賽迪：虛擬現實終端檢測白皮書(36頁).pdf

1、 虛擬現實終端檢測白皮書 （2019 年） 智庫電子信息研究所 虛擬現實產業聯盟 南昌北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心 南昌虛擬現實檢測技術有限公司 未來影像高精尖創新中心 2019 年 10 月 前言前言 2016 年以來，虛擬現實技術正與制造、教育、文化、軍事、醫療 等多行業進行著深度技術融合，不斷改造著行業應用模式。隨著虛擬 現實產品全景感知和沉浸體驗的不斷完善， 虛擬現實各行業用戶對虛 擬現實產品的指標要求也不斷提高， 因此需加快虛擬現實相關設備的 檢測工作， 發揮其在衡量和引導產業高質量發展方面的標尺和標桿作 用，使其擔當起促進虛擬現實產業高質量發展的重任。 為緊跟國際發展大勢

2、， 加快推動我國虛擬現實產業發展和標準化 進程，保障市場健康有序推進，智庫電子信息研究所、虛擬現實 產業聯盟、南昌北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心、南昌虛 擬現實檢測技術有限公司、未來影像高精尖創新中心聯合編寫了虛 擬現實終端檢測白皮書 ，分析國內外虛擬現實檢測技術發展現狀、 整理檢測關鍵指標、梳理國內外相關檢測設備和典型檢測案例。在此 基礎上，分析當前虛擬現實檢測技術存在的問題，總結發展趨勢，并 對虛擬現實終端檢測未來發展進行了展望，提出了若干措施建議，以 期為我國虛擬現實終端檢測技術發展和相關政策制定提供有益參考。 如有商榷之處，歡迎批評指正。 2019 年年 10 月月 I 目目

3、錄錄 一、虛擬現實終端檢測產業發展現狀 . 1 （一）虛擬現實終端檢測的內涵 . 1 （二）國內發展狀況 . 2 （三）國外發展狀況 . 4 二、虛擬現實終端檢測的關鍵指標 . 7 （一）虛擬現實設備清晰度性能關鍵指標 . 7 （二）虛擬現實設備沉浸感性能關鍵指標 . 8 （三）虛擬現實設備功耗與續航時間指標 . 11 （四）虛擬現實設備其他性能參數指標 . 12 三、國內外虛擬現實檢測設備梳理 . 17 （一）國內相關檢測設備梳理 . 17 （二）國外相關檢測設備梳理 . 19 （三）現有的檢測方案 . 22 四、虛擬現實終端檢測典型案例 . 23 （一）外接式虛擬現實頭戴式顯示設備 . 2

4、3 （二）一體式虛擬現實頭戴式顯示設備 . 24 五、存在的問題 . 26 （一）虛擬現實技術標準制定嚴重滯后 . 26 （二）虛擬現實檢測認證平臺發展不足 . 26 II （三）虛擬現實技術以及檢測人才緊缺 . 26 六、展望 . 28 （一）虛擬現實檢測行業市場需求潛力巨大 . 28 （二）虛擬現實檢測設備與測試指標逐漸標準化 . 28 （三）虛擬現實檢測產業逐漸向檢測內容和方法體系發 展 . 29 七、相關建議. 30 （一）加強推廣虛擬現實檢測認證標準及規范 . 30 （二）加快推進虛擬現實檢測人才隊伍培養建設 . 30 （三）加快推進虛擬現實檢測平臺試點示范建設 . 31 （四）加快

5、落實虛擬現實檢測平臺經費投入保障 . 31 1 一、一、虛擬現實終端虛擬現實終端檢測檢測產業產業發展現狀發展現狀 （一）（一）虛擬現實終端虛擬現實終端檢測檢測的的內涵內涵 1、基本概念基本概念 虛擬現實是融合三維顯示技術、計算機圖形學、三維建 模技術、傳感測量技術和人機交互技術等多種前沿技術的綜 合技術。虛擬現實以臨境、交互性、想象為特征，創造了一 個虛擬的三維交互場景，用戶借助特殊的輸入輸出設備，可 以體驗虛擬世界并與虛擬世界進行自然的交互。廣義的虛擬 現實技術包括虛擬現實技術（VR） 、增強現實技術（AR） 、 混合現實（MR）技術。其中，增強現實技術是以虛實結合、 實時交互、三維注冊為特

6、征，將計算機生成的虛擬物體或其 它信息疊加到真實世界中，從而實現對現實的“增強” ?；旌?現實技術是指將虛擬世界和真實世界合成創造一個新的三 維世界，物理實體和數字對象并存實時相互作用的技術。本 白皮書中在不刻意區分的情況下，用“虛擬現實”指代包含 VR、 AR、 MR 在內的全部內容。 隨著技術和產業生態的持續 發展，虛擬現實的概念不斷演進。業界對虛擬現實的研討不 再拘泥于特定終端形態，而是強調關鍵技術、產業生態與應 用落地的融合創新。 虛擬現實終端檢測是應虛擬現實技術而產生的。廣義上 2 的虛擬現實終端檢測是指對虛擬現實相關的設備、技術及數 字內容等方面進行檢測和評估，檢測方式可包含硬件測

7、試、 軟件測評、調查評估等多種方式。狹義上的虛擬現實終端檢 測是指對 VR/AR 顯示設備和 VR/AR 交互設備（跟蹤定位設 備，姿態捕捉設備，力觸覺交互設備，嗅覺、運動覺與人人 交互裝置等）兩大類產品的關鍵指標參數的檢測，其中以 VR/AR 顯示設備的檢測最為常見。 2、虛擬現實檢測虛擬現實檢測的的意義意義 虛擬現實檢測技術對于虛擬現實產業的整體發展具有 至關重要的作用。隨著虛擬現實行業的快速發展，急需一套 標準化的技術規范與測量手段來對這些大量的產品進行描 述與約束。首先，精確、快速的檢測技術是確保虛擬環境真 實性和強烈沉浸感的基石。其次，虛擬現實檢測技術的發展 有利于不同企業虛擬現實設

8、備規范化，促進形成虛擬現實行 業規范。最后，虛擬現實檢測技術可以引領技術創新，促進 虛擬現實行業的進一步發展。 （二）（二）國內發展狀況國內發展狀況 我國虛擬現實產業正處于初級發展階段，專業的虛擬現 實檢測機構較少?，F階段，以高校實驗室（如北航、北京理 工、北京大學、北京師范大學等）和企業（如歌爾、小鳥看 看、HTC 等）內部檢測為主。下面，簡要介紹國內的重點虛 3 擬現實檢測機構和檢測企業。 1、南昌南昌 北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心 2016 年 10 月北京理工大學作為國家重要的虛擬現實研 究機構，與南昌市政府通力合作成立（南昌）北京理工大

9、學 虛擬現實標準檢測與評測中心，該中心隸屬于北京理工大學 北京市混合現實與新型顯示工程技術研究中心，對虛擬現實 行業的基礎研究工作與產業發展工作進行探索與支持。 作為南昌虛擬現實產業基地重要支撐，同時也是基地內 唯一的虛擬現實行業標準規范機構，中心代表南昌虛擬現實 產業基地參與信息技術：虛擬現實頭戴式顯示設備通用規 范等首批虛擬現實國家標準的制定工作，自主研發一系列 虛擬現實檢測設備。 2、南昌虛擬現實檢測技術有限公司南昌虛擬現實檢測技術有限公司 南昌虛擬現實檢測技術有限公司以南昌市紅谷灘新區 管理委員會與北京理工大學于共同簽訂虛擬現實產學研平 臺合作共建協議為契機，于 2017 年 1 月成

10、立，服務于虛擬 現實產學研平臺建設，即中國南昌虛擬現實產業基地標準平 臺。 經過江西省市場監督管理局專家評審組的現場評審，南 昌虛擬現實檢測技術有限公司于2019年6月25日獲得CMA 檢驗檢測機構資質認定證書，成為全國首個獲得虛擬現實行 4 業資質認定證書的檢測機構。CMA 認定標志著公司可正式 開展業務，擁有向社會出具具有證明作用的第三方公正數據 和結果的資質，具備了虛擬現實產品、技術等行業的檢驗檢 測資質，擁有虛擬現實領域檢測能力，為虛擬現實行業及技 術發展奠定了重要基礎。 （三）（三）國外發展狀況國外發展狀況 目前，國外專門針對虛擬現實產品進行檢驗檢測、提供 認證的公司或機構尚未見公開

11、報導。通常情況下，國外虛擬 現實設備檢測采用美國聯邦通信委員會 （FCC） 認證； 此外， 也有部分虛擬現實技術企業研發了相應的檢測儀器。 1、FCC 檢測認證檢測認證 FCC 通過控制無線電廣播、電視、電信、衛星和電纜來 協調國內和國際的通信，確保與生命財產有關的無線電和電 線通信產品的安全性，同時負責無線電應用產品、通訊產品 和數字產品等設備認可方面的事務。采用無線頻譜資源進行 通信的虛擬現實產品在美國的發行與流通必須經過 FCC 認 證，通過產品傳導、輻射等性能的測試。 2、芬蘭芬蘭 OptoFidelity（歐拓飛歐拓飛）公司公司 2017 年 2 月，美國美國保險商實驗室（UL）集團

12、麾下 的工業標準基準測試軟件開發商 Futuremark（評測先鋒）與 全球認可的機器人輔助測試和質量控制先驅歐拓飛公司共 5 同發布了其協作開發的綜合性 VR 延遲測試平臺。該平臺包 含 VRMark 和歐拓飛的 VR“萬用表”頭戴顯示設備解決方 案，可以測試出關鍵的 VR 性能參數，比如運動延遲、像素 留存和掉幀等。 該平臺最核心的測試方案， 便是可以在 3D 渲 染的環境中測量運動延遲，對每一幀進行分析以發現導致延 遲的原因，展示 3D 引擎、VR 應用程序接口和圖形處理器 （GPU）所消耗的時間。此外，該解決方案還提供了兩種硬 件設計，一種是完整頭戴式顯示器（HMD）測試，另一種是 移

13、動設備 VR 測試。通過添加模組，該平臺也可以測試增強 現實方案。該平臺硬件功能包括高精度構架，可以實現精確 動作控制和高度的測試可重復性，并可以通過測試序列進行 完全自動化的整合測試。 同時，歐拓飛還研發了 OptoFidelity HMD IQ 測試系 統。該系統適用于基于菲涅爾透鏡、光波導及曲面反射鏡的 近眼顯示器 （NED） 。 其中， HMD IQ 的關鍵部分為 HMD Eye 的成像裝置，HMD Eye 由校準相機和專用鏡頭組合。通過 HMD IQ 測試系統，可檢測近眼顯示器的眼動范圍、瞳孔間 距、視場角（FOV，高達 120 度） 、幾何失真、色差、調制傳 遞函數 （MTF） 、

14、棋盤格對比度、色度差異和相對亮度等重要 虛擬現實設備參數指標。 6 3、日本、日本 Konica Minolta（柯尼卡美能達柯尼卡美能達）公司公司 2018 年 2 月， 柯尼卡美能達旗下的照明和顯示設備視覺 測試與檢測系統的領先提供商 Radiant Vision Systems 宣布發 布一款 ProMetric 成像亮度計和色度計使用的全新 AR/VR 鏡 頭。該 AR/VR 鏡頭采用該鏡頭采用緊湊的硬件和模擬人眼 大小及其在頭戴式設備內位置的光圈設計，并配備寬視場光 學元件，使所連接的成像系統能夠采集顯示器多達 120 度的 水平視場，涵蓋人類目視覺的平均范圍以及大多數 AR/虛擬

15、現實設備的視場。配合 ProMetric 成像亮度計和色度計，可 用于測量虛擬現實、 混合現實和增強現實頭戴式設備內 NED 的視覺質量。 此測量方案是一款緊湊的相機/鏡頭總承包解決 方案，最大限度地減少了設置和集成時間、設備和專業知識 方面的需求。 7 二、二、虛擬現實終端檢測虛擬現實終端檢測的關鍵指標的關鍵指標 下面從虛擬現實設備清晰度性能關鍵指標、沉浸感性能 關鍵指標、功耗與續航時間指標及其他性能指標四方面一一 介紹虛擬現實檢測相關的關鍵指標。 （一）（一）虛擬現實設備虛擬現實設備清晰度性能關鍵指標清晰度性能關鍵指標 1、有效像素比、有效像素比 虛擬現實頭戴式顯示設備的有效像素比（Eff

16、ective pixel ratio）是指能夠被人眼看到的像素數量與顯示元件整體像素 數量的比值。 在整體像素數量（即顯示分辨率）固定的情況下，有效 像素比決定了人眼實際看到的像素數量，直接影響設備清晰 度。一般要求設備有效像素比大于 65%。 2、顯示分辨率、顯示分辨率 顯示分辨率（Display resolution）是指虛擬現實頭戴式顯 示設備單個顯示元件輸出圖像的分辨率。 顯示分辨率是虛擬現實設備顯示屏的關鍵性能指標，直 接影響虛擬現實設備顯示顆粒感強弱，是決定設備清晰度的 重要因素之一。 一般， 顯示分辨率應大于 1200 像素1080 像 素。目前市場上，愛奇藝 VR iQIYI-

17、A2 和 Pico G2 4K 均采用 3840 像素2160 像素的 4K 超高清顯示屏。 8 3、角分辨率、角分辨率 角分辨率（Pixels per degree）是指在用戶視野中，沿某 一方向，每個單位角度內能夠看到的顯示設備所輸出像素的 數量。 PPD 直接影響用戶在使用虛擬現實設備時所感受到的 清晰度。人眼正常視力下的分辨能力是 60PPD，即頭戴式顯 示設備產品的角分辨率越接近 60PPD，產品的成像清晰度就 越接近人眼的分辨極限，人眼看圖像就覺得越清晰。 （二）（二）虛擬現實設備虛擬現實設備沉浸感性能關鍵指標沉浸感性能關鍵指標 1、視場角、視場角 視場角（Field of vie

18、w）是指虛擬現實頭戴式顯示設備所 形成的圖像中，人眼可觀察到圖像的邊緣與觀察點（人眼瞳 孔中心）連線的夾角。 視場角決定了人眼能觀看的場景范圍。目前，市場上 HTC Vive Pro、華為 VR2、愛奇藝 VR、PICO、小米 VR、大 朋 P1 PRO 等虛擬現實設備視場角在 100120。通常，視場 角越大，體驗越好。一般視場角需要達到 110，能達到較好 的體驗效果。但是，實際設計應用需要折中考慮設備視場角 大小與設備體積、視覺畸變程度以及設備成本等實際因素。 2、屏幕屏幕刷新率刷新率 屏幕刷新率 （Screen refresh rate） 是指屏幕上每秒內圖像 9 更新的次數。這一指標

19、與 VR 延遲有直接的關系，即直接影 響用戶體驗。VR 延遲是指從人的頭部移動開始一直到頭戴 式顯示設備的光學信號映射到人眼上面全部的等待時間。當 延遲較大，會引起設備用戶暈眩等不適。 刷新率的高低對保護眼睛很重要，當刷新率低于 60Hz 的時候，屏幕顯示會有明顯的抖動，一般要到 72Hz 以上才 能較好的保護眼睛。目前，HTC Vive Pro、三星炫龍頭戴式 顯示設備均采用 90Hz 的刷新率。 3、跟蹤、跟蹤模式模式 跟蹤模式（Tracking mode）是指虛擬現實頭戴式顯示設 備能夠被跟蹤的自由度多少，可以分為無跟蹤、三自由度 （3DoF）跟蹤、六自由度（6DoF）跟蹤三種模式。自由

20、度是 設備在自由空間移動的不同基本方式。如圖 1，3DoF 為設備 沿 x，y 及 z 三個方向的平移運動，6DoF 是相對 3DoF 而言 的空間移動屬性，增加了三個旋轉自由度。 圖 1 設備 3DoF 和 6DoF 運動示意圖 虛擬現實設備自由度越高，用戶的沉浸式體驗效果越好。 10 3DoF VR 產品，只能感知到頭部的轉動，而對用戶在空間中 的位移無能為力，進而導致無法用自然的身體動作來變換視 角或進行交互；而對于 6DoF 的虛擬現實設備，用戶可以在 虛擬現實世界內不受拘束地自由移動，從站起、蹲下、前后 移動任意角度觀察物體，甚至在 VR 空間內行走。對于支持 跟蹤的頭戴式顯示設備，

21、至少支持 3DoF，推薦支持 6DoF。 目前， 市場大朋 P1 PRO 等大部分 VR 一體機設備支持 3DoF； Pico Neo VR 一體機內建高精度頭部 6DoF 空間定位功能， 商 用版 Pico Neo 還支持 6DoF 手柄雙手位置追蹤， Oculus Quest 支持 6DoF 的頭部和手部跟蹤。 4、動顯動顯延遲延遲 動顯延遲（Motion-to-photo latency）是指從用戶運動開 始，一直到對應的圖像變化并通過頭戴式顯示設備映射到人 眼上面全部的時間。 一般要求動顯時延低于 20ms。 降低動顯時延， 一方面需 要提高顯示器的屏幕刷新率至 75Hz 以上，另一方

22、面需要升 GPU 的渲染性能。目前，為降低 GPU 負載，瑞典 Tobii 公司 是與美國英偉達合作開發用于 VR 頭戴式顯示設備的 Tobii 眼動追蹤硬件可實現 VR 圖形渲染降低 57%的 GPU 負載； 美國 Oculus 公司開發減少 VR 頭戴式顯示設備動顯延遲的 專用組件， 取代部分 GPU 功能， 實現改良頭戴式顯示設備用 11 戶體驗。 5、網絡網絡傳輸速度傳輸速度 傳輸速度（Transmission speed）是指為滿足虛擬現實畫 質及畫面流暢度等觀看要求的虛擬現實數據網絡傳輸速率 性能。 虛擬現實傳輸速度是影響虛擬現實高清晰度視頻播放 流暢程度的重要因素，與視頻卡頓、延

23、遲等有密切關系。通 常，虛擬現實應用的內容包含海量信息的立體虛擬環境，同 時需要滿足用戶間、用戶與虛擬環境中空間數據的實時、交 互傳輸。 當下， 5G 高速無線通信技術的快速發展為打造高速、 低時延的虛擬現實實際應用提供了技術支撐。為了提高用戶 觀看體驗（按照 8K 全景視頻） ，通常要求 100300Mbps 的 傳輸速度。 （三）（三）虛擬現實設備虛擬現實設備功耗與續航時間指標功耗與續航時間指標 1、功耗、功耗 功耗（Power Consumption）是指虛擬現實設備在單位時 間中所消耗的能源數量，常用瓦特表示，可分為工作功耗與 待機功耗。 目前，市場虛擬現實頭戴現實設備多采用可充電鋰電

24、池 供電，虛擬現實手柄一般采用 5 號或者 7 號電池。隨著虛擬 現實技術和設備的不斷升級進步，為輕量化設計、提高用戶 12 使用舒適度，低功耗虛擬現實產品的需求也越來越迫切。功 耗應由產品說明書規定，與產品說明書標明值誤差不超過 15%。 2、續航時間、續航時間 虛擬現實設備的續航時間（Life time）是指不充電的情 況下最大觀影、游戲等應用體驗時間。 電影模式下續航時間應大于 120min， 游戲模式下續航時 間應大于 60min。目前，市場產品提高續航時間的方法主要 有： 提高 GPU 性能， 降低設備功耗或者設計專業組件代替高 功耗的 GPU；增大電池容量或者設備支持邊用邊充電模式

25、。 （四）（四）虛擬現實設備虛擬現實設備其他性能參數指標其他性能參數指標 1、光學、光學/顯示顯示/成像成像指標指標 （1）瞳距范圍 虛擬現實頭戴式顯示設備的瞳距范圍（Inter-pupillary distance range）是指兩個光學系統（分別給雙目使用）的光 軸之間距離的可調節范圍。虛擬現實頭戴式顯示設備設備光 學系統的雙目入射光瞳中心距離 PD 是可調節的，其最大及 最小可調節距離即為瞳距范圍。如果設備瞳距可調，最大瞳 距應不超過 75mm，并且最小瞳距大于等于 50mm；如果設 備瞳距不可調，瞳距值應在 50mm75mm 之間。 （2）出瞳距離 13 出瞳距離 （Exit pup

26、il distance） 為出瞳平面與光軸交點到 虛擬現實頭戴式顯示設備的光學目鏡鏡片外表面（靠近人眼 一側）的距離。通常情況下，虛擬現實設備的出瞳直徑應不 小于 10mm。 （3）出瞳直徑 出瞳直徑（Exit pupil diameter）為出瞳平面內能夠看全 整個圖像的人眼可移動范圍的內切直徑。若產品說明書沒有 標示出瞳距離，在出瞳距離為 10mm 的位置上出瞳直徑應不 小于 4mm；如果標示出瞳距離，在標示出瞳距離的位置上出 瞳直徑應不小于 4mm。 （4）畸變 畸變 （Image distortion） 是指成像過程中所產生的圖像像 元的幾何位置相對于參照系統發生的擠壓、伸展、偏移和扭

27、 曲等， 使圖像的幾何位置、 尺寸、 形狀、 方位等發生的改變。 通過軟件算法對視頻圖像校正畸變之后，在 0.3 倍全視場角 下，畸變應不大于 5%。 （5）色散 色散 （Chromatic aberration） 是指通過虛擬現實頭戴式顯 示設備光學系統觀察圖像像元產生的圖像時，產生的不同顏 色分離及色彩失真的程度。在 0.3 倍全視場角下，色散應不 大于 3%。 14 （6）視度 視度（Diopter）是指虛像位置與出瞳平面之間距離的倒 數。虛擬現實設備視度的調整方式為雙目同時調節或雙目分 別調節，可調范圍大于等于 6 視度。 （7）亮度對比度 亮度對比度（Luminance contra

28、st）是指虛擬現實頭戴式 顯示設備顯示元件中心位置在純白圖像和純黑圖像下的亮 度的比值。當前虛擬現實設備采用液晶顯示屏（LCD）或者 有機發光二極管（OLED）顯示屏，采用 LCD 的設備亮度對 比度應大于等于 300： 1， 采用 OLED 的設備亮度對比度應大 于等于 1000：1。 （8）虛像距離 虛像距離（Virtual image distance）是指虛擬現實頭戴式 顯示設備所成虛像平面到出瞳（人眼瞳孔）的距離。一般虛 像距離大于等于 0.3m。 2、定位追蹤指標、定位追蹤指標 （1）移動跟蹤范圍 移動跟蹤范圍 （Tracking area） 是指虛擬現實頭戴式顯示 設備在移動位置

29、時，能夠跟蹤的區域，通常以跟蹤區域面積 來描述。一般，虛擬現實設備跟蹤范圍小于 3m3m 為桌面 尺度跟蹤，大于等于 3m3m 跟蹤范圍的為房間尺度跟蹤。 15 具體設備要求因產品而異。 （2）角度漂移 角度漂移（Drift）是指虛擬現實頭戴式顯示設備經過隨 機旋轉回到原位后，跟蹤系統所測得的姿態與初始姿態之間 的差值。通常要求角度漂移量不超過 18。 （3）角度采樣頻率 角度采樣頻率（Angular sampling frequency）是指角度傳 感設備的采樣頻率。通常要求角度傳感設備的角度采樣頻率 大于等于 60Hz。 （4）位置采樣頻率 位置采樣頻率（Position sampling

30、 frequency）指位置跟蹤 系統的采樣頻率。通常要求位置跟蹤系統的角度采樣頻率大 于等于 60Hz。 （5）轉動跟蹤誤差 轉動跟蹤誤差（Rotation tracking error）是指虛擬現實頭 戴式顯示設備在發生旋轉時，跟蹤系統所測得的姿態與實際 姿態的平均偏差。通常，虛擬現實頭戴式顯示設備角度跟蹤 誤差應保證每轉動 10，誤差不超過 2。 （6）移動跟蹤誤差 移動跟蹤誤差（Translation tracking error）是指虛擬現實 頭戴式顯示設備發生位移時，跟蹤系統所測得的位移與實際 16 位移的平均偏差。一般虛擬現實頭戴式顯示設備移動跟蹤誤 差每移動 100mm 誤差應

31、不超過 5mm。 （7）轉動靈敏度 轉動靈敏度（Rotation resolution）是指虛擬現實頭戴式 顯示設備在發生旋轉時，跟蹤系統能夠測得的最小旋轉角度。 一般要求轉動靈敏度不超過 5。 （8）移動靈敏度 移動靈敏度（Translation resolution）是指虛擬現實頭戴 式顯示設備在發生位移時，跟蹤系統能夠測得的最小位移。 一般要求移動靈敏度不超過 10mm。 17 三、三、國內外國內外虛擬現實虛擬現實檢測設備梳理檢測設備梳理 （一）（一）國內國內相關相關檢測設備檢測設備梳理梳理 1、南昌南昌北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心虛虛 擬

32、現實檢測擬現實檢測設備設備 （1）多功能移動測試平臺 圖 2 多功能移動測試平臺 多功能移動測試平臺可實現的檢測項目包括移動跟蹤 誤差、移動靈敏度、位置采樣頻率以及移動延遲。 （2）多功能轉動測試平臺 多功能轉動測試平臺可實現的檢測項目包括轉動跟蹤 誤差、 轉動靈敏度、 角度漂移、 角度采樣頻率以及轉動延遲。 18 圖 3 多功能轉動測試平臺 （3）多功能光學測試平臺 多功能光學測試平臺可實現的檢測項目包括視場角、畸 變、色散、角分辨率、有效像素比、出瞳直徑等。 圖 4 多功能光學測試平臺 （4）虛像距離測量儀 虛像距離測量儀可以實現對 VR 虛像距離的檢測。 19 圖 5 虛像距離測量儀 （

33、二）國外相關檢測設備梳理（二）國外相關檢測設備梳理 1、柯尼卡美能達柯尼卡美能達：瑞淀光學系統瑞淀光學系統虛擬現實測試方案虛擬現實測試方案 圖 6 瑞淀光學系統虛擬現實測試方案 檢測項目： （1）基于 ISO 12233 標準測量光學傳遞函數（MTF）的 傾斜邊緣對比度，以評估圖像清晰度； （2）圖像畸變失真，以表征頭戴式設備的畸變失真； 20 （3）視場（包括設備的水平、垂直和對角線視場） ； （4）以度數報告 x，y 空間位置（定位角度視場范圍內 屏幕上的關注點） 。 2、歐拓飛歐拓飛虛擬現實設備虛擬現實設備 （1）OptoFidelity VR Multimeter 測試系統 圖 7 O

34、ptoFidelity VR Multimeter 測試系統 OptoFidelity VR Multimeter 可實現的檢測項目有 MTP 延遲、移動時間延遲、像素持續性、幀卡頓和抖動、掉幀數 和重復幀數以及音頻/視頻同步。 （2）OptoFidelity HMD IQ 測試系統 21 圖 8 OptoFidelity HMD IQ 測試系統 OptoFidelity HMD IQ 測試系統可實現的檢測項目包 括眼動范圍、瞳孔間距、視場、幾何失真、色差、調制傳遞 函數、棋盤對比、色度差異、相對亮度以及亮度均勻度。 22 （三三）現有現有的的檢測方案檢測方案 具體虛擬現實設備指標檢測方案可參

35、照團標虛擬現實 頭戴式顯示設備通用規范 （T/IVRA 00012017） 、 國家標準 計劃報批稿信息技術 虛擬現實頭戴式顯示設備通用規范 （20171076-T-469） 。 23 四、四、虛擬現實終端檢測虛擬現實終端檢測典型案例典型案例 （一）（一）外接式虛擬現實頭戴式顯示設備外接式虛擬現實頭戴式顯示設備 抽查市場上兩款典型的外接式虛擬現實頭戴式顯示設 備 A 和 B，其檢測結果如表 1 所示。 表 1 外接式虛擬現實頭戴式顯示設備關鍵指標調研表 設備設備名稱名稱 頭盔頭盔 A 頭盔頭盔 B 上市時間上市時間 2015 年 3 月 2018 年 3 月 有效像素比有效像素比 100% 1

36、00% 單眼顯示分辨率單眼顯示分辨率 10801200 14401600 全視場平均角分辨率全視場平均角分辨率 (PPD) 11.0 15.2 單眼單眼視場角視場角 () 101.0 97.9 屏幕屏幕刷新率刷新率 (Hz) 89.55 89.77 跟蹤模式跟蹤模式 6DOF 6DOF 0.3 視場視場畸變畸變 0.7% 0.7% 0.3 視場視場色散色散 0.7% 0.7% 虛像距離虛像距離 (m) 0.771 0.677 移動跟蹤移動跟蹤 位置采樣頻率位置采樣頻率 (Hz) 86 78 移動跟蹤誤差移動跟蹤誤差 (mm) 1 0.4 移動靈敏度移動靈敏度 (mm) 1 1 轉動跟蹤轉動跟蹤

37、 角度漂移角度漂移() 0.1 0.1 24 角度采樣頻率角度采樣頻率 (Hz) 84 80 轉動跟蹤誤差轉動跟蹤誤差 () 0.2 0.1 轉動靈敏度轉動靈敏度 () 1 1 數據來源：南昌北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心測試 從 2015 年到 2018 年，在清晰度性能關鍵指標上，上述 頭盔整體性能提升明顯；在沉浸感性能關鍵指標、及光學/顯 示/成像指標上，上述兩款頭盔整體變化不大；在定位追蹤指 標上，上述頭盔有小幅性能提升。 （二）一體式虛擬現實頭戴式顯示設備（二）一體式虛擬現實頭戴式顯示設備 抽查市場上三款典型的一體式虛擬現實頭戴式顯示設 備頭盔 C、頭盔 D 和頭盔 E，其檢

38、測結果如表 2 所示。 表 2 一體式虛擬現實頭戴式顯示設備關鍵指標調研表 設備設備名稱名稱 頭盔頭盔 C 頭盔頭盔 D 頭盔頭盔 E 上市時間上市時間 2017 年 5 月 2017 年 12 月 2019 年 3 月 有效像素比有效像素比 96.3% 96.7% 96.0% 單眼顯示分辨率單眼顯示分辨率 12801440 14401600 19202160 全視場平均角分辨率全視場平均角分辨率 (PPD) 13.6 14.8 19.3 單眼單眼視場角視場角 () 91.9 94.0 95.6 屏幕屏幕刷新率刷新率 (Hz) 70.00 89.77 74.81 25 跟蹤模式跟蹤模式 3DO

39、F 6DOF 3DOF 畸變畸變 2.2% 1.4% 2.8% 色散色散 2.2% 0.7% 0.7% 虛像距離虛像距離 (m) 1.226 1.182 1.925 轉動跟蹤轉動跟蹤 角度漂移角度漂移 () 4.5 0.7 0.4 角度采樣頻率角度采樣頻率 (Hz) 70 90 75 轉動跟蹤誤差轉動跟蹤誤差 () 0.1 0.1 0.1 轉動靈敏度轉動靈敏度 () 1 1 1 數據來源：南昌北京理工大學虛擬現實標準檢測與評測中心測試 從 2017 年到 2019 年，在清晰度性能關鍵指標方面，上 述頭盔整體提升十分明顯； 在沉浸感性能關鍵指標及光學/顯 示/成像指標上，上述三款頭盔整體有小幅

40、提升；在定位追蹤 指標上，上述頭盔有較大性能提升。 對比外接式虛擬現實頭戴式顯示設備和一體式虛擬現 實頭戴式顯示設備，兩種頭盔的性能都在穩步提升，其中一 體式虛擬現實頭戴式顯示設備的發展更快。在清晰度、光學 /顯示/成像方面，兩種頭盔已經相差無幾； 但在沉浸感、 定位 追蹤方面，外接式頭盔仍具備明顯優勢。 26 五五、存在的問題、存在的問題 （一）（一）虛擬現實技術標準制定嚴重滯后虛擬現實技術標準制定嚴重滯后 國內外虛擬現實技術和產品呈現一片繁榮景象背后存 在標準缺失、規范缺乏。標準問題已經引起了國際各方的廣 泛關注。目前我國在相關標準研究方面尚處于起步階段，相 關標準化技術更為不足，亟需建立

41、國家技術標準新型研發機 構，有利于帶動相關領域走向規范化，為行業的健康發展提 供重要的支持平臺。 （二）（二）虛擬現實檢測認證平臺發展不足虛擬現實檢測認證平臺發展不足 虛擬現實硬件設備、音視頻、人機交互、場景建模、信 息安全、人體健康實用性等方面仍缺乏統一標準，虛擬現實 技術、產品、服務等方面的檢測認證工作更是不足，嚴重缺 少專業的第三方檢測與評估機構。具備虛擬現實檢測能力的 機構很少具備計量檢測相關資質，具備計量檢測相關資質的 機構鮮有 VR 相關的檢測項目，虛擬現實檢測領域的能力提 供者更是空白。 （三）（三）虛擬現實技術以及檢測人才緊缺虛擬現實技術以及檢測人才緊缺 虛擬現實產業作為新興產

42、業，從業人員本來就不足。 LinkedIn 發布的全球范圍虛擬現實人才分析報告顯示，美國 虛擬現實人才數量占全球總數 40%，占據絕對優勢地位，其 27 后的第二梯隊英國擁有全球 8%的虛擬現實人才，而中國虛 擬現實人才數量僅占全球 2%。 此外， 虛擬現實行業與檢測行 業以往的交集甚少，導致了“虛擬現實人才不懂檢測，檢測 人才不懂虛擬現實”的現象。 28 六六、展望展望 （一）（一）虛擬現實檢測虛擬現實檢測行業市場行業市場需求需求潛力巨大潛力巨大 國內外虛擬現實產業市場具有良好前景。國外多家大型 市場研究機構預計，2020 年全球虛擬現實產業規模將達到 150 億到 300 億美元之間。相比

43、較之下，國內外虛擬現實檢 測行業正處在發展之初的萌芽階段，多以高校實驗研究或者 企業內部測試為主。當前，虛擬現實終端檢測相關測試指標 單一化，不具有體系性，這一現象造成使用過程中出現測試 術語交流困難、測試數據難以溯源等問題。隨著虛擬現實產 業的發展，未來虛擬現實檢測行業市場需要潛力巨大。 （二）（二）虛擬現實檢測虛擬現實檢測設備設備與測試與測試指標逐漸標準化指標逐漸標準化 未來的虛擬現實檢測需以虛擬現實技術為研究載體，研 究各種虛擬現實呈現硬件、軟件內容評測的物理參量、測試 規范、流程及方法，確定與觀察者視覺感知和視覺健康相關 的核心物理參數指標體系，探索觀看環境的光譜、亮度、照 度、光分布

44、、色度以及軟件刷新速率、延時、內容暴力程度 對于用戶的影響，建立虛擬現實標準制定過程中需要具備的 檢測項目和檢測能力，指導形成測試規范和建立仿真人眼的 測量方法及研制儀器設備。 29 （三）（三）虛擬現實檢測虛擬現實檢測產業逐漸產業逐漸向向檢測內容和方法體系檢測內容和方法體系發發 展展 目前，虛擬現實檢測主要集中于虛擬現實顯示和虛擬現 實交互設備的終端硬件的關鍵性能參數指標檢測。未來，隨 著終端設備和技術的日益成熟完善，虛擬現實檢測產業逐漸 朝著從視覺、生理、心理健康出發，形成虛擬現實檢測內容 和方法體系。通過建立、健全完整的標準體系向虛擬現實消 費者傳播虛擬現實產品概念，促進信息產品消費，并

45、排除市 場上概念混淆和低質量的產品，保證行業的健康發展。 30 七七、相關、相關建議建議 （一一）加強推廣加強推廣虛擬現實檢測虛擬現實檢測認證標準及規范認證標準及規范 針對虛擬現實行業硬件設備、音視頻、人機交互、場景 建模、信息安全、人體健康實用性等方面仍缺乏統一標準的 問題，面向包括擁有國際影響力的虛擬現實領域優勢技術的 高校研究機構、虛擬現實領域龍頭軟硬件提供商、教育醫療 制造娛樂等虛擬現實領域應用企業以及國家計量測試相關 機構征求需求和意見，旨在提出構建面向產學研的虛擬現實 標準規范體系的建議，標準涉及的內容檢測涉及的指標可以 有效支撐和服務產業發展。同時結合產業發展，區分標準的 迫切性，加快團體標準的建立，促進國家標準的立項，推動 國際標準的遞送，加快我國在虛擬現實領域的國際標準化進 程。 （二二）加快推進加快推進虛擬現實檢測虛擬現實檢測人才隊伍培養建設人才隊伍培養建設 加快推進虛