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1、虛擬現實虛擬現實行業行業應用的引爆點應用的引爆點暨暨虛擬現實產業與應用發展白皮書虛擬現實產業與應用發展白皮書發布會發布會二二一六年九月一六年九月中國電子信息產業發展研究院中國電子信息產業發展研究院電子信息產業發展研究所電子信息產業發展研究所溫溫曉君曉君技術產業應應用用投資標準虛擬現實虛擬現實話題之王：虛擬現實報告內容如何認識虛擬現實虛擬現實行業應用的引爆點如何看待虛擬現實產業幾點建議1234一、如何認識虛擬現實 虛擬現實以人的直觀感受體驗為基本評判依據，是人類認識世界、改造世界的一種新的方式手段。 虛擬現實本身并不是生產工具，它通過影響人的認知體驗，間接作用于“物”，進而提升效率。虛擬現實的作

2、用對象是“人”而非“物”虛擬現實物物消費端（消費端（2C）：改進認知體驗）：改進認知體驗行業應用端（行業應用端（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：一維、二維、多維到三維；信息數據的可視化建模 觀察視角的自主化觀察視角的自主化：突破空間物理尺寸局限，增強式觀察，全景式觀察，自然運動觀察；觀察視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：傳統鍵盤、鼠標的輸入輸出方式到手眼協調的自然人機交互虛擬現實是對客觀世界的易知、易用化改造簡化認知，解放想象力、創新力虛擬現實是虛構世界與真實世界的辯證統一虛擬現實虛擬現實Virtual Reality增強現實Augme

3、nted Reality混合現實Mixed RealityVR：以想象為特征，創造與用戶交互的虛擬世界場景。以假亂真AR：以虛實結合為特征，將虛擬物體和信息和真實世界疊加，實現對現實的增強。亦真亦假MR：將虛擬世界和真實世界融合創造為一個新三維世界，其中物理實體和數字對象實時并存并有相互作用。真假不分假作真時真亦假，無為有處有還無假作真時真亦假，無為有處有還無。紅樓夢紅樓夢虛擬現實是互聯網未來的入口與交互環境文化娛樂電子商務網絡社交虛擬現實虛擬現實眼部、頭部、肢體動作捕捉，位置定位等幾何建模、物理建模、生理建模、行為智能建模等3D顯示（視差、光場、全息）、3D音效、圖像渲染、無縫融合等觸覺力覺

4、反饋，語音識別，體感交互等虛擬現實的技術體系感知感知建模建模呈現呈現交互交互二、如何看待虛擬現實產業 虛擬現實概念由來已久，相關技術在軍事、航天領域已有深入應用。 2015年以來，隨著虛擬現實消費級產品的不斷推出，虛擬現實才真正成為電子信息領域最受關注的產業之一。 消費級VR產品定位：普適型計算平臺消費端產品推出成為虛擬現實產業化起點1929年飛行模擬器“藍盒子”，這是人類系統模擬物理現實的初次嘗試SONY PS VROculus RiftHTC VIVEGoogle CardboardSamsungGear VRMicrosoftHololens標志性產品：標志性產品：虛擬現實產業鏈構成虛擬

5、現實產業鏈大致可分為關鍵零部件、軟件、設備、應用與內容制作四大部分。 關鍵零部件包括處理器芯片、顯示器件、光學器件、傳感器等。 軟件包括操作系統、軟件工具包（SDK）、UI、中間件等。 設備包括了主機系統（PC、一體機、手機VR眼鏡）、顯示終端、交互終端，還包括內容采集與制作的終端設備等。 應用與內容制作包括了行業應用軟件的開發和內容的制作、分發等。關鍵零部件關鍵零部件操作系統，SDK，UI，中間件軟件軟件國內外虛擬現實產業鏈各環節重點企業生產鏈環節企 業關鍵零部件處理器芯片高通，英特爾，英偉達，AMD，ARM傳感器Kinect, PrimeSense, Vii, PS Move，意法半導體，

6、Leap motion，德州儀器顯示器件三星，LG， JDI，Magic leap，維信諾、京東方、華星光電軟件引擎及開發平臺蘋果, 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設備PC頭顯HTC，Ocul

7、us，索尼，Avegant，雷蛇，蟻視科技、樂相科技手機VR眼鏡三星，谷歌，暴風科技、焰火工坊一體機大朋，小鳥看看，3Glasses，暴風科技，焰火工坊，偶米科技，靈境科技，掌網科技應用與內容制作游戲開發谷歌, 索尼, EPIC Games, Valve, Jaunt, Harmonix, Eyetouch, Resolution, Survios, Niantic lab, Reload, CCP Games, Templegates, Two bit circus, VR-Bits，黑晶科技主題樂園Landmark, Vrcade, Thevoid購物平臺Facebook, Blippar

8、, Valve, PTC, Wearvr, Little star, Sketchfab, Prizmiq，阿里巴巴社交應用微軟, Facebook, AltspaceVR, Improbable教育醫療Zsapce, Ngrain, Surgevry, Fearless, Echopixel, Hyve, DeepStream VR, Psious國外虛擬現實產業發展特點巨額投資刺激產業鏈環節快速發展2014年和2015年，VR/AR領域共進行225筆風險投資，投資額達到35億美元產業生態構建成龍頭企業發展重點硬件商、消費者、開發者三方共贏的“平臺+應用”閉環生態圈已成為虛擬現實行業發展主流

9、發展重點開始向行業應用轉移現階段生產廠商很難從消費端用戶獲得硬件銷售收益，多家虛擬以為行業用戶提供解決方案和培訓業務為生存方向國內虛擬現實產業發展特點資本市場前景良好，融資創新積極性較高。預計2020年國內VR設備出貨量820萬臺，市場規模將占全球的34.6%。硬件制作商是行業現階段行業融資重點，硬件開發融資占行業總融資的51.9%。內容生產熱度提升，線下體驗館增長迅速。國內VR平臺上已有約2700款視頻和800款游戲，線下體驗館超過2000家。初創企業集結，巨頭企業觀望。企業多為初創企業，巨頭大多保持觀望態度，投資也主要集中在天使輪，創業屬于資本導向下的試探發展。市場預期范圍研究機構規模（億

10、）全球（美元）Gartner400Digi-Capital300Manatt300Tractica218Market Watch158.9Deutsche Bank702020年虛擬現實市場規模預測研究機構研究機構出貨量（萬臺）出貨量（萬臺）ABI Research5000Goldman Sachs4300KZER WORLDSWIDE3880Trend Force3800BI Inteligence26502020年全球年全球VR設備出貨量預測設備出貨量預測市場預期項目項目20162017201820192020市場規模（億市場規模（億元）元）56.6133.8261.6398.4556.3

11、增長率（增長率（%）268.3136.495.652.339.62016-2020年中國年中國VR市場規模市場規模項目項目20162017201820192020移動移動VR（萬臺）（萬臺）1.562679170PC VR及一體機（萬臺）及一體機（萬臺）1202404005807502016-2020年中國年中國VR設備出貨量預測設備出貨量預測項目項目20162017201820192020移動移動VR（萬人）（萬人）7.525.5103.5340.5850.5PC VR及一體機（萬人）及一體機（萬人）135315630109816832016-2020年中國年中國VR用戶規模預測用戶規模預測

12、 技術成熟度：突破共性技術難題，如廣視角、低眩暈、低延時、真三維等。明確演進路徑，桌面端或移動端，VR或AR。 產業鏈支持度：硬件配套，應用開發，內容生產。 消費者認可度：用戶體驗、使用習慣、價格因素等。 行業應用推廣度：找到行業應用的突破口，形成可觀收益。虛擬現實產業爆發的制約因素Pokemon Go開啟“輕AR”時代三、虛擬現實行業應用的引爆點引爆點之一： 軍事有效提高戰場生還率 虛擬戰場環境 軍事訓練 武器系統設計與評估據統計，未參加過實戰的飛行員在首次執行任務時生還率只有60%，而經模擬對抗訓練后，生還率可提高到90%以上。美軍利用“虛擬艦艇作戰指揮中心”僅需5個月就能培訓出合格軍官。

13、我國軍事領域虛擬現實技術應用的突出瓶頸 半實物仿真系統不能服務于武器裝備全壽命和全系統設計 體系對抗系統可擴展性不強，功能覆蓋不全 在體系結構、建模、可信度評估技術、標準與規范、仿真環境等關鍵技術領域存在差距。未來需求趨勢分析 大規模軍事演習指揮問題分析引爆點之二： 制造打破二維平面設計桎梏虛擬研發全方位設計產品外形、結構、模具及零部件配置使用方案?！景咐坎ㄒ艄緦⑻摂M現實技術應用于777型和787型飛機的設計上，通過虛擬現實的投射和動作捕捉技術，完成了對飛機外型、結構、性能的設計，所得到的方案與實際飛機的偏差小于千分之一英寸。據統計，采用虛擬現實設計的波音777飛機，設計錯誤修改量減少了9

14、0%、研發周期縮短了50%、成本降低了60%。應用環節虛擬裝配精密加工、精密測量、精密伺服系統與虛擬現實技術協同提高裝備效率和質量【案例】中國一拖集團應用我國本土企業曼恒數字研發的“數字化虛擬現實顯示系統”，打造出虛擬裝配車間，可實現360度內部全景漫游，既能多角度觀察每個裝配工位，又能精準跟蹤裝配工件的生產工藝流程應用環節設備維護檢修實現產品全流程檢測，提升服務質量【案例】美國福特公司聯合克萊斯勒公司與IBM合作開發了應用于汽車制造的虛擬現實環境，在汽車出廠前可以檢驗出其存在的設計缺陷，并輔助修正，大大縮短了新車研發周期。培訓獲取高仿真、低風險學習體驗【案例】英國皇家裝甲公司采用虛擬現實技術

15、，對14.5噸的新型車輛進行車輛訓練模擬，實現了對專用車型駕駛員的操作培訓。各國均將虛擬現實作為軍事戰略重點虛擬現實技術在軍事領域的應用日趨廣泛添加未標題添加未標題我國軍事領域虛擬現實仿真應用得到飛速發展添加未標題應用案例環節應用企業國別應用內容研發節羅爾斯羅伊斯德國利用虛擬現實投射和動作捕捉系統，查看發動機細節。英國航空英國運用自主研發的虛擬環境可配置訓練設備設計高級戰斗機座艙。波音美國運用三維模型仿真技術進行波音777外形和結構設計?？ㄌ乇死彰绹ㄟ^頭盔對新型車輛在運行、操作、挖掘時的情況進行觀察。福特美國將虛擬現實技術連接至設計系統，查看整體外觀和內飾的設計。奔馳德國通過仿真空氣動力學實

16、驗優化汽車性能。加拿大航空電子設備加拿大在汽車性能的虛擬開發系統中進行仿真駕駛。裝配東軟中國虛擬制造模式下，不建廠房不進設備，只負責整機組裝調試。日產日本用虛擬現實軟件試線，從儀表板上拆除氣囊組件。奧迪德國在三維虛擬空間內完成對實際產品裝配工作的預估和校準?？巳R斯勒美國以虛擬現實技術展示元件在工廠中的精確位置并提示優化安裝的方法。福特美國建立各部件的虛擬模型，從整個產品的裝配性角度完成部件組裝。檢修曼恒數字中國飛機發動機虛擬裝配系統能讓研發人員發現設計中的缺陷來及時調整。羅克韋爾柯林斯美國在虛擬環境中將有質量性能問題的電子設備替換。國家儀器美國在交互式開發環境下完成虛擬儀器的測試過程。雷諾法國

17、在虛擬環境中進行動態虛擬碰撞測試汽車的安全性能。培訓英國皇家裝甲英國對新型車輛的駕駛員進行虛擬車輛訓練模擬。豐田日本運用汽車虛擬現實培訓中心，通過動作捕捉高端交互和3D顯示，對從業人員進行培訓。面臨機遇我國制造業具備應用虛擬現實技術的基礎條件從應用基礎看，已經形成一批科研成果。北京航空航天大學和一汽公司合作開發的板料成形軟件，基本能夠模擬車門等復雜覆蓋件的沖壓成型過程；沈陽鑄造研究所開發的電渣熔鑄工藝模擬軟件已經應用在水輪機組葉片曲面造型中；合肥工業大學開發研制的雙刀架數控車加工模擬已應用于馬鞍山鋼鐵車輪輪箍廠。從應用實踐看，航天、航空、汽車等高端制造領域已實現初步應用。中國商飛研發出虛擬現實

18、仿真系統，用于新型民機的預先研究評估和關鍵技術攻關。問題分析我國制造領域虛擬現實技術應用的突出瓶頸 數字化產品集成模型技術：處于概念階段 產品創新支持工具不豐富：缺乏創新設計支持系統、知識結合工具、交互式外型設計技術集成工具、支持逆向設計工具 產品數字化技術不成熟：數據組織和管理體系、應用軟件集成。 仿真建模制造有待突破：虛擬加工、虛擬裝配、虛擬測試未來需求趨勢分析 增強現實在智能制造中的融合應用引爆點之三： 教育應用環節 虛擬學習環境 人體模型仿真存在問題或瓶頸 缺乏人際互動，無法進行針對性培養 新模式接受度小，教學效果無法檢驗需求及趨勢分析 虛擬課堂 學習情景創設革新知識獲取的渠道和交互方

19、式虛擬現實技術在軍事領域的應用日趨廣泛添加未標題添加未標題我國軍事領域虛擬現實仿真應用得到飛速發展添加未標題應用案例領域國別機構應用案例教學中國中國科技大學開發大學物理仿真教學軟件，將實驗設備、教學內容、教師指導和學習者的思考、操作有機融合為一體實驗中國 亞泰盛世推出nobook虛擬實驗室，利用計算機技術來實現交互式實踐體驗中國中視典推出中視典虛擬仿真實驗室，融合多種互動硬件設置，對實驗教學的各個環節進行真實的模擬仿真環境美國IBM開發了Active Worlds Educational Universe系統，用于開發教育虛擬環境。課堂美國谷歌與美國多所K-12學校合作推出虛擬現實教育計劃Ex

20、peditions，為兒童提供更具沉浸感的課堂內容。校園中國 天津大學最早開發了虛擬校園，通過互聯網手段領略校園風采中國中央廣播電視大學將網絡學院具體的實際功能整合在圖形引擎中，并作為基礎平臺進行大規模應用引爆點之四： 醫療虛擬手段彌補臨床病例樣本不足應用環節 解剖學和病理學教學 外科手術訓練和規劃 精神康復治療存在問題或瓶頸 臨床應用開發門檻高 價格昂貴無法大規模普及需求趨勢分析 人體病理模型建模 藥物研制虛擬現實技術在軍事領域的應用日趨廣泛添加未標題添加未標題我國軍事領域虛擬現實仿真應用得到飛速發展添加未標題應用案例領域國別機構應用案例解剖模擬中國曼恒數字研制了虛擬人體在生物醫學的模擬應用

21、系統，支持虛擬人體解剖教學德國漢堡大學開發了VOXEL-MAN虛擬平臺，建立了融合醫學影像學領域優秀成果及完備的醫學知識庫系統的三維可視化人體模型日本Jikei大學研制了虛擬3D人體解剖圖系統法國ENST-Bretagne大學研制了虛擬人類步態模擬器，實現了人的下半身骨骼運動步態的模擬。手術模擬日本Jikei大學開發了提供力感受功能的手術規劃系統，能在虛擬空間中模擬用手術刀切割皮膚和器官日本Waseda大學開發了新型的手套式虛擬接口，用來處理手術過程中出現的許多數據遠程手術美國NASA開發了遠距離的醫療干預方法，可以讓醫生遠程對太空宇航員進行手術康復訓練美國Rutgers大學設計敏感手套可記錄

22、手指的運動虛擬出相應的康復療法日本 Nagasaki研究所建立了一種基于“動作接口”的增強環境，用于虛擬生成康復訓練計劃。疼痛緩解美國AppliedVR推出 VR“疼痛緩解”程序，減輕醫療過程中的疼痛和焦慮。藥物開發加拿大多倫多大學推出高性能計算與具有高度沉浸感的SGI Onyx 3800系統，進行新藥品的開發。引爆點之五： 文化藝術提升文藝鑒賞、創作的想象空間應用環節 文物古跡復原 文物和藝術品展示 工業外觀設計存在問題或瓶頸 缺乏文化藝術和VR技術結合性人才 三維建模技術、圖形渲染技術需進一步突破需求趨勢分析 虛擬場景藝術創作 藝術品設計圓明園大水法重建古奧運再現虛擬現實技術在軍事領域的應

23、用日趨廣泛添加未標題添加未標題我國軍事領域虛擬現實仿真應用得到飛速發展添加未標題應用案例領域國別機構應用案例文物復原中國圓明園通過光學顯示將數字模型疊加到現存廢墟上再現圓明園原貌。英國經濟學人用虛擬現實技術重構了被毀壞的伊拉克摩蘇爾博物館文物展示中國故宮博物院 與IBM合作開發了沉浸式3D紫禁城虛擬世界，并設計了6條游覽路線英國大英博物館 與三星合作，使游客獲得虛擬體驗中國可佳藝術品 與貴陽市文化新聞出版廣電局共同打造貴陽數字博物館藝術設計美國Oculus推出藝術設計應用 Oculus Medium，允許在虛擬空間創作藝術作品立體繪畫美國谷歌開發了“Tilt Brush”繪圖軟件，允許創作者沉

24、浸在虛擬空間中立體作畫。美國Oculus開發了Quill應用，類似Tilt Brush汽車設計美國福特將虛擬現實技術用于汽車設計室內設計美國DIRTT研發了ICE 3D設計和規格軟件，讓用戶可以互動式探索室內設計方案中國美屋365利用虛擬現實技術使用戶體驗不同方案和裝修入住后的實際效果引爆點之六： 旅游個性化交互性增強沉浸感虛擬現實游戲架構下的國際化產業 Second Life虛擬現實游戲中開發了虛擬旅游市場，吸引游客將其作為旅游目的地。與旅游大數據結合的體驗型產業 購物、娛樂、飲食、住宿等出行數據與虛擬旅游的結合各國均將虛擬現實作為軍事戰略重點虛擬現實技術在軍事領域的應用日趨廣泛添加未標題添

25、加未標題我國軍事領域虛擬現實仿真應用得到飛速發展添加未標題應用案例應用名稱應用企業應用內容美麗中國全景客虛擬旅游網絡公司黃果樹瀑布和青巖古鎮360全景虛擬旅游，大屏幕實時顯示景區旅游數據變化：游客人數、游客性別、客源地，以及擁堵指數、天氣舒適指數等VR旅行體驗空間贊那度360虛擬現實旅行展示全球精選頂級酒店、目的地和體驗活動，和高端旅行的定制和選購、數字銷售終端、手機應用、電商平臺和社交媒體無縫整合VR觀展模式首都博物館佩戴VR頭盔可以近距離走進商代婦好墓，切身感受考古、挖掘、整理的全過程自駕游創意體驗房如家酒店提供給入住賓客VR眼鏡，讓客人在酒店內體驗到36條自駕游精品路線絕妙旅行萬豪在酒店

26、里設立傳送點，內置 Oculus Rift 頭盔，360體驗海邊散步分析預測存在的問題和瓶頸 未達到高度逼真和實時漫游的水平 準三維虛擬現實技術不能夠進行現實內容的完整表達 平臺碎片化，數據標準和規范較為粗放未來需求趨勢分析 消失的遺跡虛擬旅游 虛擬旅游網站建設引爆點之七： 汽車工業產品端應用增強現實輔助駕駛【實例1】梅賽德斯-奔馳推出的F 015 Luxury in Motion概念車是一款自動駕駛汽車，擋風玻璃的顯示屏可以展示各種不同的信息，和跟目的地相關的內容?！緦嵗?】寶馬與高通推出Mini增強現實眼鏡可以讓駕駛者看到虛擬屏幕上的所有數據?！緦嵗?】捷豹路虎打造的“360度虛擬城市風擋

27、玻璃”（360 Virtual Urban Windscreen）能讓車柱“隱形”，從而消除它們造成的盲點。生產端應用汽車虛擬設計 產品的變型設計 系列化設計 異地設計 并行設計 協同設計汽車虛擬裝配 程序自動檢查裝配狀態虛擬實驗 虛 擬人機工程學評價 虛擬風洞試驗 虛擬碰撞試驗虛擬培訓虛擬現實支撐平臺規劃決策訓練體驗設計評價小結：虛擬現實支撐行業發展的共性結合點小結：虛擬現實行業應用推進中的共性問題 應用應用場景和應用路徑尚不清晰場景和應用路徑尚不清晰。應用場景設計缺失，產業標準不統一。 我國我國相關行業相關行業自身發展層級不高造成新技術應用的效率成本難以平衡。自身發展層級不高造成新技術應用

28、的效率成本難以平衡。以制造業為例，我國的低端加工制造占比較大，涉及制造前端原型樣機設計、流程仿真的屈指可數。 虛擬虛擬現實行業應用的供應鏈短板依然明顯?，F實行業應用的供應鏈短板依然明顯。除了在虛擬現實相關主控芯片、光學器件、高端傳感器等方面存在共性短板外，面向行業應用的虛擬現實模塊化產品設計、操作維修、仿真訓練等供應嚴重匱乏，缺乏應用開發工具和開發平臺，系統集成能力不強。四、幾點建議幾點建議強化頂層設計，面向行業需求規劃應用路徑。定義和構建若干典型應用場景，明確應用需求，分步、有序推進虛擬現實技術在各行業領域的融合應用。推動虛擬現實在設計研發、檢測維護、操作培訓、營銷展示等環節的應用，提升輔助

29、設計能力和制造服務化水平。將虛擬現實應用于協同制造、遠程協作等方面，建立生產過程數據采集和分析系統，實現生產進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態、物料傳送等生產現場數據的可視化管理，提高制造執行、過程控制的精確化程度。推進虛擬現實在產品全生命周期各環節和企業管理各方面的應用，實現設計、工藝、制造、管理、物流等環節的集成優化，推進企業數字化設計、裝備智能化升級、工藝流程優化、精益生產、可視化管理、質量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。幾點建議加強重點攻關，盡快突破行業應用技術瓶頸。組織產、學、研、用各機構多方面力量解決關鍵共性技術問題，鼓勵開發具有更好使用體驗的創新型產品。 突破工業互聯網信息

30、三維空間的注冊定位、建模、搜索、顯示與交互等核心技術 提升虛擬現實主控芯片、微顯示器、高端傳感器供應能力 加快虛擬設計、虛擬裝配制造、虛擬檢測維修、虛擬培訓等軟件及工具包的開發及產業化 構筑大數據和虛擬現實相結合的智能服務云平臺，提升產業自主創新能力和融合創新能力。幾點建議制定標準規范，開展行業應用聯合測試驗證。推動建立虛擬現實技術、產品和系統評價指標體系，開發相應的評價工具，保障虛擬現實產品性能和質量。 構建基于虛擬現實技術的信息物理系統參考模型和綜合技術標準體系 推動工業級虛擬現實軟硬件標準，以及工業互聯網設備、產品之間標識解析、數據交換、安全通信等標準的制定。 建設虛擬現實應用測試驗證平臺和綜合驗證試驗床，開展兼容適配、互聯互通和互操作等測試驗證。幾點建議推進試點示范，以點帶面擴大行業應用范圍和影響力。推廣宣傳典型示范案例，提高相關企業、產品和品牌影響力，進一步推動其市場化應用。 面向汽車、鋼鐵、高端裝備制造等重點行業，設立若干基于虛擬現實的智能制造應用示范區，打造智能制造單元、智能生產線、智能車間、智能工廠，通過應用驗證反饋完善系統功能。 培育一批系統解決方案供應商，組織開展行業系統解決方案應用試點，為中小企業提供標準化、專業化的系統解決方案。