1、什么是XR扩展现实?

扩展现实，英文为“Extended Reality”或者“Cross Reality”，常见的缩写简称为“XR”或“ER”等，是指通过计算机技术和可穿戴设备产生的一个真实与虚拟结合、可人机交互的环境。扩展现实技术可以看作一种涵盖性术语，包含了VR(虚拟现实：Virtual Reality)、AR(增强现实: Augmented Reality)、MR(混合现实：Mixed Reality)、及HR(全息现实：Holographic Reality )等其他因技术进步而可能出现的新型沉浸式技术。

XR技术框架主要由终端、网络、平台、应用4个部分组成。

(1)终端：作为 XR 服务的用户端设备入口，主要实现 XR 服务的显示、定位与追踪、操控等功能以及本地化的逻辑运算、图形渲染等功能。

① 高清显示：采用全景拼接 /FOV 裁剪等画面显示技术，双目渲染 / 注视点渲染 / 增强渲染等图形渲染及光场显示等技术，实现高清显示功能。

② 位置追踪与定位：主要通过内置终端的磁力仪、加速度计、陀螺仪、深度摄像头等，实现针对当前位置和周边环境或虚拟空间物体之间相对关系的确定。技术实现方式包括激光定位、红外光学和可见光定位等。

③ 拟人式操控：包括键鼠操控、遥控器操控、语音识别、手势识别和脑波识别等多种操控技术。

④ 本地运行相关功能：在XR服务本地化运行模式下，需要在终端实现 XR 应用导入、逻辑处理和图形渲染输出等功能。

(2)网络：为了满足 XR 超低时延交互，需要提供低时延的传输保障;为了满足 XR 全景画面等传输需求，需要提供大通道的网络传输机制。同时包括为了实现精致的 XR 内容和降低网络传输压力，所采用的创新边缘计算部署等。

(3)平台：从服务角度，提供 XR 的用户管理、应用管理、终端管理、运维管理等运营服务，应用部署、渠道分发等营销服务及支付计费、内容接入、终端适配等能力服务。XR 云化模式，还需提供云化移植、云端运行、图形渲染等云端 XR 功能

(4)应用：主要是指各种 XR 应用的内容研发，包括 XR 专属的开发框架及通用的图形开发引擎等，通过二者的结合，实现各种 XR 应用的逻辑编程、图形渲染和定位操控等开发工作。

2、XR 关键技术

XR 当前还是以终端运行为主，因此 XR 终端测的处理技术尤为重要，本章将聚焦 XR 相关终端的关键技术。 XR 终端以三维高清显示技术，构建沉浸式的视觉体验;以精准追踪定位技术，构建拟人式的操作体验;以精准识别技术，构建现实与虚拟之间无缝衔接的桥梁。

XR 显示技术

XR 中的显示技术要服务于 XR 显示的结果，即具有真实世界的色彩、情景化的感官体验。显示效果直接决定了用户的体验，包括全景拼接、FOV、全息投影、3D 立体技术等关键技术。

XR 定位技术

由于 XR 是模拟、修改现实，所以需要准确地追踪对象是如何在现实中移动，并映射在 XR 环境中，产生相应的效果。实现 XR 场景里的空间定位以及更多的人机交互，精度高、延迟低的追踪定位技术是目前的主流。目其主要技术流派包括：外向内追踪 OutSide-in 和内向外追踪 Inside-out。

XR 识别技术

人与虚拟环境的互动是 XR 中很重要的一部分，即人体动作的融入、虚拟环境对人体的动作产生声觉、视觉、光觉的反馈作用。所以交互的前提是精准实现到对人体各种状态的识别以及对真实物体的识别。对人体状态的识别技术目前有两种方式，一种是基于硬件的识别方式，如佩戴数据手套，第二种是基于计算机视觉技术的识别方式。

3、XR应用场景和业务价值

《中兴通讯5G云XR应用白皮书》对XR的应用场景做出了以下归纳

(1)新闻、赛事、音乐会等场馆直播

XR是提供场馆直播沉浸感体验的载体。联合国赞助的XR项目旨在设身处地体会陷入 2015年叙利亚危机中人们的感受，体会他们的挣扎。同时XR提供了更好远程呈现方式，既现场全景视频界面，方便用户更好的通过该界面参加体育赛事和音乐会等实时转播，并获得第一人称视角感受。

(2)教育

在教育领域，XR提供的历史和自然等题材的360度全景视频带给老师和学生全新的教育学习体验，同时通过XR提供的虚实结合的互动能力让学生对其学习的内容有更深刻的认识。

(3)游戏

人们几十年来一直梦想着进入视频游戏的世界。通过XR技术的运用，玩家可以通过一个虚拟实景探索更大、更现实的世界。XR构建出未来游戏的全新图景，它赋予游戏玩家更身临其境的带入感，使得游戏从平面真正走向立体。XR技术发展成熟使得游戏行业将彻底改变，原本处于二维空间的电子游戏就会彻底被抛弃，单纯依靠键盘或手柄操作的游戏模式则会永久成为历史，取而代之的是能够调动五感的全方位游戏体验，XR游戏也将成为主流，为玩家带来仿佛置身异次元空间的真实体验。

(4)工业制造和智能电网

在工厂的环境中，工人可以借助XR能力在需要组装的零件上看到标识，或者可以直接看到机器的内部来确定潜在的需要替换的零件。在智能电网巡检中，工人利用XR技术与远程专家进行沟通，利用专家的标注信息来指导现场工人的操作

(5)电影和电视

VR可以用来作为一种现存电影的“包装”。VR影院允许用户在虚拟的影院中任意选择座位。VR提供了将原先屏幕上观看的内容转变为沉浸式VR体验的渠道，甚至许多简单的扩展可以在不修改影片内容的前提下实现。比如在一部关于僵尸的电影中，一些虚拟的僵尸能进入到剧场并开始追逐观众。观众也可以通过电影体验社交，想象跟来自世界各地的朋友在虚拟的剧场中坐在一起，共同度过一个“电影之夜”。

(6)医疗

在医疗领域，当前远程医疗的发展趋势越来越明显。医生能通过远程呈现提供指导建议，并且运用XR技术来培训。在XR的另一用途中，医生可以让自己沉浸在利用医疗扫描数据生成的3D器官模型中。另外的一类应用是通过XR直接提供理疗以帮助病人，包括通过重复地暴露克服恐惧症和压力失调，改善或维持认知技能以对抗老化，改善运动技能以克服平衡，肌肉或者神经系统紊乱失调等问题。

(7)地产

在地产领域，XR提供的虚拟原型设计能力使设计师能够与包含原型的虚拟世界快速地进行交互并修改，也能够带客户进入构造的虚拟世界以便交流想法。

(8)市场和广告

在广告领域，XR提供了用户以辅助能力，可以通过叠加一些附加图形来观看广告的发布内容，以增强其外观并充分了解其操作，比如通过在广告及图标中中放置文本、图标以及其他图形

(9)零售

在零售的真实世界场景中，XR技术可以赋予用户通过对现实场景中的物品叠加一些附加图形来完成真实世界辅助操作，包括实现利用互联网的力量完成销售和评价。

4、XR应用市场发展趋势

XR产业链主要包括以下几个部分。

硬件厂家：VR/AR头显、组件、周边配件或以硬件为主要产品形态(例如芯片、传感器、硬件模组)进行交付的技术公司。

工具厂家： 包括内容创建工具、中间件、3D转换、用 户界面插件、数据可视化、用户数据跟踪 及分析工具、广告投放工具等。

底层技术厂家：跨平台应用的基础技术(例如计算机视觉、SLAM、流媒体和压缩、 ARCloud、眼动追踪等)，一般以软件或授权形式交付。

游戏厂家：创作VR/AR游戏或交互“体验”的工作室，或以VR/AR游戏发行为主业务的公司。

娱乐：除游戏以外的其他娱乐(例如360或交互式电影工作室、影片发行商、视频平台等)。

企业/垂直行业应用公司：企业服务或解决方案(例如VR/AR定制项目 、企业协助工具)或垂直行业应用(例如医疗、教育等)。

其他企业：社交应用(例如VRChat、RecRoom)，线下体验店和解决方案(如VR体验馆、主题公园等)，行业媒体(例如Upload、RoadtoVR等)，任何不属于上述其他类别的企业。

随着物联网、AI以及5G的蓬勃发展，XR相关产业持续受到市场和企业界的关注和推崇。有关数据统计，2018年，VR/AR/MR的全球投资额接近70亿美元。在内容生态上，以VR为例，2018年底全球VR消费应用数量大约6200款。AR方面，在2018年随着苹果ARkit和谷歌 ARCore的发布，截至2018年底手机AR在苹果商店和谷歌商店就有3000款内容，覆盖游戏、影视、商业应用等，并开始逐步成为每部手机的基本功能。 MR 方面，微软更是一举获得了美国军方4.8亿美元10万台设备(MR)的订单。

据预测，AR/VR行业到2020年总规模将达到1200亿美元，AR占比75%。从细分应用结构上看，硬件设备是AR/VR行业的主要盈利来源，AR盈利来源比VR丰富但短期看到变现的为VR在电子游戏、视频直播、影视娱乐方面的落地。从地域结构上看，亚洲国家将切分近50%的市场蛋糕，中国、日本、韩国、印度有望成为 AR/VR的主要市场。

参考资料：《中兴：中兴通讯5G云XR应用白皮书(19页).pdf》

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