微美全息科学院:5G网络下VR/AR在广电媒体行业中的应用

近年来,随着社会经济科学技术的快速增长,人们的生活质量得到进一步提升,5G移动网络正在逐步走向普及,新媒体行业得到快速发展。对此,作为纳斯达克上市企业“微美全息US.WIMI”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们探讨了在5G网络下,VR/AR在广电媒体行业中的应用。

 一、新媒体的定义

新媒体是利用数字技术,通过计算机网络、无线通信网、卫星等渠道,以及电脑、手机、数字电视机等终端,向用户提供信息和服务的传播形态。从空间上来看,“新媒体”特指当下与“传统媒体”相对应的,以数字压缩和无线网络技术为支撑,利用其大容量、实时性和交互性,可以跨越地理界线最终得以实现全球化的媒体。

二、新媒体的业务分析

近年来,基于对网络安全的不断重视、网上运营平台不断丰富、运营商对 4G 和5G业务的高投人及“互联网+”的深人融合等促进因素,我国互联网普及率和网民规模保持增长态势。据调查,截止2021年6月份,我国互联网普及率为 71.7%,网民规模高达 10.12 亿,其中手机网民用户达10.06亿,使用手机上网的网民比例为 99.6%。从营利创收上看,传统广播电视广告呈下降趋势,新媒体广告收入增长明显。数据显示,2020年全国广告收入为2075.27亿元,同比增长 11.30%。其中值得一提是,传统广播电视广告创收为998.85亿元,下降9.13%而新媒体广告收入为828.76亿元,同比增长 68.49%。

随着 5G 时代的到来,5G 网络技术推动新媒体行业沉浸式体验得到快速提升,视频类业务成为主流媒体发展形态,图像清晰度也由高清提升到超高清4K/8K,场景视频也由二维平面化转向VR和自由视角沉浸式体验。

2.1、VR全景视频

VR技术将在各个领域得到广泛应用,包括视频游戏、旅游娱乐、活动直播、医疗教育及建筑工程等。VR全景视频技术通过遮挡用户的视线,将用户带入360°全景虚拟空间,为用户提供沉浸式体验。比如智能手套HaptygloveVR,通过300多个微小空气气泡将气体传送到手的表面,通过充气或放气效果来使用户感受石头的重量、植物经脉的波纹等。VR教育沉浸式的学习体验,可以帮助学习者快速消化疑难知识点,为其创造一个良好的学习环境"。

5G时代,视频行业发展主要以VR全景视频的新媒体形式“5G+VR视频”业务为核心。预计2025年,VR市场空间将达到3000亿美元,VR在教育、社交、购物、导航及游戏领域都将得到大规模应用。

2.2、AR增强现实

AR是一种将虚拟信息与真实世界融合的增强现实技术,将计算机生成的图像、文字 音乐、三维模型及视频等虚拟信息通过运用三维建模、多媒体、实时跟踪、智能交互传感等多种技术手段模拟到真实世界中。在视觉化的增强现实中,用户通过头盔显示器,把电脑图形与真实世界重合在一起,即可看到虚拟的世界。基于此,未来的广告购物、文化娱乐、工作方式都将得到改变。

5G时代的到来,随着移动AR的灵活运用,各运营商将创新地推出新的商用场景和商业模式,使其应用范围越来越广,相关设备无处不在,市场经济收入猛增,预测到2022年,AR市场总体价值将达800~900亿美元。

三、AR、VR技术在广电媒体的应用

3.1 5G+超清视频+VR

5G的速率是4G 的10~100 倍之多,时延仅为0.01s,大容量连接是4G 的5~10倍,峰值速度远远高出 4G。4K 视频播出需要的传输带宽为 6075 Mb/s,而8K 视频需要的传输带宽为 100 Mb/s因此5G 是承载超高清视频传输的最佳载体。

早在2018年,杭州云栖“5G+8K”视频直播大会通过云管端协同组网,8K专业摄像机采集素材视频,由5GCPE终端传送视频码流至本地5G核心网络,并通过传输距离长达400km的数据云专线与公有云实现互联互通。直播数据流传送到上海直播中心再通过5G网络进行内容分发,从而实现8K超高清电视机实时接收。直播过程还展示了两个“5G+8K”应用领域,一是未来8K直播和点播的家庭娱乐消费,二是专业应用场景8K超高清视频远程会诊。

2019年的江西春晚首次采用“5G+8K+VR”录制播出,拍摄现场设计4个VR机位,5G现场基站及核心网通过5GCPE连接,现场导播切换台通过核心网专线进行回传。第四届“首都国企开放日”牡丹集团主会场,由牡丹集团和北电科林共同研制的“5G+8K”智能融媒体工程超高清直播特种车首次呈现。

3.2 5G+VR 全景视频直播

全媒体时代,广电新媒体在现有演播室的基础上通过功能扩展,可提高其高清直播、线上线下互动等能力。通过“5G+VR”全景视频沉浸式技术的融合应用,可以将演播室打造出一种身临其境的720°自由观看视觉,让主持人或现场嘉宾仿佛置身于现场。

浙江乌镇于2018年11月举办的世界互联网大会上,运营商联合设备商推出首个基于5G网络传输的“5G+8K+VR”实时直播。2019 重庆国际马拉松赛也首次采用了“5G+VR”进行赛事直播活动创造了5G网络在长达20km赛道沿线的稳定覆盖司时将信号实时传送至播控中心。2020年央视春晚通过“5G+8K/4K/VR”的“黑科技”,为观众带来耳目一新的视听体验。其中中央广播电视总台首次采用“5G+8K”技术实现多机位拍摄;采用首创4K伴随高清制作模式,应用了轨道机器人、无人机、在线虚拟系统等40多套4K拍摄设备进行节目制作;同时总台采用首创虚拟网络互动制作模式(VNIS)首次实现了“央视频”5G新媒体平台VR春晚直播让科技“年夜饭”呈现三维全景观看新视角。

3.3 5G+AR直播

5G技术的大带宽数据传输可以满足AR远程交互需求。AR在新媒体行业的运用,给受众带来一和全新的场景,使用户可以以第一人称视角去宙视、读懂新闻,而且以其“沉浸”“在场”等特点让受众身临其境,变成真正的“目击者”。通过VR+AR视频内容制作方案,可以对多个视频实时灵活地拼接,组成5G+4K/8K+VR+AR的高清传输直播分享全景 VR 视频的宣传报道形式。2021年全国两会期间,北京日报的前方记者通过AR眼镜拍摄专题《2021 全国两会直通车》;广西日报运用“5G+AI”“5G+AR”“5G+虎拟演播室”等技术开设大型融媒专题,全方位报道“融媒体。

5G+”多元产品;央视网推出了《全景沉浸看报告》,应用“VR+AR”技术将真实全景视频与虚拟动画相结合,让大众在形象生动的全景沉浸式体验中读懂两会数据内容。这是技术的核心突破点,更是将来广电媒体发展的方向。2020BIRTV展会上,七维科技展区首次推出 ViCave交互沉浸式演播室,以实时渲染引擎ViBox为核心,以多点距、多结构的 LED 大屏为呈现方式,这是全媒体时代推出的一款新型演播室技术,成为本次展会的最大亮点.

​四、总结

随着5G、4K/8K、VR/AR等新技术和内容生产的深度融合,广电新媒体超高清视频实现了移动化、可视化、即时化,不仅给用户带来全新体验,还在视频内容的采、编、播、传等各个环节带来革命性变化。广电新媒体的传播格局必将迎来新的呈现,智慧广电新生态的打造也必将迎来新的局面。

微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:

一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算

二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信

三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成

四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云

以下是微美全息科学院的部分科学家成员:

李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。

郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。

刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。

丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。

郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室合现实技术研修班学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。

江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得ICRCA-2018机器人EI国际会议"最佳论文奖"。

杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI论文6篇,中文核心1篇,申请专利4项。

李维娜,2017年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017年8月去了新加坡的Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018年11月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对U型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文5篇,以第二作者发表的高水平论文2篇。

曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。

危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。

单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。

刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类,Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。

张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。

姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。

彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。

陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。

潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR应用、先进数字化制造、数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。

杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。

伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。

丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。

翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real:A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。

谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。

陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文,曾参与了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市知识创新基础研究等项目。

张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。

洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。

张伟略,昆士兰科技大学博士,研究方向主要有沉浸式现场娱乐,跨文化研究、用户体验、本地化策略、沉浸式戏剧等等,其拥有众多光路设计作品,曾获2014上海青年创意基金相关奖项。

王璨,哈尔滨工业大学电气工程博士,德国慕尼黑工业大学,电力电子与电力传动研究所,联合培养博士。研究领域有电力电子工业VR技术应用、新一代全息孪生工厂技术、工业4.0等。曾参与国家自然科学基金委联合基金重点支持项目、国家自然科学基金委青年项目、广东省自然科学基金委面上项目等。发表了多篇相关领域的期刊论文,联合取得相关专利3项。

刘艺涛,新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院博士,曾为新加坡南洋理工大学,罗尔斯•罗伊斯-南洋理工大学联合实验室博士后。曾主持国家自然科学基金青年项目、广东省科技厅博士启动项目、深圳市基础研究等项目。参与发表过多篇相关领域的学术论文。

李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。

微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。

微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。$微美全息(WIMI)$ 
微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。


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