5G高新视频-VR视频技术白皮书（2020）_63页_3mb

报告摘要

5G高新视频—VR视频技术白皮书（2020）总结

核心内容

《5G高新视频—VR视频技术白皮书（2020）》由国家广播电视总局科技司组织编写，旨在推动5G环境下VR视频技术的发展，指导相关行业和机构开展VR视频业务，提高视频质量，促进VR视频业态的良性发展。白皮书涵盖了VR视频的基本概念、关键技术、国内外技术标准、应用案例以及未来发展趋势等内容。

主要观点

5G高新视频是指在5G环境下，具备“更高技术格式、更新应用场景、更美视听体验”的视频，融合了4K/8K、3D、VR/AR/MR、HFR、HDR、WCG等技术。
VR视频是全景视频的一种，用户可通过VR眼镜等设备获得身临其境的视觉体验。目前主要讨论3DoF VR视频，6DoF是未来发展方向。
VR视频关键技术包括端到端系统、视频拼接算法、映射及压缩编码、传输方案、终端渲染显示和感知交互等。
VR视频的传输码率和交互模式对视频质量有重要影响。8K视频码率约为80~100Mbps，30K视频码率约为800~1000Mbps。
VR视频终端需具备高分辨率和良好的渲染能力，以实现高质量的沉浸式体验。
6DoF允许用户在物理空间内自由移动并观看不同视角的视频，需采用多视点和深度图技术实现。

关键信息

1. VR视频概述

基本概念：VR通过动态环境建模、实时三维图形生成、立体显示观看、实时交互等技术，提供高度主观真实的视听体验。
3DoF与6DoF：
- 3DoF：用户可自由转动头部观看视频。
- 6DoF：用户可在物理空间内自由移动，实现更高级别的沉浸感。
观看流程：用户佩戴HMD或VR眼镜，通过传感器检测头部运动，实时渲染并显示视频内容。

2. VR视频关键技术

端到端系统：包括视频源、编码、传输和终端接收显示四个部分。
视频拼接算法：
- 基于变换的算法（如AutoStitch、APAP、ANAP、GSP）：适用于小视角变换，优化拼接缝隙。
- 基于拼接线的算法（如Seam-Driven、Parallax-Tolerance）：适用于大视角变换，确保拼接自然性。
映射及压缩编码：
- 常见映射方式包括ERP、CMP、EAC、OHP、ISP、SSP和非均匀映射。
- 编码标准如H.264、H.265、AVS2等，未来H.266和AVS3将提供更高的压缩效率。
传输方案：
- 全视角传输：传输全部360°画面，但对带宽和终端处理能力要求高。
- FOV传输：仅传输当前视野部分，降低带宽消耗，提升传输效率。
终端渲染显示：
- 需要处理桶形失真和枕形畸变，以确保画面正常显示。
- 终端需具备高像素密度和高分辨率，以减少纱窗效应。

3. 国内外技术标准

国际标准：
- ITU：发布了BT.2123标准，规范VR视频基本参数；研究ILE、QoS、QoE等标准。
- MPEG：制定了MPEG-I系列标准，涵盖沉浸式媒体架构、全景媒体应用格式、VVC视频编码、沉浸式音频、点云压缩等。
- DVB：成立了CM-VR研究组，研究VR内容在DVB网络上的交付技术。
- SMPTE：研究VR/AR内容制作和分发标准，目前暂停工作。
- 3GPP：发布了VR流媒体相关标准，涉及数据格式、点云压缩等。
- JPEG：研发JPEGXT和JPEGXS标准，适用于VR、AR等应用。
- IEEE：制定IEEE 1857.9标准，提供沉浸式视频编码工具集。
国内标准：
- AVS VR：中国AVS工作组制定的VR国家标准，分为3DoF和6DoF两个阶段。
- 3DoF：支持ERP、ROI ERP等映射模型，兼容H.265、AVS3等编码标准。
- 6DoF：基于多视角和多深度图，采用新一代编码标准如AVS3，已应用于CBA转播，并计划在2022年冬奥会中进行应用示范。

4. VR视频应用案例

国外应用：
- 日本：NHK开展VR新闻、旅游和剧场等项目，采用30K×15K分辨率拍摄，8K OLED HMD提升显示效果。
- 韩国：搭建云VR平台，推动5G环境下VR业务发展，提供VR直播和点播服务。
- 美国：NBC和ABC在冬奥会和世界杯中应用VR技术，提升用户观赛体验。
- 欧洲：BBC在奥运会和世界杯中提供VR直播，支持多平台观看。
- 国际互联网企业：Facebook、谷歌、NYT VR、Hubblo VR和NextVR等提供VR视频内容和播放平台。
国内应用：
- 中央广播电视总台：成立VR体验实验室，开展5G+VR技术研究，推出VR频道和节目，实现VR内容的5G直播。

5. 挑战与前景

挑战：
- VR视频制作成本高，需多摄像机协同拍摄。
- 传输码率要求高，对网络带宽和终端处理能力有较大压力。
- 显示技术需进一步提升，减少纱窗效应。
前景：
- 6DoF将成为VR视频发展的重要方向。
- 随着5G网络的普及，VR视频将实现更高质量的实时交互和更广泛的商业应用。
- 国内AVS VR标准已初步应用，未来将逐步推广至更多场景。

总结

《5G高新视频—VR视频技术白皮书（2020）》为VR视频的发展提供了全面的技术指导和标准支持。随着5G、超高清和虚拟现实等技术的融合，VR视频将在广播电视及新媒体领域发挥越来越重要的作用，为用户提供更加沉浸和个性化的视听体验。同时，白皮书指出VR视频在传输、制作和终端显示等方面仍面临诸多挑战，但随着技术的不断进步和标准的逐步完善，其发展前景广阔，有望成为未来媒体的重要组成部分。

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