中國信通院：視頻極限白皮書（40頁）.pdf

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1、華為 京東方 信通院 聯合發布 顯示無處不在 視覺體驗升級帶動數據爆發增長  目 錄 01 3.1 人眼視覺特性 3.2 人眼視覺體驗需求不斷提升 4.1 平面顯示技術基本滿足人眼需求  4.1.1 行業發展歷程 4.1.2 屏幕參數需求 4.1.3 業界主流觀點 4.2 云計算、AI 等技術助力優質內容生產 4.3 平面顯示發展趨勢 視覺體驗需求驅動顯示 技術升級 03 04 概要 02 前言 平面顯示已經逼近視覺極限  0605 08 6.1 光場顯示技術處于起步階段 6.2 光場內容制作對計算能力要 求極高 6.3 光場顯示發展趨勢 未來展望 5.1 VR

2、顯示技術穩步發展 5.1.1 VR 顯示原理 5.1.2 清晰度是 VR 顯示技術最大難點 5.1.3 VR 屏幕清晰度逐年提升 5.2 VR 內容展現形式多樣化 5.3 VR 三維沉浸式顯示發展趨勢 VR 三維沉浸式顯示分辨率亟 需提升 光場是未來顯示技術最 理想形態 07 7.1 視覺體驗提升下的網絡 發展 7.2 不同視覺體驗階段網絡 KPI 要求 7.3 極致視覺體驗下的目標 網絡 視覺體驗提升給網絡 帶來巨大挑戰  數字化、智能化正在開啟新一代信息革命。無處不在的顯示、無處不在的聯接成為 ICT 基礎設施產業的 重要元素，而人們對體驗需求的升級正在加速這一場變革。 在信息傳

3、遞的過程中，視覺接收方式占據信息接收的主導地位，因此，提升視覺信息體驗成為重中之重。 從顯示技術上看，人們經歷了從傳統標清到高清再到超高清 4K 的演變，色彩更真實豐富，圖像更加清晰， 人們甚至可以清楚的看到畫面中皮膚上的汗毛。即便如此， 京東方 8K 大屏已然出現， 分辨率進一步提升， 在追求極致、探索無所不在的顯示路上引領行業發展。 然而，平面技術的極致體驗依然無法滿足人類的體驗需求。在數字世界，沉浸式 VR 將成為通往數字世 界的入口。人們在虛擬環境中不僅要滿足 360全景觀察的訴求，還需要實現自由移動并產生互動，從 而虛實難辨。當前，VR 尚處在入門階段，距離極致體驗還有較長距離，有待

4、產業和技術協同發展，共 同打造高度真實的虛擬世界。 01 前 言 前言 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 01  02 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 雙 G（千兆家寬 /5G）網絡將以更快的傳輸速度、超低的時延，推動商業數字化發展  在雙 G 網絡時代，商業發展將呈現四個顯著特征。首先，大數據使巨量數據分析與信息洞察成為可能，使信息提煉結果更具 規律性和通用性。其次，邊緣計算架構將消除跨地域的數據共享壁壘，為機器學習的應用普及提供基礎環境。第三，數據開 放平臺快速發展，促進信息聚合和共享，從而產生更多價值。第四，作為信息傳遞的最后一環，數據可視化需求

5、將快速增加， 人機交互將從低維到多維顯示發展， 從標清向超高清發展， 從視覺交互向多維度感官交互發展， 從而更符合人類自然交互習慣。 回首過去， 伴隨通信技術的進步， 在市場和政府的雙輪驅動下， 中國網絡實現跨越式發展。以華為技術有限公司（文中簡稱“華 為” ）為代表的通信技術企業，為通信技術的快速發展作出了不懈努力，是社會的變革與商業的重塑的基石?？梢灶A見，在更 強的通信基礎上，邊緣計算、大數據、人工智能等前沿技術的發展將再一次重塑人們的生活。與此同時，顯示技術的發展一 直默默支持中國通信產業和工業的崛起。從 CRT 產品依賴進口到 LCD 技術大規模本土量產，再到柔性 OLED 技術應用，

6、 在短短二十幾年中，中國經歷了從缺芯少屏到自主研發的跨越式發展。京東方科技集團股份有限公司（文中簡稱“京東方” 、 “BOE” ）作為國內代表性的顯示科技公司，從 LCD 顯示技術入手，自主開發多種顯示技術，并積極拓展人機交互維度，支 撐中國通信和電子科技產業穩步崛起。通信技術與人機交互技術相輔相成，在雙 G 網絡時代，超高帶寬與顯示交互必將成為 推動社會進步和商業變革的砥柱與橋梁。 本白皮書由京東方、華為、信通院聯合出品，從視覺體驗需求角度探索視覺信息發展的極限，對未來發展趨勢進行洞察和預測， 從業務場景角度探索網絡背后的指標訴求、解決方案等可能性。希望本白皮書有助于激發行業伙伴對視覺體驗信

7、息的思考， 為產品競爭力構筑帶來價值，同時華為 iLab 愿與產業鏈各位同仁一起深入探討，共同為視覺極限逼近信息極限不斷努力。 前言  人接收到的大部分信息都是通過視覺的方式，根據人眼視覺體驗需求，顯示技術可以分為三個階段：平面顯示、VR 三維沉浸 顯示、光場顯示。 本報告列舉了一些行業觀點和產業數據，表明整個顯示行業正處于蓬勃發展期： 平面顯示階段，4K/8K 已經接 近人眼極限， 未來在色域、 幀率、 平面 3D 顯示技術等方面可以 做進一步優化，提供更好地視 覺體驗。 VR 可以提供三維沉浸式視覺體 驗，但分辨率是目前發展最大的 阻礙， 極致體驗的 VR 需要 PPD 在 60

8、 以上，即顯示終端分辨率 達到 12K （雙眼） ，內容全景分辨 率達到 24K，而目前業界水平只 能達到 20PPD。 光場可以真實還原現實場景， 進一步提升視覺體驗，但光場 技術成熟度不高，從內容采集 制作到終端顯示，整個產業還 有很大發展空間。 若保持價格不變，顯示產品性能每 36 個月需提升一倍以上，這一周期正被縮短；而在通信領域，光纖容量每 36 個月翻 一倍，IP 網絡性能每 18 個月翻番。顯示領域和通信領域正重定義摩爾定律、挑戰香農極限，共同推動數字化視覺體驗 不斷逼近人眼視覺極限。 按照過去顯示產業的發展歷程，產品分辨率每4年一個導入期：2006年-2010年是FHD 2K的

9、導入期；2012-2016年， UHD 4K的滲透率達到了40%，是4K的導入期；而2018年是8K元年，預計2022年65寸以上UHD 8K滲透率將會超 過20%。 雙 G 時代，通信能力的提高將為超高清顯示應用提供基礎支持，2K 內容將成為基礎視頻和顯示需求，而 4K 將成為主 流視頻與顯示需求，8K 將成為體育賽事、大型直播、電影等眾多視聽享受的主流應用場景，8K 顯示也將成為高端消費 電子產品新的標桿。 2020 年以前，VR 以 FAST LCD 為最優顯示方案，以 60Hz 以上刷新率配合 5ms 以內響應時間，有效改善暈眩感， 滿足 VR 顯示苛刻需求，降低 VR 硬件成本。之后

10、，隨著光學技術發展，VR 顯示技術將以 Micro OLED 為最佳方案 , 其0.1ms 響應時間，完美解決延時眩暈， 80% 的高色域及 10000:1 高對比度呈現完美顯示效果，同時大大降低整 機重量，帶來更加舒適的用戶體驗。 02 概要 概要 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 03  從平面視覺到 VR/AR，再到光場，顯示技術越先進，其技術成熟度越低，離滿足人 眼視覺極限越遠。但毋庸置疑，VR/AR、光場是未來最理想的顯示方式，更高分辨率 的 VR、更多層深度信息的光場，將給用戶帶來逼近現實世界的視覺體驗。與此同時， 極限的視覺體驗會帶來巨大的數據量，給網絡傳輸帶

11、來挑戰： 平面視覺階段：運營級 4K 需要 50Mbps 帶寬，極致級 4K 需要 75Mbps，考慮 家庭多屏并發，網絡需求將達 200Mbps。 隨著平面視覺體驗向沉浸視覺體驗邁進，Cloud VR 從全景 8K 分辨率起步，家 庭寬帶需向千兆演進，現有網絡也將面臨挑戰，家庭 Wi-Fi 需要優化，GPON 需要向 10GPON 升級，對于強交互類業務，需要通過 CDN 下沉和邊緣計算來 保障時延，網絡架構有必要開展重構。 未來沉浸視覺體驗向全息光場等維度演進，將帶來數據的數量級增長，需要后雙 G 時代的網絡，如萬兆或太兆家庭寬帶 /6G 的支撐。 04 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據

12、爆發增長 概要  在人類體驗到的信息中，83% 來自視覺。隨著 視頻娛樂不斷普及，各種數字畫面充斥著人們生 活，而視覺信息需要海量的數據，從圖像到視頻 再到 VR、光場，從標清、高清到超高清，人類 對視覺體驗的追求逐步提升，那么提升到何種程 度才能接近人眼的視覺極限呢？如果以正常人眼 看現實世界的體驗為基準，視覺極限就是在畫面 清晰度、色彩飽和度和顯示時延等方面，使人眼 已無法分辨出數字化內容與看現實世界的差異， 這與人眼視覺特性密切相關。 人眼有兩種感光細胞：桿狀細胞 和錐狀細胞，其中桿狀細胞負責 單色夜視，錐狀細胞負責色彩視 覺。人 眼 能 夠 感 知 波 長 在 380780

13、納米的可見光，并對 不同波長的光有不同的敏感度， 實 驗 表 明，白 天 人 眼 對 波 長 555 納米的光敏感度最高，所 以人眼感覺紅色和紫色是偏暗 的，感覺最亮的是黃綠色。夜間 視敏度曲線會稍微左移。 色彩感知 圖 3-1 人眼視覺靈敏度 人眼相對靈敏度 V （  ）  （nm) % 100 80 60 40 20 0 400450500550600650700750800 夜間視覺白天視覺 色彩的數量可以用色深來表示，如色深 8bit，即將灰度值在 0255 之間分成 2 的 8 次方256 個階級，能夠展現 256 種顏色。而人眼可以分辨超過千萬種顏色，所以需要

14、24 位的色深才能達到人眼色彩分辨極限。 03 視覺體驗需求驅動顯示技術升級 視覺體驗需求驅動顯示技術升級 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 05 人眼視覺特性 3.1  人眼感覺的連續性是活動畫面的前提，當有光 刺激人眼時，從視覺畫面的建立到消失需要一 定 時 間，即 視 覺 惰 性。人 眼 的 視 覺 惰 性 約 0.050.2s，所以只要保障畫面刷新頻率大于 20Hz，人眼即可看到連續的活動畫面，這也是 電影幀率為 24fps 以上的依據。24 幀只能保障 畫面連續，若要好的視覺體驗，需要 60fps、 90fps、甚至 120fps 的幀率，如 VR/AR 這類 時

15、延敏感型業務，必須確保幀率在 60fps 以上。 視覺惰性 深度感知是人眼最重要的特性之一，人眼之所 以能感知立體空間或物體，是因為人雙眼成像 存在一定視差，帶視差的兩幅圖像經過人腦合 成后，將會呈現立體視覺，從而能夠感知物體 的深度信息。 深度感知 亮度感知 人眼能感知的亮度范圍很廣，但實際上是無法在同一時間觀看包含過高和過低亮度的同一畫面，這就引出對比度的 概念，即發光面的最大亮度與最小亮度之比。人眼能承受的對比度范圍約 1000:1（亮度適中時）10:1（亮度極高 或極低時） ，電影銀幕對比度大約為 100:1。 對比度感知 人眼可觀看的角度很廣，大概 124，可集中注意力觀看的區域范圍

16、約 25，60是最舒適的觀看區域范圍。 人眼對物體的細節分辨能力也很強，在 1.0 視力下，分辨能力可達 60PPD（Pixel Per Degree） ，即可以分辨 1 公 里處相距 30 厘米的兩個物體。 視場角和視覺分辨能力 視覺體驗需求驅動顯示技術升級 06 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 人眼除了對色彩的分類有感知外， 對色彩的強度也有感知， 物體單位面積的發光強度用亮度（單位尼特， nit）來表示， 人眼對亮度的感知范圍大約在 10 10 nits 之間。亮度為 3000nits 時，人眼可以較舒適地觀看物體，這接近白天陽 光照射下自然環境的亮度。 -3 6  

17、;根據業界公認研究，人眼能夠感知立體視覺的原因主要包括心理感知、移動視差和聚焦模糊等。 心理感知 所謂心理感知，顧名思義，即人眼看到的不一定是三維物體，但通過某種手段“欺騙”了大腦，使大腦產生了三維 立體效果的“錯覺” ，該種“手段”包括： 視覺體驗需求驅動顯示技術升級 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 07 人眼視覺體驗需求不斷提升 3.2 仿射：即近大遠小，人眼去看同樣大小的物體，近處的物體在人眼中成像越大 遮擋：在同一視線內，近處的物體會擋住遠處的物體，人眼可以通過遮擋關系 來判斷物體的相對位置關系 陰影：光線照射下，物體產生的陰影可以輔助人眼判斷物體的立體形狀，如一個球 體和

18、一個圓柱體，人眼正對看過去，獲取的都是一個圓形畫面，無法區分其形狀， 但此時如果從側面加上光照產生陰影，人眼可根據陰影輕松的判斷出球體和圓柱體 雙目視差：同一物體，在人的左右眼中成像是有偏差的，利用這一特性，即使是 平面圖像，只要使左右眼看的畫面存在一定視差，就可“騙過”人頭腦，產生立 體視覺效果，視差越大，立體效果越明顯，3D電影就是使用該原理 先驗先知：人腦有學習和記憶的功能，對于在現實世界中接觸過的物體，即使通 過二維畫面展示，人腦也能自動腦補出它的三維立體效果 01 02 03 04 05  心理感知可以產生三維立體“錯覺”，而移動視差、聚焦模糊可以提供逼近人眼感知現實世界的

19、立體視覺。所以，從視覺體 驗需求的角度，顯示技術可以分為三個階段：平面視覺顯示、VR三維沉浸式顯示和光場顯示，并且在每個階段，顯示技術都 朝著逼近人眼視覺極限的方向發展。 圖 3-2 顯示技術發展的三個階段 視覺體驗需求驅動顯示技術升級 08 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 在現實世界中，人眼從不同的角度去觀察物體，會獲 取物體不同的視覺畫面，也正是因為有移動視差，人 腦能判斷出該物體的形狀、大小等信息，最典型的應 用就是 VR，雖然 VR 的成像原理還是雙目視差，但 不同的是，3D 電影中無論觀眾怎么移動位置，看到 的畫面總是一個視角，而在 VR 中，用戶可以任意移 動，看到不同

20、視角的畫面。 VR 的視覺體驗已經很逼近現實世界了，既有移動視 差也有雙目視差，但在現實場景中，人眼聚焦近處物 體時，遠處物體會變得模糊，反之亦然，這是 VR 提 供不了的特性聚焦模糊。在 VR 中，用戶無論聚 焦遠處或近處，其聚焦的平面始終是 VR 顯示屏，這 會使人腦產生深度感知沖突，從而引發暈眩等反應。 光場顯示是解決該問題的最佳方案，因為光場可以記 錄光線的方向信息，從而提供物體不同深度的畫面。 通過這些心理暗示，可以使平面顯示產生三維效果，如手機、電視等屏幕，但其展現方式始終是平面顯示，并沒有真正展示 出三維物體或模型。 移動視差 聚焦模糊 平面視覺顯示 VR 三維沉浸式顯示 光場顯

21、示 聚焦模糊 移動視差 心理感知  平面顯示技術的應用場景很廣，最早的平面顯示場景是膠卷電影，通過燈光將 膠卷上的圖像投射到幕布上，實現電影的放映。 隨著 CRT 顯示器（陰極射線顯像管）的出現，圖像記錄實現的數字化，CRT 顯示器最典型的應用就是當時的黑白電視、彩電，以及較老的臺式顯示器等， 這種顯示器的屏幕在水平和垂直方向上都是彎曲的，這種彎曲的屏幕造成了圖 像失真及反光現象，視覺體驗較差，并逐漸被淘汰。 目前較常見的顯示技術主要包括 LED（發光二極管） 、LCD（液晶顯示） 。LED 是一種通過控制半導體發光二極管發光來顯示圖像的顯示方式。LED 顯示屏亮度高、壽命長、視角大

22、，并且可以實現 任意延展、無縫拼接，主要用于室內外大屏廣告牌等場景；LCD 是通過旋轉液晶像素中的液晶分子偏轉角度來顯示不 同畫面的，模塊化以及芯片的高集成化設計直接降低了電路的功耗，發熱量也非常小，同時 LCD 產品較輕薄，并且 可以提供較高質量的畫面，目前是市場上的主流顯示技術，廣泛用于手機、電視、電腦等顯示屏。 人眼對視覺體驗的追求是永無止境的，在手機小屏領域，OLED 技術可以提供比 LCD 更廣的色域、更高的對比度， 并且逐步應用到高端旗艦手機；在大屏領域，Micro LED 技術（LED 微縮化和矩陣化技術）實現微米級的像素間距， 每一個像素點能單獨控制和驅動，它的分辨率、亮度、對

23、比度、色域等性能參數更加優秀，但目前 Micro LED 技術 才剛起步，還沒有實現量產。 平面顯示技術基本滿足人眼需求 4.1 對于平面顯示，手機、pad 等小屏，2K/2.5K 的分辨率就能達到人眼視覺分辨極限，而大屏電視需要 4K/8K 的分辨率。目前 從分辨率的角度來看，平面顯示已接近人眼的視覺極限了，但其他參數仍在不斷優化，如更廣的色域、更高刷新率、對比度等， 從各個維度逼近人眼視覺極限。 04 平面顯示已經逼近視覺極限 平面顯示已經逼近視覺極限 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 09 4.1.1 行業發展歷程 若保持價格不變，顯示產品 性能每 36 個月須提升一倍 以上。

24、這一周期正被縮短。 BOE 創始人、董事長 王東升  研究顯示，在每度視角內，像素數量達到60以上時，人眼將感覺不到顆粒感和紗窗效應，即PPD60。PPD的大小 與人眼觀看屏幕的視場角、屏幕像素數量有關： 在平面顯示領域，手機和電視是普及度最高的顯示設備，一般手機屏幕離人眼約30cm，而電視屏幕距人眼約2.5m， 他們的使用場景如下表所示： 10 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 平面顯示已經逼近視覺極限 4.1.2 屏幕參數需求 圖 4-1 平面顯示技術發展歷程 表 4-1 典型場景下手機和電視的觀看 FOV 其中 FOV 表示人眼在水平或垂直方向看屏幕的視場角，px 表

25、示該方向的像素數量。 PPD=   px FOV 終端 手機6 55 0.3 2.5 25 27.5 2560*1440 4096*2160 102 148電視 主流尺寸/ 英寸 觀看距離 /m 水平FOV/主流分辨率水平PPD 幕布 CRT 顯示器 LCD、LED OLED、LTD  平面顯示已經逼近視覺極限 典型場景下，目前主流6英寸、2.5K分辨率的手機PPD能達到102，55寸、4K電視的PPD更是達到148，均滿足 60PPD的分辨需求。當然，對于電視，55寸并不能提供極致的家庭影院體驗，100寸、120寸的超大電視屏幕將逐漸 進入家庭，此時需要8K的分辨率才能達

26、到原先55寸、4K的視覺效果。為推動8K產業發展，京東方（BOE）提出“ 推廣8K、普及4K、替代2K、用好5G”的“8425”戰略，加速構建8K超高清產業生態系統。并且從2017年開始京 東方已經向華為等客戶交付了110英寸8K、75英寸8K等大尺寸超高清顯示屏。 雖然在分辨率上，無論手機小屏還是電視大屏均達到人眼分辨極限，但從視覺體驗的角度分析，屏幕的色域、刷新 率、對比度等參數還存在進一步優化的空間，如HDR（高動態范圍圖像）、4K144Hz等： 在電視領域可以預見的未來內，仍將以TFT-LCD技術為主流，但技術持續進步，2018年是8K元年。元年的概念就 是導入期，按照過去顯示產業的發

27、展歷程，產品分辨率每4年一個導入期：2006年-2010年是FHD 2K的導入期； 2012-2016年，UHD 4K的滲透率達到了40%，是4K的導入期；而2018年是8K元年，預計2022年65寸以上UHD  8K滲透率將會超過20%。 AMOLED 技術逐步應用手機小屏 手機屏幕顯示技術以液晶顯示 (TFT-LCD) 技術為主。近年來，新型技術有源矩陣有機發光二極管（AMOLED）在 手機領域獲得較快的發展，成為高端手機市場青睞的技術，目前各品牌中高端機型均逐步使用 AMOLED 屏幕。同時 AMOLED 技術擁有柔性顯示的潛力特質，隨著周邊配件的技術逐步完善，在未來 AMOL

28、ED 柔性屏幕擁有進一步快 速增長的空間。 LCD 仍是電視大屏主流技術 電視屏幕顯示技術以液晶顯示（TFT-LCD）為絕對主流，占據幾乎全部市場份額；新型技術 AMOLED 具備較好的 色彩表現能力， 但目前受限于良率及成本等因素， 在終端消費市場仍處于探索階段， 整機價格遠高于同尺寸 LCD 產品， 距離大規模推向終端市場仍需要一段時間。 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 11 4.1.3 業界主流觀點 2018 年稱得上是 HDR 顯示器的元年，HDR 是一 種圖像增強技術，可以讓畫面暗部更加深邃但不丟 失細節，亮部更加明亮但依然真實，同時增加了畫 面的對比度和色域范圍。 早在

29、 2017 年，為了追求極致體驗，電競行業推出 了 1080P240Hz 刷新率的顯示器，2018 年，更 是實現了 4K144Hz，實現了高分辨率下刷新率 的提升。  平面顯示已經逼近視覺極限 平面顯示技術已經比較成熟，但對應的高質量內容還比較缺失，主要是因為高質量內容制作周期長、成本高，尤其是 CG 類， 后期渲染對計算資源的消耗特別大，如阿凡達 ，畫面渲染時使用了 4000 臺服務器，耗時長達 1 年。 隨著 4K、8K 等超高清技術的普及，傳統的媒體生產行業更是面臨沖擊，媒體生產從現場攝錄、存儲、傳輸到分發，都需要 進行技術革新。為了應對傳統媒體制作的各種挑戰，媒體生產云化將

30、是必然趨勢。 媒體生產云化是將原始采集的音頻、視頻信息通過專線上傳到云端，云服務器能夠提供性能強大的云端大集群計算機，使錄 制的 4K/8K 視頻能夠直接在云端進行高效剪輯，最終傳輸至用戶終端。 除了在云端進行內容編輯外，還可以將原先低分辨率、低幀率的素材，通過云端畫質增強的方式提高分辨率和幀率，以提升 畫面質量。 視頻畫質增強是利用插幀與超分辨率提升視頻視覺效果的技術，視頻的插幀利用相鄰幀間的時域信息演算出一個過渡幀來提 升視頻的流暢性，而超分辨率則是利用空域信息計算出插值像素來提升分辨率。 3D 顯示能帶來比 2D 顯示更好的視覺體驗，也是未來平面顯示技術發展的重要方向。對于 3D 內容制

31、作，一方面可以在制片 時，就按照 3D 片源的方式去制作，另一方面，對于一些以往的經典 2D 片源，可以通過 2D 轉 3D 技術實現 3D 視覺效果。 泰坦尼克號是比較典型的 2D 轉 3D 案例，2D 電影上映時就獲得了觀眾的好評，但其中大多數場景如果采用 3D 顯示將 帶來更震撼的視覺效果。在 2012 年，利用轉換技術制作的 3D泰坦尼克號上映了，其 2D 轉 3D 耗時超過 2 年，因為需 要人工一幀一幀地去抓畫面的深度信息，工作量很大且繁瑣。但隨著近些年人工智能技術的崛起，可以將 AI 應用到 2D 轉 3D 技術中，大幅提升轉換效率，從而帶來更多的優質 3D 片源。 3D 片源的

32、數據量是普通 2D 片源的 2 倍，在特殊的壓縮算法下，3D 片源的網絡帶寬需求將是普通 2D 片源的約 1.5 倍。 借助云計算、AI 等新技術，可以將復雜的計算從本地遷移到云端，從而降低內容制作成本、提升效率，但同時，原始素材上 傳云服務器會帶來較大的上行網絡訴求。 云計算、AI等技術助力優質內容生產 4.2 12 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長  圖 4-2 華為 Mate X+BOE 110”8K 投屏圖 4-3 華為 5G CPE Pro+BOE 110”8K 直播 平面顯示已經逼近視覺極限 2016 年李安導演的電影比利林恩的中場戰事采用了 4K 3D 120

33、fps 的形式，刷新了電影界的新高度，也是迄今為止唯一 一部 4K 3D 120fps 電影。一般電影僅有 2K 25fps，而這部電影李安導演選擇突破性的 4K 120fps，這不僅僅是畫面質量上 的提升，更是希望通過如此高清的場景，讓觀眾真正走進戰爭，以士兵的角度去看所有的槍擊、爆炸和受傷。對于生在和平 年代的我們，會覺得戰爭是多么遙遠，和平來的理所當然，而 4K 3D 120fps 的展現形式能夠仿佛將我們置身戰場，并將戰 爭帶來的恐懼、死亡表現地淋漓盡致，讓更多的觀眾對戰爭有了全新的認識。 2019 年 MWC，BOE 和華為聯合進行了折疊手機投屏和 8K+5G 直播展示，一方面用華為

34、折疊手機 Mate X 通過 5G 信號 實時播放在線 4K 內容投屏至 BOE 110 英寸 8K 超高清顯示屏，另一方面用 8K 超高清攝像機實時拍攝巴塞羅那東海岸的風 景， 通過 5G 超高速遠距離傳輸到 BOE 110 英寸 8K 超高清顯示屏實現了 8K+5G 的完美直播， 充分展示了極致的視覺體驗。 高分辨率、高幀率、3D 的展現形式不僅可以帶來更好的視覺體驗，更有助于表達影視內容傳遞的理念，這是未來平面視覺發 展的主要趨勢。平面顯示技術逐漸成熟， 而借助云計算， 像比利林恩的中場戰事這樣的高分辨率、 高幀率的內容將越來越多， 平面顯示逐步逼近人眼視覺極限。雙 G 時代，通信能力的

35、提高將為超高清顯示應用提供基礎支持，2K 內容將成為基礎視頻 和顯示需求，而 4K 將成為主流視頻與顯示需求，8K 將成為體育賽事、大型直播、電影等眾多視聽享受的主流應用場景， 8K 顯示也將成為高端消費電子產品新的標桿。 平面顯示發展趨勢 4.3 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 13  圖 5-1 VR 顯示原理 雖然平面視覺也可 3D 成像，但其不能提供移動視差，即用戶在不同角度觀看畫面相同，體驗不夠真實，而 VR 能夠給用戶 提供三維沉浸式體驗，從觀影形式上開辟出一條新的視覺極限之路。影響 VR 體驗的因素很多，包括視場角、色域、刷新率、 屏幕響應時間、分辨率、3D

36、OF/6DOF 等，其中分辨率是目前影響 VR 體驗的首要因素。VR 對分辨率要求極高，全景 8K 的 VR 內容才相當于傳統 480P 電視觀看體驗，若要達到 4K 觀影體驗，需要 VR 全視角分辨率達到 24K。 05VR三維沉浸式顯示分辨率亟需提升 VR 三維沉浸式顯示分辨率亟需提升 VR 頭顯的核心元器件只有 2 個 ： 透鏡和屏幕。凸透鏡成像時，一倍焦距分虛實， 二倍焦距分大小，當物體在透鏡一倍焦距以內時，會呈正立放大虛像，也就是 通常的放大鏡。VR 的顯示就是利用放大鏡原理，屏幕離透鏡很近，保證在透鏡 的一倍焦距以內，這樣人眼在透鏡另一側就可以看到屏幕里內容的放大場景。 5.1.1

37、 VR顯示原理 VR顯示技術穩步發展 5.1 14 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 2020 年以前，VR 以 FAST  LCD 為 最 優 顯 示 方 案，以 60Hz 以上刷新率配合 5ms 以內響應時間，有效改善暈眩 感，滿足 VR 顯示苛刻需求， 降低 VR 硬件成本。之后，隨 著光學技術發展，VR 顯示技 術將以 Micro OLED 為最佳 方案 , 其0.1ms 響應時間， 完美解決延時眩暈， 80% 的 高色域及 10000:1 高對比度 呈現完美顯示效果，同時大大 降低整機重量，帶來更加舒適 的用戶體驗。 京東方 VR/AR 業務 肖爽 VR 顯示內容

38、 VR 屏幕透視 人眼 一倍焦距  鑒于特殊的顯示方式，VR對屏幕的刷新率、響應時延、視場角、分辨率等都提出了更高的要求。 屏幕刷新率過低、響應時間過長會使用戶產生暈眩感，入門級VR需要屏幕刷新率在60Hz以上，響應時延在5ms以 內。目前，市面上大部分VR頭顯屏幕的刷新率可以做到90120Hz，響應時延控制在3ms以內，均可滿足指標。 VR是一種沉浸式體驗，所以視場角是一個很關鍵的因素。人眼正常視場角約110，若VR頭顯的視場角小于人眼視 場角，會看到畫面周圍存在黑邊，嚴重影響視覺體驗?，F在大部分VR頭顯視場角均可達到100以上，有的甚至達到 200，所以目前視場角對VR的體驗影響

39、不大。 當前VR最突出的問題是清晰度，畫面存在顆粒感和紗窗效應。VR畫面不清晰的原因主要有兩個方面：第一，VR的 內容需要均勻分布在360，而人眼只能看到其中約110，會丟失掉一部分像素；第二，VR畫面充斥整個視場角， 每個視場角分配的像素點(PPD，指每一度所包含的像素)較常規顯示產品更??；而VR屏幕尺寸很小，而在小尺寸屏幕 上做出高分辨率，技術要求很高。目前VR屏幕僅有3K4K，能夠承載8K分辨率內容，但視覺體驗上只有傳統480P  TV的效果。 從表中可以看出，8K 內容的 PPD 僅有 21，而人眼需要 60 以上 PPD 才無法感知到畫面顆粒，所以 16K 分辨率是 VR

40、屏幕的發展目標，此時的 VR 視覺體驗等效于傳統 TV 的 4K 效果。 5.1.2 清晰度是VR顯示技術最大難點 表 5-1 不同分辨率下的 VR 與傳統電視的等效觀看體驗 VR 三維沉浸式顯示分辨率亟需提升 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 15 VR屏幕雙眼分辨率 2K（1920*960） 4K（3840*1920） 8K（7680*3840）  16K（15360*7680） 10 21 32  64 4K 8K 12K  24K 240P 480P 720P 4K 水平PPD對應VR 360內容分辨率等效TV體驗分辨率  除了整體提升

41、屏幕清晰度， 還可以根據人眼特殊的生理結構來優化顯示效果。人眼黃斑中央有一凹陷區域， 叫做中央凹， 中央凹是視網膜中視覺最敏銳的區域，相比周圍區域有更強的分辨力，而中央凹的敏感角度約 5。根據這一特性， 可以提高 VR 屏幕中間區域清晰度， 并適當降低周圍及邊緣區域的清晰度， 保障視覺體驗的同時降低了屏幕的技術門檻。 入門級 VR 設備屏幕像素密度大概在 500PPI，消費級大概需要達到 800PPI，OLED 和 LCD 均可以滿足需求。但 如果想要達到專業級水平，屏幕需要達到 1600PPI 以上， 此時 LCD 更有優勢。未來主要還是在 Micro OLED，它可 以達到 3000PPI

42、 以上，響應時間控制在 1 毫秒以內，可以滿足未來 VR/AR 產業發展的需要。 5.1.3 VR屏幕清晰度逐年提升 圖 5-2 VR 屏幕 PPD 指標需求 圖 5-3 不同市場定位下的 VR 顯示技術需求 16 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 VR 三維沉浸式顯示分辨率亟需提升 現在目標 2060 PPD Gap PPD=px/fov Lens Display 顯示技術需求市場定位 專業級：Micro-OLED 消費級：LCD  1600ppi RT<3ms 90-120Hz  800ppi 500ppi RT<3ms 90Hz 市場容量 入門級

43、：LCD、OLED 3000ppi RT<1ms 90-120Hz  對于VR/AR行業，20162017年后整個產業迅速發展?；仡櫄v史，在2017年VR/AR這類近眼小屏像素密度在 500700PPI，分辨率為2K，2018年達到800900PPI，分辨率3K，而今年，預計VR/AR屏幕會到達1000PPI以 上，分辨率達到4K，并且刷新頻率會提升到120Hz的水平。作為顯示行業的領導者，京東方已經發布的5600PPI以 上的基于Micro OLED技術的近眼小屏，未來應用到實際VR/AR產品中，會進一步提升VR/AR的視覺體驗。 相對傳統視頻內容，VR 能夠給用戶帶來純虛擬

44、的沉浸式體驗。VR 內容的呈現可以分為三種情況：傳統片源、實景拍攝拼接 和 3D 建模渲染。 傳統的 2D/3D 片源也可以通過 VR 的形式去觀看，這就是 VR 巨幕影院。該種內容呈現形式雖然依托現有片源，但可以提供 超越傳統觀影的大屏視覺體驗，目前巨幕影院已成為市面上 VR 頭顯的基本功能。 VR內容展現形式多樣化 5.2 圖 5-5 VR 巨幕影院 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 17 2K 500700PPI 3K 800900PPI 4K 1000PPI 以上 圖 5-4 VR 屏幕分辨率發展趨勢 VR 三維沉浸式顯示分辨率亟需提升  實景拍攝拼接主要用于VR

45、360視頻制作，其原理是將多個相機分布在一個球面上，然后控制所有相機同步、同幀率拍攝，最 后將每個相機在同一時間拍攝的畫面進行拼接，形成一個球面的視頻。目前VR 360相機已經可以實現全景24K分辨率拍攝， 但受限于終端芯片的解碼能力，VR內容還停留在8K階段。 VR 360 視頻與傳統視頻僅僅是觀看形式不同，格式還是采用傳統的視頻格式。如果在傳統視頻播放器上播放 VR 360 內容， 那么實際觀看到的是將球形畫面展開的矩形畫面，只有在 VR 設備上才能觀看到全景的視頻畫面。 VR 360 視頻可以帶來沉浸式觀影體驗，但需要極高的視頻分辨率，全景 8K 的觀影體驗僅僅相當于觀看 480P 的傳

46、統 TV， 若要達到觀看 4K TV 的體驗，需要全景分辨率達到 24K，網絡傳輸需求將達到 Gbps 級別。 3D 建模渲染主要用于 VR 游戲或動畫制作，首先在客戶端內會預先建好素材模型，用戶在體驗時，VR 頭顯或外部定位器會 實時采集人的動作、姿態、指令等信息，然后渲染出當前人眼視場角內的畫面并顯示。該種方式可以給用戶提供 6 自由度沉 浸式體驗，使用戶“暢游”在虛擬世界之中。 圖 5-6 VR 360 視頻制作流程 圖 5-7 VR 視頻球面畫面與矩形畫面展示 18 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 畫面采集畫面拼接流服務器 網絡分發 終端顯示 VR 三維沉浸式顯示分辨率亟需

47、提升  VR 的應用場景很多，如體育賽事直播、VR 影院、VR 360 視頻、 VR 社交、VR 游戲等，并且有著廣闊的市場發展空間，硬件銷售 是 VR 最直接的商業模式，除此之外，還可以通過增值服務費（如 賽事直播中，VR 的觀看方式額外收費等） 、廣告植入等方式實現營 收。所以，未來 VR 產業有著較好的發展前景。 VR 能夠給用戶提供三維沉浸式體驗，但當前 VR 的視覺體驗處于 入門階段，其屏幕分辨率和內容分辨率都需要提高。 2018 年 MWC，BOE 和華為聯合展示了 8K VR 環繞效果，這是 世界上首次展示成熟的 8K VR 顯示解決方案，8K VR 顯示解決方 案通過

48、提高分辨率從而消除紗窗效應，營造了更加自然真實的沉浸 感，極大的改善了 VR 的用戶體驗。 VR三維沉浸式顯示發展趨勢 5.3 圖 5-8 VR 游戲制作流程 圖 5-9 MWC 2018 BOE 8K VR 展示體驗 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 19 三維模型 用戶指令 畫面渲染終端顯示 VR 三維沉浸式顯示分辨率亟需提升  在今年 CES 大會上，眾多 VR 廠商展示了他們新一代 VR 產品，如創維的 V901、PICO 的 G2 4K、DEUS 的 Odin 等， 其屏幕分辨率全部達到 4K，相比 2018 年的 3K，分辨率提升了 30%。根據華為 iLab

49、研究，4K 的屏幕需要匹配全視角 8K 的內容，所以，隨著今年 VR 屏幕分辨率的提升，將促進更多 8K VR 內容的生產。 更高分辨率的 VR 內容制作過程中，其拼接、建模、渲染等步驟對終端的計算能力要求極高，云計算將是 VR 內容制作的最 佳選擇，Cloud VR 是 VR 發展的最佳形態。 除了頭戴式 VR，裸眼 VR 也逐漸應用在一些商場等公共場所。裸眼 VR 是通過三面、或五面 LED 屏幕封閉出一個密閉的立 體空間，用戶在該空間內不需要借助頭顯等設備即可感受到三維沉浸式的立體視覺效果。 圖 5-10 裸眼 VR  20 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 VR 三

50、維沉浸式顯示分辨率亟需提升  光場的數據采集量很大，包含物體表面反射出光的強度和方向信息，所以后續渲染和圖像生成的發揮空間很大，能夠獲取物 體在不同視角、不同光線條件下的圖像。 光場內容有多種顯示方式，可以通過普通屏幕來展示，也可以通過 VR/AR，甚至裸眼全息的方式來展示。 光場顯示技術處于起步階段 6.1 對于 2D 平面圖像，人眼只能通過遮擋、陰影、仿射等產生立體“錯覺” ；對于 VR/AR，人眼可以通過雙目視差實現三維立 體視覺體驗，但 VR/AR 顯示的場景無論遠近，目前都只能聚焦在一個固定距離的平面，長時間使用會使人眼產生疲倦。未來， 顯示交互中的信息量越來越大， 全息交互將是顯示交互的最終模式。從目前的技術來看， 最有可能通過光場技術實現全息顯示。 光場是指光在每一個方向通過每一個點的光亮，可以記錄和呈現現實場景中不同物體的不同光學深度，并在視覺上完美地重 現三維場景。 06 光場是未來顯示技術理想形態 光場是未來顯示技術理想形態 顯示無處不在：視覺體驗升級帶動數據爆發增長 21 普通平面顯示 普通二維平面顯示是最簡單的光場顯示方式，它可以通過一個或