導讀：5G大潮下的VR/XR/AR云化探索。

作者：林瑞杰 馮林?溫向東?陳樂 等

來源：大數據DT（ID：hzdashuju）

我國政府正在積極推動虛擬現實技術的全面發展。虛擬現實（含增強現實）已被列入“十三五”信息化規劃等多項重要文件中，國務院各部門均已出臺相關政策，各省市地方政府也從政策方面積極推進虛擬現實產業布局，已有十余地市相繼發布了針對虛擬現實領域的專項政策。

隨著5G技術的不斷發展與完善，以及5G的試點和商用落地進程的加快，探索面向消費者的低延時、高帶寬的業務和場景，已經成為運營商需要完成的重點工作。在諸多業務形態中，擴展現實（Extended Reality，XR）有望成為新一代計算平臺。而云XR 是推進XR大規模應用的最佳形態和發展趨勢，將成為5G時代的典型應用之一。

為了實現智慧校園網關和AR（Augmented Reality，增強現實）、XR交互式智慧教學，打造教育行業核心能力，中國移動（成都）產業研究院提出了基于5G技術、邊緣計算、云XR技術，構建5G環境下智慧校園的解決方案，提升中國移動在5G時代教育行業的市場份額和行業影響力，從而全面帶動產業經濟發展。

具體來說，就是建設具備虛擬化數字存儲、管理、分發等功能的虛擬現實教育內容云XR平臺，將第三方硬件設備廠商、第三方平臺提供廠商資源和VR教育內容整合于一體，為跨行業、多領域的教育培訓平臺提供整套解決方案。

基于以上背景，目前中國移動運營商正在推進面向5G的云XR關鍵技術的研究工作：

基于TCP、UDP分別實現云XR系統，并對比整體接入性能差異；

將云XR系統移植到GPU虛擬化環境中，并進行最大并行用戶數壓力測試。

同時，運營商也在積極推進將XR頭盔接入云渲染平臺中軟件開發工具包功能的開發工作：基于5G云XR終端實現相關功能，達到XR頭顯接入云系統的目的。目前已有2～3家主流XR頭顯可以正常接入，并能進行業務展示。

01 關鍵技術和系統設計

1. 關鍵技術

XR終端安裝云XR終端服務APK（Android Application Package，Android應用程序包），通過APK采集用戶姿態、方位及操控信息，并按照OpenVR、WebGL、WebVR、WebXR規則進行轉換，然后通過上行FTTB（Fiber To The Building，光纖到樓）+Wi-Fi網絡或5G網絡傳輸到云渲染服務器。

云渲染服務器根據用戶終端上傳的信息和業務邏輯，捕獲應用的運行結果，然后調用GPU資源對畫面進行渲染，最后將結果回傳至用戶終端。

云渲染服務器抓取渲染后的音頻、視頻，并利用通用音、視頻編碼器（音頻編碼支持AAC，視頻編碼支持H.264和H.265）將其壓縮成通用格式，然后通過下行FTTB+5G網絡傳輸到AR、VR終端，支持TCP、UDP兩種網絡傳輸協議。

AR、VR終端將音、視頻流數據解碼后完成相應的處理，最后將聲音和畫面傳輸到用戶終端設備。

用戶根據應用畫面顯示信息實現對應的操作，完成應用體驗。

AR、VR終端支持投屏服務，可以將頭顯上的顯示內容投射到對應的機頂盒或電視機上，以便于頭顯用戶之外的用戶也能旁觀。

2. 系統設計

云XR平臺由云端和終端系統軟件兩部分組成。云XR平臺總體框架如圖1所示。

▲圖1?云XR系統架構圖

• 云端系統

云XR平臺云端系統由能力平臺、統一運營平臺、業務支撐平臺三部分組成。

• 能力平臺

能力平臺由云流化管理系統、云渲染系統、云編輯系統、云控制系統、XR視頻系統組成。

云流化管理系統由中心管理、分前端管理、應用運行平臺三部分組成，中心管理系統由管理網站、統一會話調度管理系統組成。分前端管理系統主要是指會話資源管理系統。應用運行平臺主要承載應用的運行，以及應用結果的渲染流化處理。

云渲染系統由云渲染服務、實時編碼服務、云流化服務三部分組成，主要負責對應用的運行結果進行實時渲染，并編碼流化發送至終端。

云編輯系統由內容存儲服務、內容編輯生成服務、內容上傳服務三部分組成。用戶在PC上登錄云XR在線編輯平臺，該平臺對用戶導入的全景內容進行編輯（添加三維模型、全景內容運行邏輯等），然后通過云渲染服務器渲染和編碼編輯好的內容，最后通過5G網絡將壓縮后的XR內容傳輸到XR頭顯設備，用戶通過終端解碼即可看到已經編輯完畢的XR內容。

云控制系統由設備管理服務、消息分發服務、內容控制服務三部分組成，通過瀏覽器可以進行如下操作：啟動、查看終端狀態、在終端安裝對應的云控制APK。管理員可以通過Web頁面對接入平臺的終端進行控制，通過消息分發控制子終端中應用的啟動和停止，并將云端渲染后的內容流分發至指定頭盔，以實現終端用戶的VR內容體驗。

XR視頻系統支持多路高清遠程VR授課，配套帶有大量的VR教學內容，支持大規模遠程同步啟動。一體化全景直播相機可以將實時拼合好的4K、8K高清全景視頻流實時傳輸到云端，或者傳輸到多路單目視頻流，并利用5G網絡推流到VR一體機、大屏幕等終端以供觀看。

云端存儲了大量的VR內容應用，在本地控制終端，可以實現云端虛擬現實應用的統一播放。通過5G網絡，系統運維人員可以即時監控所有虛擬現實一體機的設備狀態，實現虛擬現實內容的大規模同步啟動。

• 統一運營平臺

統一運營平臺由統一門戶、業務管理、統一認證模塊三部分組成。

統一門戶主要用于管理用戶終端界面（UI）展示的內容，包括基礎數據、頁面管理和圖片管理等。

業務管理系統主要用于管理業務相關數據，如用戶管理、充值管理、會員管理等。

統一認證模塊主要用于用戶登錄業務鑒權，以及管理用戶在系統中的付費操作，提供支付通道。

• 業務支撐平臺

業務支撐平臺由數據運營分析系統和統一監控模塊兩部分組成。

數據運營分析系統提供了分析和查看經營與使用相關綜合數據的功能，并為經營策略的修正、平臺建設的改進提供了數據支撐和依據。

統一監控模塊用于監控云XR平臺下各服務器和平臺模塊的運行狀態、服務器資源占用情況。

• 終端系統

云XR終端系統用于實現與云端的協議交互、操作指令等數據的回傳，以及流解碼播放等功能，需要集成云XR平臺的終端系統軟件。

云XR平臺要求終端具備視頻解碼能力、XR顯示能力和交互能力，因此需要終端提供較好的性能。云XR平臺支持三種形式的客戶端作為終端設備，分別是：云VR機頂盒+PC VR頭顯、XR一體機、手機+XR眼鏡盒子。

02 應用實踐

基于5G云XR的教育平臺將在南昌師范附屬實驗小學、南昌航空大學附屬小學、江西移動106個移動營業廳陸續落地。

中國移動在5G業務上的定位為：綜合服務提供商、技術研發/服務商、云服務平臺以及終端設備商。通過與云游戲、云VR 技術公司的合作，中國移動將逐步實現其在5G業務上的目標定位。

關于作者：林瑞杰，中國信息通信研究院5G數字文創研究中心副主任，高級工程師。5G云游戲產業聯盟秘書長，全國電信終端產業協會云游戲工作委員會主席。專注于移動互聯網與軟件、5G新應用，特別是5G云游戲的行業研究、技術研究、標準制定、測評體系構建，是國內云游戲產業發展的積極推動者與踐行者。

馮林，咪咕互動娛樂有限公司CEO、5G云游戲產業聯盟理事長、中國文化娛樂協會副會長。擁有24年通信和互聯網行業研究及管理經驗，在云游戲技術領域具有非常深厚的積累，是云游戲ITU國際標準的核心貢獻者之一。

溫向東，云鷺科技CEO，白鷺科技合伙人，5GCGA云原生游戲工作組主席。前光宇副總裁、Discuz! 副總裁、騰訊廣點通總監。完整經歷端游、頁游、手游、小游戲、云游戲時代，從0到1推動小游戲行業，并成功打造白鷺引擎H5游戲領先品牌。

陳樂，星游紀CEO，5GCGA國際合作與交流工作組主席，20年IT及游戲行業從業經驗，海外精品主機游戲上云的先行者。曾擔任Unity Games中國區總經理、育碧Ubisoft中國發行部總經理、第九城市運營總經理等。

本文摘編自《云游戲：5G開啟數字娛樂新時代》，經出版方授權發布。

延伸閱讀《云游戲：5G開啟數字娛樂新時代》

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的什么是扩展现实（XR）？云XR系统怎样实现？终于有人讲明白了的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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