现交互式实践体验中国中视典推出中视典虚拟仿真实验室，融合多种互动硬件设置，对实验教学的各个环节进行真实的模拟仿真环境美国IBM开发了Active Worlds Educational Universe系统，用于开发教育虚拟环境。课堂美国谷歌与美国多所K-12学校合作推出虚拟现实教育计划Ex

20、peditions，为儿童提供更具沉浸感的课堂内容。校园中国 天津大学最早开发了虚拟校园，通过互联网手段领略校园风采中国中央广播电视大学将网络学院具体的实际功能整合在图形引擎中，并作为基础平台进行大规模应用引爆点之四： 医疗虚拟手段弥补临床病例样本不足应用环节 解剖学和病理学教学 外科手术训练和规划 精神康复治疗存在问题或瓶颈 临床应用开发门槛高 价格昂贵无法大规模普及需求趋势分析 人体病理模型建模 药物研制虚拟现实技术在军事领域的应用日趋广泛添加未标题添加未标题我国军事领域虚拟现实仿真应用得到飞速发展添加未标题应用案例领域国别机构应用案例解剖模拟中国曼恒数字研制了虚拟人体在生物医学的模拟应用

21、系统，支持虚拟人体解剖教学德国汉堡大学开发了VOXEL-MAN虚拟平台，建立了融合医学影像学领域优秀成果及完备的医学知识库系统的三维可视化人体模型日本Jikei大学研制了虚拟3D人体解剖图系统法国ENST-Bretagne大学研制了虚拟人类步态模拟器，实现了人的下半身骨骼运动步态的模拟。手术模拟日本Jikei大学开发了提供力感受功能的手术规划系统，能在虚拟空间中模拟用手术刀切割皮肤和器官日本Waseda大学开发了新型的手套式虚拟接口，用来处理手术过程中出现的许多数据远程手术美国NASA开发了远距离的医疗干预方法，可以让医生远程对太空宇航员进行手术康复训练美国Rutgers大学设计敏感手套可记录

22、手指的运动虚拟出相应的康复疗法日本 Nagasaki研究所建立了一种基于“动作接口”的增强环境，用于虚拟生成康复训练计划。疼痛缓解美国AppliedVR推出 VR“疼痛缓解”程序，减轻医疗过程中的疼痛和焦虑。药物开发加拿大多伦多大学推出高性能计算与具有高度沉浸感的SGI Onyx 3800系统，进行新药品的开发。引爆点之五： 文化艺术提升文艺鉴赏、创作的想象空间应用环节 文物古迹复原 文物和艺术品展示 工业外观设计存在问题或瓶颈 缺乏文化艺术和VR技术结合性人才 三维建模技术、图形渲染技术需进一步突破需求趋势分析 虚拟场景艺术创作 艺术品设计圆明园大水法重建古奥运再现虚拟现实技术在军事领域的应

23、用日趋广泛添加未标题添加未标题我国军事领域虚拟现实仿真应用得到飞速发展添加未标题应用案例领域国别机构应用案例文物复原中国圆明园通过光学显示将数字模型叠加到现存废墟上再现圆明园原貌。英国经济学人用虚拟现实技术重构了被毁坏的伊拉克摩苏尔博物馆文物展示中国故宫博物院 与IBM合作开发了沉浸式3D紫禁城虚拟世界，并设计了6条游览路线英国大英博物馆 与三星合作，使游客获得虚拟体验中国可佳艺术品 与贵阳市文化新闻出版广电局共同打造贵阳数字博物馆艺术设计美国Oculus推出艺术设计应用 Oculus Medium，允许在虚拟空间创作艺术作品立体绘画美国谷歌开发了“Tilt Brush”绘图软件，允许创作者沉

24、浸在虚拟空间中立体作画。美国Oculus开发了Quill应用，类似Tilt Brush汽车设计美国福特将虚拟现实技术用于汽车设计室内设计美国DIRTT研发了ICE 3D设计和规格软件，让用户可以互动式探索室内设计方案中国美屋365利用虚拟现实技术使用户体验不同方案和装修入住后的实际效果引爆点之六： 旅游个性化交互性增强沉浸感虚拟现实游戏架构下的国际化产业 Second Life虚拟现实游戏中开发了虚拟旅游市场，吸引游客将其作为旅游目的地。与旅游大数据结合的体验型产业 购物、娱乐、饮食、住宿等出行数据与虚拟旅游的结合各国均将虚拟现实作为军事战略重点虚拟现实技术在军事领域的应用日趋广泛添加未标题添

25、加未标题我国军事领域虚拟现实仿真应用得到飞速发展添加未标题应用案例应用名称应用企业应用内容美丽中国全景客虚拟旅游网络公司黄果树瀑布和青岩古镇360全景虚拟旅游，大屏幕实时显示景区旅游数据变化：游客人数、游客性别、客源地，以及拥堵指数、天气舒适指数等VR旅行体验空间赞那度360虚拟现实旅行展示全球精选顶级酒店、目的地和体验活动，和高端旅行的定制和选购、数字销售终端、手机应用、电商平台和社交媒体无缝整合VR观展模式首都博物馆佩戴VR头盔可以近距离走进商代妇好墓，切身感受考古、挖掘、整理的全过程自驾游创意体验房如家酒店提供给入住宾客VR眼镜，让客人在酒店内体验到36条自驾游精品路线绝妙旅行万豪在酒店

26、里设立传送点，内置 Oculus Rift 头盔，360体验海边散步分析预测存在的问题和瓶颈 未达到高度逼真和实时漫游的水平 准三维虚拟现实技术不能够进行现实内容的完整表达 平台碎片化，数据标准和规范较为粗放未来需求趋势分析 消失的遗迹虚拟旅游 虚拟旅游网站建设引爆点之七： 汽车工业产品端应用增强现实辅助驾驶【实例1】梅赛德斯-奔驰推出的F 015 Luxury in Motion概念车是一款自动驾驶汽车，挡风玻璃的显示屏可以展示各种不同的信息，和跟目的地相关的内容。【实例2】宝马与高通推出Mini增强现实眼镜可以让驾驶者看到虚拟屏幕上的所有数据。【实例3】捷豹路虎打造的“360度虚拟城市风挡

27、玻璃”（360 Virtual Urban Windscreen）能让车柱“隐形”，从而消除它们造成的盲点。生产端应用汽车虚拟设计 产品的变型设计 系列化设计 异地设计 并行设计 协同设计汽车虚拟装配 程序自动检查装配状态虚拟实验 虚 拟人机工程学评价 虚拟风洞试验 虚拟碰撞试验虚拟培训虚拟现实支撑平台规划决策训练体验设计评价小结：虚拟现实支撑行业发展的共性结合点小结：虚拟现实行业应用推进中的共性问题 应用应用场景和应用路径尚不清晰场景和应用路径尚不清晰。应用场景设计缺失，产业标准不统一。 我国我国相关行业相关行业自身发展层级不高造成新技术应用的效率成本难以平衡。自身发展层级不高造成新技术应用

28、的效率成本难以平衡。以制造业为例，我国的低端加工制造占比较大，涉及制造前端原型样机设计、流程仿真的屈指可数。 虚拟虚拟现实行业应用的供应链短板依然明显。现实行业应用的供应链短板依然明显。除了在虚拟现实相关主控芯片、光学器件、高端传感器等方面存在共性短板外，面向行业应用的虚拟现实模块化产品设计、操作维修、仿真训练等供应严重匮乏，缺乏应用开发工具和开发平台，系统集成能力不强。四、几点建议几点建议强化顶层设计，面向行业需求规划应用路径。定义和构建若干典型应用场景，明确应用需求，分步、有序推进虚拟现实技术在各行业领域的融合应用。推动虚拟现实在设计研发、检测维护、操作培训、营销展示等环节的应用，提升辅助

29、设计能力和制造服务化水平。将虚拟现实应用于协同制造、远程协作等方面，建立生产过程数据采集和分析系统，实现生产进度、现场操作、质量检验、设备状态、物料传送等生产现场数据的可视化管理，提高制造执行、过程控制的精确化程度。推进虚拟现实在产品全生命周期各环节和企业管理各方面的应用，实现设计、工艺、制造、管理、物流等环节的集成优化，推进企业数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、精益生产、可视化管理、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升。几点建议加强重点攻关，尽快突破行业应用技术瓶颈。组织产、学、研、用各机构多方面力量解决关键共性技术问题，鼓励开发具有更好使用体验的创新型产品。 突破工业互联网信息

30、三维空间的注册定位、建模、搜索、显示与交互等核心技术 提升虚拟现实主控芯片、微显示器、高端传感器供应能力 加快虚拟设计、虚拟装配制造、虚拟检测维修、虚拟培训等软件及工具包的开发及产业化 构筑大数据和虚拟现实相结合的智能服务云平台，提升产业自主创新能力和融合创新能力。几点建议制定标准规范，开展行业应用联合测试验证。推动建立虚拟现实技术、产品和系统评价指标体系，开发相应的评价工具，保障虚拟现实产品性能和质量。 构建基于虚拟现实技术的信息物理系统参考模型和综合技术标准体系 推动工业级虚拟现实软硬件标准，以及工业互联网设备、产品之间标识解析、数据交换、安全通信等标准的制定。 建设虚拟现实应用测试验证平台和综合验证试验床，开展兼容适配、互联互通和互操作等测试验证。几点建议推进试点示范，以点带面扩大行业应用范围和影响力。推广宣传典型示范案例，提高相关企业、产品和品牌影响力，进一步推动其市场化应用。 面向汽车、钢铁、高端装备制造等重点行业，设立若干基于虚拟现实的智能制造应用示范区，打造智能制造单元、智能生产线、智能车间、智能工厂，通过应用验证反馈完善系统功能。 培育一批系统解决方案供应商，组织开展行业系统解决方案应用试点，为中小企业提供标准化、专业化的系统解决方案。