家庭元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用白皮書-虛擬現(xiàn)實(shí)與元宇宙產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

家庭元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用白皮書1家庭元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用白皮書1家庭元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用白皮書虛擬現(xiàn)實(shí)與元宇宙產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2024年3月前言本文件由XRMA聯(lián)盟融合應(yīng)用工作組制訂，并負(fù)責(zé)解釋。本文件發(fā)布日期：2024年3月22日。本文件由虛擬現(xiàn)實(shí)與元宇宙產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出并歸口。本文件歸屬虛擬現(xiàn)實(shí)與元宇宙產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。任何單位與個(gè)人未經(jīng)聯(lián)盟書面允許，不得以任何形式轉(zhuǎn)售、復(fù)制、修改、抄襲、傳播全部或部分內(nèi)容。本文件牽頭單位：中國移動(dòng)智慧家庭運(yùn)營中心本文件核心參編單位：中國信息通信研究院、華為技術(shù)有限公司本文件參編單位：深圳創(chuàng)維新世界科技有限公司、上海蛙色網(wǎng)絡(luò)科技有限公司、烽火通信科技股份有限公司、北京凌宇智控科技有限公司、天元瑞信通信技術(shù)股份有限公司、鵬博士電信傳媒集團(tuán)股份有限公司、聚好看科技股份有限公司、深圳納德光學(xué)有限公司本文件參編人：王新寧、王國棟、周英能、李達(dá)、何婷婷、向?yàn)t、吳小軍、呂亞蘭、羅云鐘、袁野、周明洋、肖婷、仇昌棟、廖長(zhǎng)軍、王昊蛟、冀煜康、李誼、宋倩雯、鄭曉剛、王明強(qiáng)、許彩云、李樹磊、李韜然、陳曦、陳浩、彭華軍、魏文浩、張東東、安雁芬、朱家林免責(zé)說明：1，本文件免費(fèi)使用，僅供參考，不對(duì)使用本文件的產(chǎn)品負(fù)責(zé)。目錄元宙概述 3元宙起與發(fā)分析 3元宙終發(fā)展析 5元宙內(nèi)生態(tài)析 6家元宇發(fā)展析 9千網(wǎng)絡(luò)術(shù)分析 9家元宇入口端分析 15家元宇發(fā)展路分析 17家元宇場(chǎng)景用分析 17家庭娛樂 17智慧文旅 19家庭教育 21居家健身 22家康養(yǎng) 24家物聯(lián)網(wǎng) 25家元宇交互技分析 26家元宇交互容標(biāo)準(zhǔn) 26家元宇交互術(shù)實(shí)方案 31家元宇終端互協(xié)議 36總與展望 396.附錄 416.1縮語 416.2引用 43元宇宙概述元宇宙起源與發(fā)展分析行業(yè)發(fā)展歷史概述1992年，美國著名科幻小說家尼爾·斯蒂芬森發(fā)表了科幻小說《雪崩》，并在其中首次提出元宇宙概念。尼爾·斯蒂芬森為讀者呈現(xiàn)了一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界平行的元宇宙世界，這個(gè)虛擬世界具有較強(qiáng)的開放度和自由度，參與者能夠以元宇宙公民的身份實(shí)現(xiàn)任何行動(dòng)，理論上行動(dòng)僅受想象力的限制?！堆┍馈纷髡咛祚R行空、別具匠心的構(gòu)想，奠定了元宇宙基本雛形，讓全球資本、學(xué)者對(duì)元宇宙世界產(chǎn)生了無限遐想，一場(chǎng)全新的科學(xué)技術(shù)革命正在悄然醞釀中。作為元宇宙的技術(shù)核心，虛擬現(xiàn)實(shí)的起源早于元宇宙概念的誕生，自20506070、8090年代進(jìn)入應(yīng)用轉(zhuǎn)型階段。然而此時(shí)的軟硬件技術(shù)發(fā)展水平尚未成熟，特別是顯示技術(shù)、3D經(jīng)過了二十幾年的技術(shù)積累和沉淀，元宇宙入口終端打造初具雛形。2012年GoogleGlass的發(fā)布以及2016OculusRiftVR20162018期，這一時(shí)期眾多科技廠商相繼推出了眼鏡、頭盔等多種形式的硬件設(shè)備，先進(jìn)的產(chǎn)品概念發(fā)布引發(fā)行業(yè)暢想，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備被認(rèn)為可能成為替代智能手機(jī)的下一代通用計(jì)算平臺(tái)。但由于軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)等核心技術(shù)的限制，終端設(shè)備未能完全滿足用戶的期望，體驗(yàn)感欠佳、性價(jià)比較低、內(nèi)容生態(tài)相對(duì)匱乏等問題導(dǎo)致行業(yè)再次進(jìn)入冷靜期。新型數(shù)字技術(shù)的突破升級(jí)為元宇宙行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了助力。20195G題，網(wǎng)絡(luò)性能的提升，區(qū)塊鏈、人工智能、數(shù)字孿生等新型技術(shù)的進(jìn)一步成熟提振了行業(yè)信心。2021著全球頭顯銷量首次破千萬臺(tái)，扎克伯格重提元宇宙概念，F(xiàn)acebookMeta動(dòng)元宇宙生態(tài)構(gòu)建。2023年，蘋果公司發(fā)布首款混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備VisionPro，VisionPro宙行業(yè)具有舉足輕重的意義，一定程度上重拾了資本市場(chǎng)對(duì)于元宇宙未來發(fā)展的信心，為行業(yè)發(fā)展注入了新的活力。表1.1元宇宙發(fā)展關(guān)鍵事件時(shí)間關(guān)鍵事件1952年莫頓·海利格創(chuàng)造了第一臺(tái)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備1992年尼爾·斯蒂芬森發(fā)表《雪崩》，首次提出元宇宙概念2012年GoogleGlass的發(fā)布引發(fā)行業(yè)廣泛關(guān)注2016年OculusRift問世，這一時(shí)期眾多科技廠商相繼發(fā)布終端設(shè)備2019年5G正式商用，VR/AR作為5G制高點(diǎn)應(yīng)用被重新激活2021年Facebook更名為Meta，元宇宙概念火熱出圈2023年AppleVisionPro發(fā)布，對(duì)元宇宙行業(yè)起到積極的促進(jìn)作用隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，元宇宙的展現(xiàn)形式也從文學(xué)、電影等科學(xué)幻想方式逐步向技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式發(fā)展，成為人類持續(xù)追求極致體驗(yàn)過程中技術(shù)升級(jí)達(dá)到奇點(diǎn)催生出的數(shù)字科技集大成者。在區(qū)塊鏈、Web3.0等技術(shù)的孕育下，具有去中心化特征的元宇宙平臺(tái)相繼崛起，為元宇宙的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)；在渲染引擎、建模軟件等工具廠商的長(zhǎng)期耕耘下，3D建模、實(shí)時(shí)渲染技術(shù)難度大幅降低，為元宇宙內(nèi)容創(chuàng)作提供了有力保障，孕育了良好的元宇宙生態(tài)建設(shè)基礎(chǔ)；國內(nèi)外科技廠商推出的AR/VR設(shè)備性能逐步提升、體積輕量便攜，也為在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)打造元宇宙入口提供了條件。行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析在經(jīng)歷幾年的元宇宙話題熱議后，2022年全球頭顯出貨量達(dá)千萬量級(jí)后見頂回落，作為元宇宙入口的虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)逐步回歸理性發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在行業(yè)發(fā)展降速的情況下，一批國內(nèi)廠商另辟蹊徑，以元宇宙內(nèi)容為突破口，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求，賦能景區(qū)、地產(chǎn)、家裝、娛樂、交通等剛需場(chǎng)景，形成了完備的商業(yè)模式和較強(qiáng)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。VR內(nèi)容的繁榮發(fā)展和多樣化的業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求促進(jìn)元宇宙入口終端向多元化方向發(fā)展，手機(jī)、電視等智能設(shè)備也在元宇宙發(fā)展浪潮中擁有了獨(dú)特的舞臺(tái)。頭顯端以打造沉浸式精品內(nèi)容為主，但用戶活躍度較低，尚未形成規(guī)?；l(fā)展態(tài)勢(shì)；手機(jī)端以打造即時(shí)輕交互內(nèi)容為主，但因其屏幕較小，沉浸感弱，無法產(chǎn)生高粘性用戶；電視端以打造家庭場(chǎng)景下的輕、中交互應(yīng)用為主，但存在操作系統(tǒng)型號(hào)繁多、內(nèi)容格式與交互標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一等問題，現(xiàn)階段無法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；茝V。經(jīng)過眾多科技廠商在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的多年耕耘，元宇宙行業(yè)已初步形成頭顯端、手機(jī)端、電視端等多終端發(fā)展格局，但各端生態(tài)建設(shè)相對(duì)獨(dú)立，資源利用率不足。為突破行業(yè)發(fā)展困境，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮已沉淀資源與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打通各終端流量互導(dǎo)鏈路，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容互聯(lián)互通，完善多終端協(xié)同發(fā)展體系，加速規(guī)模擴(kuò)張效應(yīng)，共同助力元宇宙行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、高質(zhì)量發(fā)展。元宇宙終端發(fā)展分析虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、5G、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展催生了元宇宙行業(yè)，然而目前受限于一體機(jī)用戶規(guī)模，元宇宙行業(yè)尚未形成規(guī)?；l(fā)展，為突破行業(yè)發(fā)展困境，元宇宙入口終端正逐步向多元化方向演進(jìn)，形成頭顯、手機(jī)、電視多形態(tài)終端協(xié)同互補(bǔ)的產(chǎn)業(yè)格局，構(gòu)建小屏（智能手機(jī)）、中屏（平板類終端）、大屏（大尺寸智能電視、投影儀類終端）、虛擬屏（VR、AR眼鏡）、行業(yè)屏等多屏互聯(lián)互通的“三端多屏”產(chǎn)品體系，共同推動(dòng)元宇宙產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展。頭顯端頭顯端致力于打造深度沉浸的精品內(nèi)容，主要服務(wù)于特定化應(yīng)用場(chǎng)景，且隨著蘋果首款空間計(jì)算設(shè)備VisionProPro近兩年在經(jīng)濟(jì)環(huán)境欠佳、設(shè)備價(jià)格上漲的大背景下，全球頭顯出貨量不及市場(chǎng)期望，總用戶規(guī)模仍處于千萬量級(jí)，尚未實(shí)現(xiàn)“硬件-內(nèi)容-應(yīng)用-用戶”正向循環(huán)。頭顯用戶總量不足、活躍度較低成為制約元宇宙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，亟待行業(yè)上下游由供給關(guān)系轉(zhuǎn)向生態(tài)協(xié)同關(guān)系，逐步形成多形態(tài)終端協(xié)同發(fā)展格局。手機(jī)端隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，手機(jī)已經(jīng)成為我國網(wǎng)民上網(wǎng)的主要設(shè)備，截至2023年底，我國互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)人數(shù)10.92億人，其中手機(jī)上網(wǎng)人數(shù)10.91億人，占比高達(dá)99.9%[1]。手機(jī)具有便攜性、娛樂性、多功能、易操作等優(yōu)勢(shì)，已成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代全球用戶規(guī)模最大的移動(dòng)智能終端。以手機(jī)為入口構(gòu)建輕交互、低沉浸元宇宙場(chǎng)景，可實(shí)現(xiàn)元宇宙與頭顯設(shè)備的解耦，通過手機(jī)端向用戶推廣和普及元宇宙應(yīng)用，可有效降低用戶使用門檻、快速提高元宇宙認(rèn)知度。手機(jī)的高普及率使其具備強(qiáng)大的培育引流優(yōu)勢(shì)，可快速解決元宇宙用戶量問題，實(shí)現(xiàn)用戶規(guī)模上量。手機(jī)作為培育元宇宙用戶、引導(dǎo)用戶認(rèn)知的重要入口終端之一，可承載豐富、輕量化的元宇宙內(nèi)容，同時(shí)作為元宇宙領(lǐng)域重要的輔助交互、控制與顯示設(shè)備，與頭顯相互補(bǔ)充共同促進(jìn)元宇宙規(guī)?；l(fā)展。電視端電視端作為家庭場(chǎng)景下的觸達(dá)媒體，具有家庭滲透率高、用戶規(guī)模大、活躍度高等特點(diǎn)，截至2023年，我國IPTV用戶數(shù)超過4億戶[2]。隨著電視屏幕大屏化趨勢(shì)越來越明顯，內(nèi)容視聽效果逐步升級(jí)，沉浸感體驗(yàn)持續(xù)增強(qiáng)，用戶對(duì)電視端內(nèi)容的類型、數(shù)量和質(zhì)量的需求顯著提升。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于電視端，有利于進(jìn)一步提高電視內(nèi)容的豐富度，拓展家庭電視用戶的娛樂方式。在千兆網(wǎng)絡(luò)寬帶的加持下，以電視為載體，通過構(gòu)建云游戲、家庭教育、居家健身、3D巨幕影院等多形態(tài)場(chǎng)景化內(nèi)容矩陣，形成以中度沉浸、輕中度交互為主的應(yīng)用發(fā)展模式，著力打造家庭元宇宙入口，為元宇宙在電視端的規(guī)?；l(fā)展探索出一條全新可行路徑。在VR頭顯實(shí)現(xiàn)硬件輕量化、內(nèi)容豐富化、市場(chǎng)普及化之前，電視端憑借大尺寸屏幕具備的較強(qiáng)沉浸感優(yōu)勢(shì)、海量用戶規(guī)模積累和較高的用戶活躍度，有望成為元宇宙內(nèi)容的主流入口和開拓家庭元宇宙市場(chǎng)的主力軍。AndroidTV表1.2元宇宙入口終端對(duì)比終端形態(tài)評(píng)價(jià)維度呈現(xiàn)形式手機(jī)端電視端頭顯端H5頁面、裸眼VRAPP裸眼VRAPPVRAPP定制化APK應(yīng)用場(chǎng)景個(gè)人場(chǎng)景家庭場(chǎng)景特定場(chǎng)景漫游、直播、娛樂、社交教育、游戲、電影、健身文旅、廣告、工業(yè)、醫(yī)療用戶規(guī)模10億+[1]（全國手機(jī)網(wǎng)民用戶）4億+[2]（全國交互式網(wǎng)絡(luò)電視用戶）千萬量級(jí)（全球頭顯銷量）用戶體驗(yàn)輕交互、低度沉浸輕中度交互、中度沉浸強(qiáng)交互、深度沉浸行業(yè)痛點(diǎn)屏幕小，沉浸感不足應(yīng)用少，內(nèi)容展示不全規(guī)模大，卻難形成質(zhì)變型號(hào)多，操作系統(tǒng)繁雜內(nèi)容格式、交互標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，現(xiàn)階段難推廣用戶量少，且活躍度低內(nèi)容生態(tài)建設(shè)稍遜一籌，行業(yè)發(fā)展受阻1.3元宇宙內(nèi)容生態(tài)分析元宇宙內(nèi)容生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實(shí)是元宇宙內(nèi)容生態(tài)的關(guān)鍵連接技術(shù)之一，其內(nèi)容規(guī)模的持續(xù)增長(zhǎng)為元宇宙的積累打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，保障了元宇宙內(nèi)容產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。海量的內(nèi)容是元宇宙持續(xù)發(fā)展的重要基石，而優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容則是元宇宙的核心競(jìng)爭(zhēng)力。元宇宙的數(shù)字內(nèi)容包括圖像、視頻、音頻等多種媒體形式，并通過跨模態(tài)的內(nèi)容生成，保證高度的真實(shí)感和多感官互動(dòng)?，F(xiàn)階段游戲和娛樂是元宇宙內(nèi)容的重要應(yīng)用場(chǎng)景，跨領(lǐng)域發(fā)展也是元宇宙的趨勢(shì)之一，元宇宙內(nèi)容可廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、古跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)銷售、旅游教學(xué)、水利電力、地質(zhì)災(zāi)害、教育培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域，通過VR現(xiàn)階段國內(nèi)元宇宙內(nèi)容廠商以全景漫游類和3D建模類為主，形成了較為完備的商業(yè)模式。全景漫游類廠商以蛙色3DVR、720云、酷雷曼等為代表，為用戶提供了高品質(zhì)、多內(nèi)容、多體驗(yàn)的元宇宙場(chǎng)景。蛙色3DVR基于全景技術(shù)提供VR直播、VR景區(qū)、VR全景逛街等眾多平臺(tái)方案，目前已為數(shù)十萬家商企提供服務(wù)，其中全景圖全景視頻數(shù)量已超過200萬，VR智慧景區(qū)數(shù)量已超過1000家[3]；720云內(nèi)容覆蓋地產(chǎn)、家裝、文旅、電商、工農(nóng)業(yè)等眾多行業(yè)，聚集超過100萬的內(nèi)容創(chuàng)作者和企業(yè)，累計(jì)超4000萬組內(nèi)容[4]。3D建模類廠商則聚焦實(shí)景三維重建，構(gòu)建3D數(shù)字空間，廣泛應(yīng)用于房產(chǎn)開發(fā)、建筑裝修、工業(yè)園區(qū)等領(lǐng)域，助力產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型。元宇宙內(nèi)容制作工具內(nèi)容制作工具是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量?jī)?nèi)容創(chuàng)作的基礎(chǔ)設(shè)施和支撐平臺(tái)，為創(chuàng)作者提供了內(nèi)容創(chuàng)建、內(nèi)容編輯、內(nèi)容管理等功能，幫助創(chuàng)作者更高效的利用時(shí)間和資源，提升內(nèi)容質(zhì)量。傳統(tǒng)內(nèi)容制作工具包括文本編輯工具、圖片編輯工具和視頻編輯工具等，元宇宙內(nèi)容制作工具則是集3D建模、貼圖、動(dòng)畫編輯、光照渲染、交互式元素制作等功能為一體的內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)，幫助創(chuàng)作者構(gòu)建逼真的三維虛擬場(chǎng)景、角色、動(dòng)畫和交互元素等，有效地提高了元宇宙內(nèi)容的創(chuàng)作效率和內(nèi)容質(zhì)量?，F(xiàn)階段元宇宙內(nèi)容制作工具可分為傳統(tǒng)制作工具和AI3D動(dòng)畫和渲染軟件等，需要專業(yè)知識(shí)和大量的制作時(shí)間，更適用于大型制作公司或團(tuán)隊(duì)使用。AI要利用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)，通過學(xué)習(xí)和模擬現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)，輔助生成或自動(dòng)生成元宇宙內(nèi)容。AI類制作工具能夠快速生成海量?jī)?nèi)容，降低了制作成本和時(shí)間，適用于小型制作公司或個(gè)人創(chuàng)作者使用。傳統(tǒng)元宇宙內(nèi)容制作可采用Unity和Unreal3DAI類元宇宙制作工具，如蛙色3DVR、720云等以AI技術(shù)輔助建模，打造元宇宙內(nèi)容創(chuàng)作平臺(tái)。蛙色VR全景編輯器支持多平臺(tái)、多種全景維度、智能圖像匹配、智能分享等功能；720云VR全景及元宇宙創(chuàng)作工具平臺(tái)提供全景漫游制作工具、三維空間重建工具、3D模型互動(dòng)工具等，使得元宇宙場(chǎng)景搭建更簡(jiǎn)單。同時(shí)，ChatGPT等AIGC的逐步落地應(yīng)用，也給數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作帶來了新的降本增效思路，AIGC通過對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析和學(xué)習(xí)，可自動(dòng)生成高質(zhì)量、個(gè)性化的數(shù)字內(nèi)容，有利于提高內(nèi)容生成的效率、增加內(nèi)容的多樣性、降低內(nèi)容創(chuàng)作的門檻，進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)內(nèi)容生態(tài)的繁榮。AI類制作工具的結(jié)合，可以推動(dòng)元宇宙內(nèi)容生態(tài)的進(jìn)一步繁榮和發(fā)展，為用戶提供更加豐富、多樣、真實(shí)的元宇宙內(nèi)容資源。AIAIGCAI通過學(xué)習(xí)和模擬現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)可提高元宇宙內(nèi)容的真實(shí)性和可信度。傳統(tǒng)制作工具和AIAI元宇宙產(chǎn)業(yè)應(yīng)用隨著元宇宙概念的爆發(fā)，行業(yè)逐漸形成了“元宇宙+產(chǎn)業(yè)”的新發(fā)展模式，開啟了一種新的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象?！霸钪?娛樂”可以使用戶身臨其境地體驗(yàn)各種電影、游戲中的場(chǎng)景，也可以創(chuàng)造屬于自己的虛擬世界，并與虛擬角色進(jìn)行互動(dòng)；“元宇宙+教育”則為傳統(tǒng)教育行業(yè)打開了一扇新的大門，可通過構(gòu)建虛擬環(huán)境模擬現(xiàn)實(shí)世界的物理規(guī)律和化學(xué)反應(yīng)，使得學(xué)生在安全的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)知識(shí)的理解，提高對(duì)學(xué)習(xí)的興趣；“元宇宙+醫(yī)療”也展現(xiàn)出巨大的潛力，遠(yuǎn)程醫(yī)療、患者教育、手術(shù)導(dǎo)航等均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。“元宇宙+產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展新形式推動(dòng)著傳統(tǒng)行業(yè)的變革與升級(jí)，同時(shí)也面臨著諸多挑戰(zhàn)，如技術(shù)突破、隱私保護(hù)、法律制定等，需要更深入的研究和討論以確保元宇宙產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)的發(fā)展。圖1.1元宇宙產(chǎn)業(yè)應(yīng)用家庭元宇宙發(fā)展分析家庭元宇宙是元宇宙產(chǎn)業(yè)的重要落地場(chǎng)景之一，是對(duì)家庭物理環(huán)境的復(fù)刻模擬和拓展延伸，將大幅提升用戶在未來數(shù)字空間的生活體驗(yàn)。在家庭元宇宙中，每個(gè)用戶可以定義自己專屬的數(shù)字家庭空間，購買數(shù)字資產(chǎn)個(gè)性化裝扮虛擬世界，啟用數(shù)字人作為智慧家庭管家并提供主動(dòng)式服務(wù)，實(shí)現(xiàn)物理空間與虛擬空間的互助互補(bǔ)、相融共生。家庭元宇宙的落地與應(yīng)用離不開網(wǎng)絡(luò)技術(shù)升級(jí)和電視大屏化發(fā)展，千兆寬帶的高速率、低延遲、大帶寬等性能，為家庭元宇宙發(fā)展提供了關(guān)鍵條件，是推動(dòng)了元宇宙產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的基礎(chǔ)；電視作為家庭場(chǎng)景重要的算力與顯示終端，具有更大顯示屏幕，更沉浸交互體驗(yàn)，更多用戶群體，將成為家庭元宇宙的主要入口。依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電視終端，通過技術(shù)升級(jí)、場(chǎng)景升級(jí)、業(yè)務(wù)升級(jí)、體驗(yàn)升級(jí)，推動(dòng)家庭元宇宙實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展。千兆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析以5G和千兆光網(wǎng)組成的“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)能為用戶提供千兆移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò)接入能力，5G網(wǎng)絡(luò)具有靈活性高、移動(dòng)性強(qiáng)、連接數(shù)大等優(yōu)勢(shì)，適用于室外移動(dòng)場(chǎng)景；千兆光網(wǎng)采用固定光纖連接，具有傳輸帶寬大、抗干擾性強(qiáng)、微秒級(jí)連接等優(yōu)勢(shì)，適用于家庭、辦公室、寫字樓等室內(nèi)或固定場(chǎng)景。二者互補(bǔ)互促，是新型基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分和承載底座，為元宇宙、虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻等高帶寬應(yīng)用的發(fā)展提供了網(wǎng)絡(luò)保障。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展史移動(dòng)通信技術(shù)從1G開始發(fā)展至今已經(jīng)經(jīng)歷了五個(gè)代際，每個(gè)代際的面世都帶來新的通信技術(shù)革新，同時(shí)也催生了各類新產(chǎn)業(yè)與新業(yè)態(tài)形成，具體地：（1）1G時(shí)代，采用模擬調(diào)制技術(shù)，屬于純模擬通信技術(shù)時(shí)代，“大哥大”、“BB機(jī)”成為時(shí)尚與潮流象征；（2）2G（3）3GTD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000（4）4G時(shí)代，基于TD-LTE和FDD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的4G網(wǎng)絡(luò)具備更高傳輸速率，網(wǎng)絡(luò)性能的提升催生了移動(dòng)支付、短視頻、直播等行業(yè)，自媒體、支付寶、快手、抖音、小紅書等新興產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用走入大眾視野，正式開啟了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)浪潮；（5）5GMIMO、全雙工等關(guān)鍵技術(shù)推動(dòng)全球進(jìn)入萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智能時(shí)代，依托于5G的超大帶寬、超低時(shí)延、超高速率等網(wǎng)絡(luò)性能，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)、元宇宙行業(yè)進(jìn)入新的飛速發(fā)展周期，網(wǎng)絡(luò)信息傳輸媒介從二維逐漸走向三維，布局虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的PICO、NOLO、蛙色、720云、貝殼·如視等企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。圖2.1移動(dòng)通信發(fā)展歷史家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展史家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以業(yè)務(wù)需求為驅(qū)動(dòng)、以技術(shù)發(fā)展為支撐，經(jīng)歷了以PSTN/ISDN技術(shù)為代表的窄帶時(shí)代（64Kbps）、以ADSL技術(shù)為代表的寬帶時(shí)代（10Mbps）、以VDSL技術(shù)為代表的超寬帶時(shí)代（30～200Mbps）、以GPON/EPON技術(shù)為代表的超百兆時(shí)代（100～300Mbps），目前正跨入以10GPON技術(shù)為代表的千兆光網(wǎng)超寬帶時(shí)代，未來則可能是以50GPON技術(shù)為基礎(chǔ)的萬兆時(shí)代。10GPON+FTTR超高帶寬：網(wǎng)絡(luò)帶寬具備上/Wi-Fi610全光聯(lián)接：基于全面覆蓋的光纖基礎(chǔ)設(shè)施可支持泛在聯(lián)接，包括家庭的聯(lián)接、IoT10100極致體驗(yàn)：在網(wǎng)絡(luò)側(cè)引入網(wǎng)絡(luò)切片與內(nèi)置AI技術(shù)，支持“0AI+大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維可滿足用戶的極致互動(dòng)娛樂體驗(yàn)要求。通過持續(xù)優(yōu)化家庭終端上網(wǎng)體驗(yàn)，降低Wi-Fi4K圖2.2家庭寬帶發(fā)展歷史2025100030%[5]。通過“雙千兆”2H/2B/2C5G投資需求，促進(jìn)垂直行業(yè)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施投資形成良性的持續(xù)發(fā)展閉環(huán)。雙千兆網(wǎng)絡(luò)性能根據(jù)歷史發(fā)展軌跡，5G和千兆光網(wǎng)的商用落地，也將迎來新一輪信息革命浪潮?！半p千兆”網(wǎng)絡(luò)性能，為新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障，具體包括：更高速率：5GFTTR1000Mbps，可支撐超大文件、無損音頻、超高清視頻、8K/12KVRVR更低延遲：5G端到端響應(yīng)時(shí)間；千兆光網(wǎng)則以10GPON+FTTRVR云游戲、VR直播等實(shí)時(shí)應(yīng)用提供超低延遲的網(wǎng)絡(luò)保障。更大帶寬：5G網(wǎng)絡(luò)采用更大的頻譜帶寬，通過引入高階調(diào)制、MassiveMIMO等技術(shù)手段提升了頻譜效率；千兆光網(wǎng)方面，F(xiàn)TTR能夠提供更大的帶寬容量，可以支持處理更大容量的數(shù)據(jù)流量，全面提升全VR更低功耗：5GRedCap機(jī)、頭顯等智能終端實(shí)現(xiàn)輕量化發(fā)展；千兆光網(wǎng)方面，F(xiàn)TTRONT+AP30%。更強(qiáng)可靠性：5GVRVR播、VRVR用落地提供保障。更廣連接：5GFTTR128個(gè)以上的家庭IoT雙千兆網(wǎng)絡(luò)覆蓋率5G基站與千兆光網(wǎng)的覆蓋與普及，5G2023年，我國移動(dòng)電話用戶總數(shù)達(dá)17.27億戶，其中，5G8.0546.6%，占比較上年末13.36.3646661000Mbps1.6325.7%[6]。雙千兆網(wǎng)絡(luò)的落地推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)、元宇宙等新興技術(shù)和領(lǐng)域的高速發(fā)展，依托于千兆寬帶性能與用戶規(guī)模優(yōu)勢(shì)，家庭元宇宙將成為元宇宙的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景之一。雙千兆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在家庭場(chǎng)景中，依托于千兆網(wǎng)絡(luò)性能，家庭元宇宙包含由實(shí)向虛、由虛向?qū)崱⑻搶?shí)共生三個(gè)發(fā)展路徑。由實(shí)向虛通過對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字化，建立虛擬世界，為用戶帶來沉浸式的生活體驗(yàn)，如完全虛擬化的平行宇宙，包括巨幕影院，智慧文旅等應(yīng)用；由虛向?qū)嵒谔摂M世界的想象，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生影響，包括游戲、社交、虛擬社區(qū)等應(yīng)用；虛實(shí)共生通過感知、檢測(cè)及傳感器等設(shè)備，將虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界連接起來，為用戶帶來虛實(shí)結(jié)合的真實(shí)體驗(yàn)，包括XR運(yùn)動(dòng)健身、AR騎行導(dǎo)航、家庭物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。不同應(yīng)用場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)需求不同，以XR視頻、XR游戲、XR運(yùn)動(dòng)健身三個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景為例，具體需求如下：XR360XR3D段XR2K（4K）8KAppleVisionPro4K（8K）12K2.1XR3D3D視點(diǎn)大屏顯示技術(shù)通過屏幕上附著的固定式光柵或透鏡陣列完成子圖像分離，以實(shí)現(xiàn)裸眼3D效果。根據(jù)視點(diǎn)數(shù)量，3D3D3D2、945~1003D3D同的網(wǎng)絡(luò)需求，具體需求如表2.2。表2.1家庭元宇宙XR視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求全景分辨率8K12K24K~幀率30fps60fps≥60fps平均碼率≥80Mbps≥280Mbps≥760Mbps帶寬要求（必須）≥160Mbps≥560Mbps≥1520Mbps網(wǎng)絡(luò)RTT（建議）≤30ms≤20ms≤20ms來源：《基于電信網(wǎng)的云化虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求》表2.2家庭元宇宙裸眼3D視頻（點(diǎn)播）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求業(yè)務(wù)類型裸眼3D大屏裸眼3D光場(chǎng)屏視點(diǎn)數(shù)2996060內(nèi)容分辨率2K(2560×1600)8K(7680×4320)12K(11520×2160)8K(7680×7200)16K(15360×14400)幀率30fps60fps60fps60fps60fps平均碼率20Mbps130Mbps293Mbps217Mbps868Mbps帶寬需求≥40Mbps≥260Mbps≥586Mbps≥434Mbps≥1736Mbps時(shí)延≤20ms≤20ms≤20ms≤20ms≤15ms來源：《家寬多業(yè)務(wù)并發(fā)體驗(yàn)分級(jí)白皮書》XRVRXR游戲?qū)K端性能要求較高，隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，通過將內(nèi)容上云、渲染上云，可有效降低用戶側(cè)對(duì)終端性能的要求。同時(shí)，隨著家庭網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)帶寬資源的日益豐富，原本應(yīng)用在視頻編輯、媒體制播、交互式遠(yuǎn)程圖像回傳等專業(yè)領(lǐng)域的淺壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如JPEG-XS/AVS及其相關(guān)變種，有望在運(yùn)營商邊緣云架構(gòu)上得到規(guī)?；茝V和應(yīng)用，以滿足XR（4K@60FPS）和高質(zhì)量要求（主觀無損）2.3表2.3家庭元宇宙XR游戲（云渲染）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求主流終端屏幕分辨率（雙目）4K8K16K~幀率60fps90fps≥90fps平均碼率≥65Mbps≥270Mbps≥770Mbps帶寬（必須）≥130Mbps≥540Mbps≥1.5Gbps網(wǎng)絡(luò)RTT（必須）≤20ms≤10ms≤8ms來源：《基于電信網(wǎng)的云化虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求》XR運(yùn)動(dòng)健身將XRAI60fps8K120fps2.4表2.4家庭元宇宙XR運(yùn)動(dòng)健身（電視大屏+云渲染）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求顯示屏分辨率4K8K幀率60fps≥120fps平均碼率≥65Mbps≥200Mbps下行帶寬≥130Mbps≥320Mbps上行帶寬20~50Mbps20~50Mbps網(wǎng)絡(luò)RTT≤20ms≤15ms來源：《云游戲白皮書》隨著運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)以及XR云游戲、XR運(yùn)動(dòng)健身、8KIPTV、8KXR直播等家庭業(yè)務(wù)類型的豐富，家庭應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步向多業(yè)務(wù)組合并發(fā)擴(kuò)展，如同時(shí)享受8KIPTV與XR運(yùn)動(dòng)健身，多業(yè)務(wù)組合對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)的需求將進(jìn)一步提高。綜上所述，以XR視頻、XR游戲及XR運(yùn)動(dòng)健身為例，表2.5匯總了家庭元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)需求。表2.5家庭元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用及其網(wǎng)絡(luò)需求匯總應(yīng)用視頻游戲運(yùn)動(dòng)健身備注說明內(nèi)容類型影院、直播、360視頻虛擬游戲體感游戲、動(dòng)感騎行等顯示方式XR頭顯、裸眼3D終端、電視大屏等XR頭顯、電視大屏等XR頭顯、電視大屏等交互體驗(yàn)低，幾乎無交互高，6DoF手柄、觸摸屏等實(shí)時(shí)輸入高，攝像頭、可穿戴等傳感器實(shí)時(shí)交互求網(wǎng)絡(luò)需求（示例）下行帶寬：XR：≥160Mbps@8K全景≥560Mbps@12K全景裸眼3D大屏：≥260Mbps@8K9視點(diǎn)≥1736Mbps@16K60視點(diǎn)下行帶寬：XR：≥130Mbps@4K≥540Mbps@8K上行帶寬：XR：0.5~2Mbps下行帶寬：電視大屏：≥130Mbps@4K≥320Mbps@8KXR：同游戲場(chǎng)景上行帶寬：20~50Mbps（攝像頭、激光雷達(dá)等）優(yōu)化建議提供多樣化終端選擇，如XR頭顯、裸眼3D屏降低大型游戲設(shè)備性能要求優(yōu)化動(dòng)作捕捉精度和時(shí)延家庭元宇宙入口終端分析家庭場(chǎng)景雖然具備了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)，但家庭元宇宙的落地與廣泛應(yīng)用仍然受一體機(jī)銷量和用戶規(guī)模制約，因此在一體機(jī)廣泛普及前，電視作為家庭場(chǎng)景普及率最高的智能終端將有望成為家庭元宇宙的入口終端，推動(dòng)元宇宙在家庭市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展。電視發(fā)展現(xiàn)狀電視從誕生之初已發(fā)展近百年，從早期普及的CRTLCD、OLEDOLEDLED、MiniLED、QLEDLED則無需背光源和液晶顯示屏，通過有機(jī)材料自身發(fā)光產(chǎn)生畫面，是一種新的顯示技術(shù)。LCDOLED4K商積極投入8K電視研發(fā)，超高清分辨率、超廣無差視角、裸眼3D視效、語音控制、智能操作系統(tǒng)等為8K智能電視增添了極大的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段電視服務(wù)包括傳統(tǒng)電視、IPTVOTTTV，傳統(tǒng)電視由地方級(jí)有線網(wǎng)絡(luò)公司提供服務(wù)，IPTV2.6電視、IPTVOTTTV的區(qū)別。隨著家庭網(wǎng)絡(luò)和硬件基礎(chǔ)的蓬勃發(fā)展，智能電視集網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、高清晰度于一體，已成為三網(wǎng)融合的核心和重要落腳點(diǎn)，為休閑娛樂、運(yùn)動(dòng)健身、家庭教育、家庭影院等多場(chǎng)景融合提供了智能載體。表2.6傳統(tǒng)電視、IPTV、OTTTV的區(qū)別電視服務(wù)傳統(tǒng)電視IPTVOTTTV信號(hào)傳輸有線電視網(wǎng)絡(luò)電信運(yùn)營商提供的IP城域網(wǎng)公共互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)無有有直播信號(hào)有有無應(yīng)用平臺(tái)無有有應(yīng)用管理用戶無法下載安裝軟件由增值服務(wù)運(yùn)營商安裝軟件，用戶無法安裝、下載第三方軟件用戶可自行安裝、卸載第三方軟件觀看內(nèi)容以電視臺(tái)播放內(nèi)容為主，不可點(diǎn)播以網(wǎng)絡(luò)視頻資源和電視臺(tái)播放內(nèi)容為主，用戶可進(jìn)行點(diǎn)播、回看等操作用戶可觀看多種視頻客戶端的視頻內(nèi)容，不可觀看電視臺(tái)的直播節(jié)目電視用戶規(guī)模2023年全球電視出貨量為2.01億臺(tái)[7]，消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)電視的需求為電視用戶規(guī)模的維持提供了穩(wěn)定基礎(chǔ)。2023IPTV42]，龐大的電視用戶規(guī)模表明，在以手機(jī)為主要娛樂終端的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，智能電視仍然是家庭場(chǎng)景中不可或缺的數(shù)字媒體中心，在家庭娛樂、信息獲取、智能家居控制等方面扮演著越來越重要的角色。得益于電視日益豐富的應(yīng)用場(chǎng)景和IPTV用戶的穩(wěn)步增長(zhǎng)，智能電視延續(xù)了傳統(tǒng)電視在家庭市場(chǎng)的重要地位。通信技術(shù)的發(fā)展和新興技術(shù)的應(yīng)用使得用戶對(duì)電視內(nèi)容形式和視聽體驗(yàn)有了更高的要求，網(wǎng)絡(luò)電視為用戶提供了更多樣化的內(nèi)容形式，高清視頻、家庭云游戲、家庭教育等內(nèi)容豐富了用戶的選擇，高清的畫質(zhì)和極致的視聽體驗(yàn)將用戶的視線重新吸引回客廳。電視創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用電視作為家庭場(chǎng)景中的娛樂視聽中心，經(jīng)過漫長(zhǎng)的發(fā)展，在形態(tài)、顯示、內(nèi)容及功能等方面都發(fā)生了重大的變化，形態(tài)更纖薄、顯示更高清、內(nèi)容更豐富、功能更多樣。電視正逐步演變?yōu)榧布?、軟件和?nèi)容于一體的全新智能終端設(shè)備，逐漸成為家庭娛樂、信息交互以及智能家居控制的共同載體。大屏化、場(chǎng)景化、創(chuàng)新化或成為未來電視發(fā)展的重要方向。大屏化成為消費(fèi)市場(chǎng)的主流趨勢(shì)。近年來，國內(nèi)用戶對(duì)大屏電視的高需求促使大屏智能電視的出貨量逐年增多。202349.37]，7580場(chǎng)景化應(yīng)用成為未來電視的發(fā)展方向之一。隨著技術(shù)發(fā)展與革新，智能電視功能不再局限于單純的視聽終端，遠(yuǎn)場(chǎng)語音、視覺交互等能力使其擔(dān)任著娛樂中心、信息交互平臺(tái)、智能家居控制中心等一系列角色，智能電視將全面融入用戶的數(shù)字生活。家庭游戲、家庭影院、家庭教育、居家健身、家庭互聯(lián)等多樣化的應(yīng)用需求推動(dòng)電視實(shí)現(xiàn)迭代更新。同時(shí)，智能電視與網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的深度融合推動(dòng)視聽體驗(yàn)向超高清視頻、沉浸式視頻、三維聲、XR、互動(dòng)視頻、全息影像等多技術(shù)、多功能融合方向發(fā)展，全面提升了場(chǎng)景化應(yīng)用的發(fā)展空間。創(chuàng)新化驅(qū)動(dòng)電視行業(yè)實(shí)現(xiàn)突破發(fā)展。內(nèi)容上，視聽產(chǎn)品持續(xù)向多維度、多領(lǐng)域、沉浸式方向演進(jìn)；技術(shù)上，積極探索新形式的電視互動(dòng)方式，以創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品更新。通過大數(shù)據(jù)、云存儲(chǔ)、分布式計(jì)算、5G6G、人工智能、全息投影等技術(shù)創(chuàng)新電視交互方式，推動(dòng)電視向智能化、個(gè)性化、融合化方向發(fā)展。家庭元宇宙發(fā)展路徑分析依托于千兆網(wǎng)絡(luò)高速率、低延遲、大帶寬等性能，高度依賴高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)性能的元宇宙應(yīng)用可真正意義上融入基礎(chǔ)生產(chǎn)生活，智能電視具備大尺寸屏幕的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合千兆網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)、空間音頻、智能交互、云化等技術(shù)，衍生出日益豐富的高沉浸式、多維度交互式應(yīng)用模式，助力電視應(yīng)用突破原有家庭視聽媒介的定位，逐VRVR游戲、VR健身、VR教育、VRVRVR技術(shù)結(jié)合，通過電視端承載服務(wù)于家庭用戶，賦予了電視極致震撼的視聽效果，提升了用戶沉浸式人機(jī)交互體驗(yàn)，豐富了家庭場(chǎng)景下休閑娛樂方式和應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)元宇宙在電視端實(shí)現(xiàn)繁榮發(fā)展。構(gòu)建“千兆+VR+電視”的家庭元宇宙入口，將促進(jìn)家庭場(chǎng)景下的消費(fèi)升級(jí)，滿足人民對(duì)美好生活的熱切向往。一方面，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于電視能夠拓展新型家庭休閑娛樂方式，使得用戶能夠足不出戶體驗(yàn)萬千世界，加強(qiáng)用戶與自然、社會(huì)之間的聯(lián)系；另一方面，通過持續(xù)挖掘電視應(yīng)用新場(chǎng)景，能夠推動(dòng)居家場(chǎng)景下的娛樂模式從個(gè)人娛樂回歸到家庭娛樂，加強(qiáng)家庭成員之間的互動(dòng)溝通頻率，有效促進(jìn)家庭成員感情升溫，從而提高家庭生活品質(zhì)。電視也將從單純的視聽設(shè)備逐漸向家庭娛樂中心、家庭物聯(lián)網(wǎng)控制中心轉(zhuǎn)變。千兆網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)、電視應(yīng)用相輔相成、互利共生，逐漸形成協(xié)同發(fā)展的有機(jī)整體，為元宇宙在家庭場(chǎng)景應(yīng)用與規(guī)?；茝V奠定基礎(chǔ)。依托“千兆+VR+電視”的發(fā)展模式，將推動(dòng)家庭生活向數(shù)字化、虛擬化、智能化、線上化、便捷化方向發(fā)展。家庭元宇宙場(chǎng)景應(yīng)用分析家庭娛樂電視作為家庭場(chǎng)景下的主要娛樂載體，為家庭成員之間提供了良好的互動(dòng)環(huán)境。千兆寬帶的普及和顯示技4K、8K元宇宙直播、3D巨幕電影等新型娛樂內(nèi)容豐富了大屏內(nèi)容生態(tài)，滿足了家庭用戶更高的精神娛樂需求。娛樂領(lǐng)域是元宇宙應(yīng)用最早、最廣泛的領(lǐng)域之一，在數(shù)量規(guī)模和應(yīng)用范圍上占據(jù)主導(dǎo)。元宇宙為用戶提供了更多樣化的娛樂內(nèi)容、更沉浸的娛樂體驗(yàn)和更多維度的互動(dòng)方式，提高了用戶的參與度和留存率，推動(dòng)了娛樂行業(yè)的發(fā)展。游戲是元宇宙產(chǎn)業(yè)主要的消費(fèi)級(jí)場(chǎng)景，游戲玩家被視為元宇宙的“種子用戶”，相較于傳統(tǒng)游戲，元宇宙游戲更具真實(shí)性、交互性和可玩性。真實(shí)感是元宇宙游戲最顯著的特征之一，基于虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、三維建模等技術(shù)可構(gòu)建出高度仿真的虛擬環(huán)境，光影效果、顏色深度以及紋理質(zhì)感等細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)方式都給用戶帶來更加真實(shí)的視覺效果；沉浸式的音頻效果也能增強(qiáng)元宇宙游戲的真實(shí)感，同時(shí)幫助用戶更好地理解游戲的任務(wù)與情節(jié)；模擬觸感也是增強(qiáng)真實(shí)性的關(guān)鍵因素之一，生動(dòng)的觸覺感應(yīng)會(huì)讓用戶產(chǎn)生更接近于真實(shí)環(huán)境的感受。交互性是元宇宙游戲的另一大特點(diǎn)，現(xiàn)階段VR頭顯、數(shù)據(jù)手套等可穿戴設(shè)備是接入元宇宙的主要途徑，手勢(shì)追蹤、眼動(dòng)追蹤、動(dòng)作捕捉等技術(shù)為其提供了更自然真實(shí)的交互方式。手勢(shì)追蹤包括光學(xué)追蹤和數(shù)據(jù)手套追蹤，光學(xué)追蹤采用攝像頭或紅外傳感識(shí)別手勢(shì)從而實(shí)現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境的交互；數(shù)據(jù)手套則通過在手套上集成慣性傳感器來追蹤用戶手指或手臂的運(yùn)動(dòng)。游戲畫面的真實(shí)性和良好的交互性提升了可玩性，使元宇宙游戲更具優(yōu)勢(shì)。圖3.1元宇宙游戲應(yīng)用示意圖全景漫游是基于圖像處理、三維建模、計(jì)算機(jī)仿真等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的虛擬實(shí)景系統(tǒng)，具有真實(shí)度高、沉浸式感強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于虛擬景區(qū)游覽、虛擬博物館漫游等場(chǎng)景，是元宇宙較為成熟的呈現(xiàn)方式。全景漫游首先采用具有重疊視野的多個(gè)魚眼相機(jī)拍攝真實(shí)場(chǎng)景的多視角畫面，然后通過圖像拼接算法制作為全景圖像，最后360720度視角，用戶可通過觸摸屏、手柄、轉(zhuǎn)頭等方式控制視野變換，實(shí)現(xiàn)多角度、全方位的場(chǎng)景游覽。與傳統(tǒng)的畫面展示相比，全景漫游更具沉浸感、交互性和可塑性，高度的沉浸感和多維的交互性呈現(xiàn)了全新的信息表現(xiàn)形式，高質(zhì)量的圖像和生動(dòng)的細(xì)節(jié)使用戶更加身臨其境。VR直播是結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)、5G等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種新型直播方式，主要應(yīng)用于體育賽事、演唱會(huì)、發(fā)布會(huì)等直播場(chǎng)景。傳統(tǒng)直播僅給用戶提供一個(gè)觀看視角，VR直播則不再局限于導(dǎo)播展示的觀看角度，用戶可以多角度自由切換視角，捕捉到直播現(xiàn)場(chǎng)的任意角落，有效地提升了用戶的沉浸感和觀看體驗(yàn)。VR2022-20235G+VRVR+8K體育直播行業(yè)解決方案，為用戶帶來更豐富立體的細(xì)節(jié)體現(xiàn)和沉浸式觀賽體驗(yàn)。VR演唱會(huì)直播聚焦視覺和聽覺兩大方向，持續(xù)提升用戶的視聽360VRVR在家庭元宇宙場(chǎng)景中，元宇宙游戲、全景漫游、VR直播也鑄造了家庭娛樂的新方式，電視大屏作為家庭場(chǎng)景中的重要媒介，在觀影舒適性、互動(dòng)體驗(yàn)上具備一定的優(yōu)勢(shì)。相較于手機(jī)、平板電腦等小屏設(shè)備，電視有更大的屏幕和更好的音效，可以提升畫面沉浸感和真實(shí)感，提供更生動(dòng)的視覺感知體驗(yàn)。相較于VR頭顯，電視大屏在保證一定沉浸感的同時(shí)緩解了頭顯久戴不適的問題，提供了更舒適的視聽方式。在家庭場(chǎng)景中，電視大屏更利于家庭成員的互動(dòng)，共享元宇宙的樂趣從而增進(jìn)家庭成員之間的感情。然而，目前大部分電視仍然采用傳統(tǒng)遙控器的按鍵進(jìn)行交互，單一、不靈活的交互方式會(huì)讓用戶產(chǎn)生較強(qiáng)的割裂感，缺乏交互的自然性。智能化的大屏交互方式是實(shí)現(xiàn)家庭元宇宙場(chǎng)景快速發(fā)展的關(guān)鍵，多樣靈活的交互方式有利于打造更多的家庭互動(dòng)場(chǎng)景和應(yīng)用模式，滿足用戶多樣化的娛樂需求。智能化、個(gè)性化、融合化或成為大屏交互的發(fā)展方向，語音識(shí)別、人臉識(shí)別、手勢(shì)追蹤、眼動(dòng)追蹤等前沿的交互視聽技術(shù)也將應(yīng)用于大屏交互場(chǎng)景中；根據(jù)用戶偏好和習(xí)慣進(jìn)行定制化的交互方式會(huì)極大地提升用戶的交互體驗(yàn)；融合化的大屏交互技術(shù)將實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)更加全面、智能、高效的虛擬現(xiàn)實(shí)交互和服務(wù)。智慧文旅隨著新一輪產(chǎn)業(yè)變革和技術(shù)變革的持續(xù)推進(jìn)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型為文旅產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新發(fā)展提供了新的方向。5G、云計(jì)算、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等元宇宙基礎(chǔ)技術(shù)為文旅產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了重要技術(shù)支撐，文旅產(chǎn)業(yè)與元宇宙的深度融合打造了虛擬文旅新模式。元宇宙文旅以歷史人文資源或現(xiàn)代社會(huì)的地域文化、自然風(fēng)光為基礎(chǔ)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算等技術(shù)構(gòu)建更加真實(shí)的虛擬環(huán)境，打破空間和時(shí)間限制，讓用戶體驗(yàn)世界之美，感受不同時(shí)空的歷史事件和人文故事，與新興技術(shù)的融合極大地提高了用戶的參與度和沉浸感。圖3.2智慧文旅應(yīng)用示意圖元宇宙將數(shù)字科技應(yīng)用于文化藝術(shù)，突破藝術(shù)形式的限制，為傳統(tǒng)文化注入新的能量和無限創(chuàng)意。數(shù)字皮影戲融合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)和傳統(tǒng)故事，在沉浸式、多感知性的呈現(xiàn)形式中展現(xiàn)中國古老民間戲曲皮影戲的藝術(shù)魅力。數(shù)字京劇以“文化+科技”的創(chuàng)新形式，將新時(shí)代國粹文化的創(chuàng)新傳承故事以全新的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，鑄造了演播行業(yè)的新標(biāo)桿，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。元宇宙互動(dòng)記錄片利用360度全景視覺技術(shù)讓用戶“站”在歷史里，深切體驗(yàn)古人所生活的時(shí)代。空間音頻技術(shù)帶來了更具方位感和真實(shí)感的視聽體驗(yàn)，6DoF傳感器則可以讓用戶觸碰、拿起、旋轉(zhuǎn)、放大文物，深入探索文物的歷史文化和背景，實(shí)現(xiàn)與文物的零距離接觸。元宇宙博物館以5G、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算等技術(shù)為支撐，通過多方位、生動(dòng)立體的線上虛擬博物館再現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)館和展品。用戶可在各個(gè)虛擬展區(qū)中自由穿梭，實(shí)現(xiàn)與線下參觀同樣的體驗(yàn)?；谔摂M現(xiàn)實(shí)、3D建模等技術(shù)還可將展品從靜態(tài)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)置入適當(dāng)場(chǎng)景中，通過多維立體的呈現(xiàn)形式使沉睡的文物“活”起來，讓用戶更加深刻地感受歷史的厚重感。云旅游是一種通過元宇宙技術(shù)實(shí)現(xiàn)在云端游覽景區(qū)、觀展、直播的新型虛擬旅游形式，為景區(qū)營銷和品牌形象塑造提供了新的方法，推動(dòng)了數(shù)字化旅游建設(shè)和智慧旅游發(fā)展。云旅游以全景視頻、3D圖像等多種形式展現(xiàn)觀賞內(nèi)容，并融合游戲化的互動(dòng)環(huán)節(jié)以及主題場(chǎng)景等，使游覽體驗(yàn)更加立體化、具象化、故事化。對(duì)于用戶/游客而言，一方面，云旅游提供了一種更便捷、更低成本的旅游方式，足不出戶就能觀賞到不同地區(qū)、不同季節(jié)的風(fēng)景，利用碎片化的時(shí)間享受旅游的樂趣；另一方面，用戶可以通過云旅游預(yù)覽目的地景色后再?zèng)Q定是否前往，能有效降低出行前期的規(guī)劃時(shí)間成本。對(duì)于旅游景區(qū)而言，云旅游能夠打破時(shí)間和地域的限制，使景區(qū)面向更多游客，提升景區(qū)的知名度。同時(shí)，云旅游還可為景區(qū)提供實(shí)景導(dǎo)航、智能解說等數(shù)字化運(yùn)營工具，實(shí)現(xiàn)景區(qū)的智能化服務(wù)。文旅行業(yè)與新興科技的深度融合有利于探索智慧文旅發(fā)展的新方向，元宇宙的加持在促進(jìn)文旅產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、推動(dòng)文旅產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新等方面發(fā)揮著重要的作用，智能化、互動(dòng)化、沉浸化的文旅體驗(yàn)有助于提高文旅產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。電視大屏作為家庭元宇宙文旅場(chǎng)景的重要入口，讓家庭用戶足不出戶就能體驗(yàn)到大自然的鬼斧神工、領(lǐng)略不同地域的風(fēng)土人情。電視端不僅提供了更優(yōu)質(zhì)的視聽體驗(yàn)，而且?guī)椭彝コ蓡T間建立連接，用戶在觀賞體驗(yàn)的同時(shí)促進(jìn)了家庭成員之間的良好互動(dòng)，滿足了家庭用戶的文旅新需求。家庭教育2023年5月教育部等十八部門聯(lián)合發(fā)文提出“探索利用人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段改進(jìn)和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并注重利用先進(jìn)技術(shù)彌補(bǔ)薄弱地區(qū)、薄弱學(xué)校及特殊兒童群體優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源不足的狀況”[8]。元宇宙與傳統(tǒng)教學(xué)的深度融合創(chuàng)新了教學(xué)模式，虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等元宇宙基礎(chǔ)技術(shù)逐漸成為教育現(xiàn)代化的重要手段，為教育信息化提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。圖3.3家庭教育應(yīng)用示意圖元宇宙與教育的融合在提升教學(xué)效果方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)課堂主要通過講課、演示、實(shí)驗(yàn)等方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)與信息。元宇宙課堂則可以將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體的視覺形象，構(gòu)建逼真的虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)景以實(shí)現(xiàn)情境式教學(xué)，身臨其境的學(xué)習(xí)有利于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，從而達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。例如在化學(xué)課堂中基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建分子的三維結(jié)構(gòu)，或是模擬化學(xué)反應(yīng)過程，通過具象化的畫面讓學(xué)生更直觀地了解文字表達(dá)的含義。元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和趣味性。一方面，相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式或電子學(xué)習(xí)資源，元宇宙課堂更具沉浸感和交互性，互動(dòng)式、智能化的課堂能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和思維擴(kuò)展能力，虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等元宇宙技術(shù)打破了傳統(tǒng)課堂的空間局限，為學(xué)生提供了更大的想象空間，有利于提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和探索知識(shí)的主觀能動(dòng)性。另一方面，元宇宙教育多樣性和創(chuàng)新性的特點(diǎn)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和自主解決問題的能力，例如將元宇宙小游戲與教學(xué)內(nèi)容融合能夠避免文本知識(shí)的乏味，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。元宇宙教育可以提供更豐富、多樣化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和形式，有利于學(xué)生探索不同學(xué)科領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。在物理、化學(xué)課堂上，對(duì)于難以控制過程的實(shí)驗(yàn)可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)，在得到更直觀結(jié)論的同時(shí)能避免實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性和破壞性。對(duì)于詩詞歌賦的學(xué)習(xí)，元宇宙課堂能提供意境感更強(qiáng)、更沉浸的知識(shí)呈現(xiàn)形式。元宇宙教育不限制學(xué)習(xí)方式和場(chǎng)景，能提供更加靈活和多樣化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。學(xué)生可以選擇在不同的時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，例如通過虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、在虛擬辦公室中學(xué)習(xí)職業(yè)技能、或是在虛擬旅游中學(xué)習(xí)歷史文化。靈活的學(xué)習(xí)方式能更好的滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性和學(xué)習(xí)效果。家庭教育在學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展過程中扮演著至關(guān)重要的角色，社會(huì)的變遷和生活方式的改變?yōu)榧彝ソ逃龓砹诵碌膯栴}和挑戰(zhàn)?？旃?jié)奏的工作使許多父母無暇顧及孩子的教育和輔導(dǎo)，其次，專業(yè)知識(shí)的缺乏也提高了家庭輔導(dǎo)的門檻。以電視大屏為入口的元宇宙教育為學(xué)生提供了一種更加專業(yè)、高效、個(gè)性化的家庭教育方式，以逼真的虛擬場(chǎng)景和多樣化的交互形式提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和興趣，讓家庭教育更貼合學(xué)生的需求和期望，未來元宇宙與家庭教育融合將成為重要的家庭教育輔助手段，解放家長(zhǎng)的課業(yè)輔導(dǎo)壓力，增強(qiáng)家庭教育的可持續(xù)性發(fā)展。居家健身隨著大眾運(yùn)動(dòng)健身的意識(shí)提升與定期運(yùn)動(dòng)健身的習(xí)慣養(yǎng)成，家庭元宇宙場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)健身正成為用戶的新型剛性需求。大屏顯示、動(dòng)作捕捉、多人協(xié)同等技術(shù)為元宇宙運(yùn)動(dòng)健身提供了重要技術(shù)支撐。在家庭領(lǐng)域，電視大屏與智能機(jī)頂盒的組合實(shí)現(xiàn)健身內(nèi)容高清顯示，提高運(yùn)動(dòng)健身的沉浸感體驗(yàn)。相較于傳統(tǒng)的手機(jī)、平板等小屏，頭戴設(shè)備可以提供更好的沉浸感和視覺體驗(yàn)，但由于頭戴設(shè)備與外界完全隔絕，長(zhǎng)期佩戴存在眩暈、不適等問題，因此不適用于健身場(chǎng)景。眩暈感是影響用戶體驗(yàn)的重要因素之一，引起眩暈感的主要原因是終端設(shè)備的處理延遲導(dǎo)致視覺接收信息和身體感知信息不對(duì)稱，從而引發(fā)用戶視覺與其他感官通道沖突，產(chǎn)生整體紊亂。電視作為家庭場(chǎng)景中重要的娛樂和信息獲取中心，為家庭用戶創(chuàng)造了無數(shù)的美好記憶。現(xiàn)階段電視的普遍分辨率已達(dá)到4K、8K7680×4320100度，并且AI圖像畫質(zhì)增強(qiáng)、動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、超分辨率等性能，在視聽感受上為用戶帶來極致體驗(yàn)。大屏幕、超高清晰度的特點(diǎn)不僅滿足視聽沉浸感，而且沒有頭戴設(shè)備的不適感，適宜在家庭場(chǎng)景下長(zhǎng)時(shí)間使用，尤其是運(yùn)動(dòng)健身等需要大范圍、長(zhǎng)時(shí)間活動(dòng)的場(chǎng)景下，高分辨率的電視大屏是首選顯示設(shè)備。同時(shí)，元宇宙運(yùn)動(dòng)健身內(nèi)容逐漸豐富，包括舞蹈、瑜伽、拳擊、跑步、騎行等多種運(yùn)動(dòng)類型，推動(dòng)家庭健身從簡(jiǎn)單娛樂性發(fā)展到專業(yè)化階段，用戶足不出戶就可以跟著教練進(jìn)行活動(dòng)，享受等同專業(yè)健身場(chǎng)館的健身體驗(yàn)。圖3.4居家健身應(yīng)用示意圖電視端通過定制機(jī)頂盒與移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)用戶肢體、動(dòng)作捕捉，對(duì)健身動(dòng)作進(jìn)行科學(xué)評(píng)估與實(shí)時(shí)糾正。傳統(tǒng)的居家運(yùn)動(dòng)健身主要存在三個(gè)問題：一是健身過程較為枯燥、單調(diào)，導(dǎo)致用戶無法長(zhǎng)期堅(jiān)持；二是健身動(dòng)作、健身負(fù)荷等缺乏科學(xué)性的統(tǒng)計(jì)方法，健身效果不可量化；三是健身過程中缺乏交互性，動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)程度和動(dòng)作安全性缺乏指導(dǎo)，容易造成運(yùn)動(dòng)損傷。在家庭元宇宙場(chǎng)景下，基于電視大屏端的XR運(yùn)動(dòng)健身能有效解決上述問題。通過電視大屏向用戶提供豐富想象力的虛擬場(chǎng)景，如海底、太空、以及國家體育運(yùn)動(dòng)中心等特殊意義的場(chǎng)所，讓運(yùn)動(dòng)健身充滿樂趣從而解決健身枯燥的問題。其次在智能電視機(jī)、智能機(jī)頂盒上搭配智能傳感器，如HDRIMUAI算法實(shí)時(shí)捕捉動(dòng)作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分析。同時(shí)基于電視音響、圖像畫面和可穿戴傳感器等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，實(shí)現(xiàn)雙向交互，提升運(yùn)動(dòng)健身體驗(yàn)。新一代智能電視和智能機(jī)頂盒不僅在視聽方AIWi-Fi/藍(lán)牙等多樣化網(wǎng)絡(luò)接入能力，支持與各類智能傳感設(shè)備互聯(lián)互通。通過高效的分布式傳感技術(shù)，可以快速識(shí)別各類外圍設(shè)備，進(jìn)行高效率的通訊，提供低延時(shí)、安全可靠的聯(lián)接，支持AI結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳輸，將外圍設(shè)備虛擬成本地設(shè)備進(jìn)行操控，為用戶提供最佳的使用體驗(yàn)。多人協(xié)同的運(yùn)動(dòng)健身能提高居家健身運(yùn)動(dòng)的娛樂性與社交性，有效緩解傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)健身枯燥、單調(diào)的問題。多人協(xié)同指同時(shí)支持多人在一個(gè)虛擬地點(diǎn)或多個(gè)地點(diǎn)同時(shí)接入，當(dāng)用戶與其家人、朋友在同一個(gè)虛擬環(huán)境下健身運(yùn)動(dòng)，即使遠(yuǎn)隔千里也如同近在身旁，可以實(shí)時(shí)的交流、碰觸，提高了健身過程中的娛樂性。同時(shí)家庭元宇宙健身支持運(yùn)動(dòng)記錄的統(tǒng)計(jì)、排名、朋友圈分享等功能，大幅度提高了運(yùn)動(dòng)健身的社交性。為保證運(yùn)動(dòng)健身活動(dòng)中良好的多方協(xié)同效果，高效的音視頻實(shí)時(shí)通信技術(shù)是關(guān)鍵。實(shí)時(shí)通信的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括清晰度、端到端延遲、首幀加載時(shí)長(zhǎng)、卡頓率等，這些技術(shù)指標(biāo)將對(duì)用戶等待時(shí)長(zhǎng)、使用時(shí)長(zhǎng)、用戶滲透率等用戶體驗(yàn)產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而影響業(yè)務(wù)營收。通常來說，運(yùn)動(dòng)健身等業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)延遲要求極高，從用戶觸發(fā)指令到首幀響應(yīng)的往返時(shí)延需小于100毫秒，最佳體驗(yàn)情況下需要小于70毫秒。5G千兆網(wǎng)絡(luò)支持大帶寬、低時(shí)延、高并發(fā)，可以為實(shí)時(shí)通信提供可靠的接入網(wǎng)絡(luò)，是支撐XR運(yùn)動(dòng)健身業(yè)務(wù)順利開展的基礎(chǔ)。家庭康養(yǎng)家庭康養(yǎng)通過結(jié)合元宇宙技術(shù)和家庭護(hù)理服務(wù)，以數(shù)字化手段賦能健康醫(yī)療行業(yè)，為家庭成員提供了更多維護(hù)和改善健康的選擇。針對(duì)有健康管理需求的家庭，家庭康養(yǎng)可為用戶提供健康數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、健康檔案建立、心理健康管理、醫(yī)療知識(shí)教育、數(shù)字人問診、遠(yuǎn)程診斷等全方位的數(shù)字化健康服務(wù)。隨著用戶對(duì)個(gè)人健康數(shù)據(jù)關(guān)注的提升，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為家庭康養(yǎng)不可或缺的一部分。健康數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家庭成員的血壓、血糖、心率等指標(biāo)及時(shí)反映用戶身體狀況，并通過AI虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則為心理健康管理和醫(yī)療知識(shí)普及教育提供了更有效的方法。以電視大屏為呈現(xiàn)終端，結(jié)合云渲染技術(shù)，通過VR技術(shù)為家庭用戶構(gòu)建安全、舒適的虛擬環(huán)境，促進(jìn)用戶神經(jīng)功能恢復(fù)，減輕焦慮、抑郁等情緒；并以VR形式進(jìn)行醫(yī)療知識(shí)教學(xué)，一比一還原真實(shí)的急救案例與操作方式，增強(qiáng)家庭用戶對(duì)急救技能的理解和掌握，提高對(duì)突發(fā)情況的處理能力。在技術(shù)和需求的雙重推動(dòng)下，數(shù)字人可基于歷史健康數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的診斷，為家庭用戶提供便捷化、精細(xì)化、平民化的問診服務(wù)。同時(shí)，遠(yuǎn)程診斷也是家庭用戶健康管理的重要手段之一，通過視頻通話、傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)葘?shí)時(shí)通信技術(shù)，可將通話功能集成到電視大屏中，利用電視大屏幕、高清晰度等優(yōu)勢(shì)為家庭成員與醫(yī)生搭建更便捷的通話渠道。一般情況下，通話場(chǎng)景中端到端時(shí)延在200毫秒以內(nèi)不影響用戶體驗(yàn)，家庭千兆網(wǎng)絡(luò)支持大帶寬、低時(shí)延、高并發(fā)，為大屏實(shí)時(shí)通話提供了可靠的傳輸通道。家庭物聯(lián)網(wǎng)

圖3.5家庭康養(yǎng)應(yīng)用示意圖家庭物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是家庭元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用的重要能力底座，是實(shí)現(xiàn)虛擬世界與真實(shí)世界互聯(lián)互通的技術(shù)支撐。家庭物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過智能終端、傳感器等設(shè)備將家庭中的各種物品、設(shè)施與環(huán)境連接成一個(gè)智能化的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一個(gè)智能家居服務(wù)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的智能化管理和控制，提供全方位的信息交互?；诩彝ノ锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用戶可在元宇宙中操控各類智能家居或與家庭環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，如通過虛擬界面控制家庭智能設(shè)備、監(jiān)控家庭安全情況、調(diào)節(jié)家庭環(huán)境等。同時(shí)家庭物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過收集和分析家庭中的各種數(shù)據(jù)為用戶提供更加個(gè)性化的服務(wù)和體驗(yàn)，為家庭元宇宙場(chǎng)景化的可持續(xù)開發(fā)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。中國移動(dòng)智慧家庭以和家親APP為入口，打造統(tǒng)一的控制平臺(tái)，通過移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)、遠(yuǎn)程操控和多設(shè)備聯(lián)動(dòng)等功能，構(gòu)建家庭物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，為用戶提供跨終端、跨場(chǎng)景的連接、應(yīng)用和服務(wù)，滿足家庭用戶對(duì)便捷、貼心、智能家居生活的向往。家庭物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，F(xiàn)TTRP2MP伸至各個(gè)房間，實(shí)現(xiàn)全屋千兆以上的網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，成為構(gòu)建家庭高質(zhì)量信息基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵。FTTR率高、速率高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、保密性好等特點(diǎn)，智能終端可在FTTR主從設(shè)備網(wǎng)絡(luò)之間無感切換，實(shí)現(xiàn)Wi-Fi全屋覆蓋，消除網(wǎng)絡(luò)切換導(dǎo)致的訪問中斷或卡頓等問題。同時(shí)光纖絕緣性能好、壽命長(zhǎng)、體積小，便于施工和維護(hù)，F(xiàn)TTR組網(wǎng)方式可規(guī)避頻繁更換網(wǎng)線、電力線速率低、易受電器干擾等問題，達(dá)到“一次部署，長(zhǎng)期演進(jìn)”的效果，推動(dòng)家庭元宇宙與IoT融合發(fā)展，助力打造未來數(shù)字家庭聯(lián)接新體驗(yàn)。圖3.6FTTR架構(gòu)示意圖家庭元宇宙交互技術(shù)分析家庭元宇宙交互內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)隨著元宇宙與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，旅游、醫(yī)療、工業(yè)、教育等行業(yè)涌現(xiàn)了越來越多的三維內(nèi)容，其數(shù)量、質(zhì)量和豐富度不斷提高和完善。電視大屏作為家庭元宇宙娛樂、教育、健康等應(yīng)用場(chǎng)景的主要入口，缺乏家庭元宇宙相關(guān)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容播放能力。為了讓用戶體驗(yàn)到更真實(shí)、豐富的家庭元宇宙互動(dòng)內(nèi)容，白皮書制定了統(tǒng)一的家庭元宇宙內(nèi)容格式標(biāo)準(zhǔn)，包括家庭元宇宙基礎(chǔ)內(nèi)容和家庭元宇宙內(nèi)容規(guī)范方案。家庭元宇宙基礎(chǔ)內(nèi)容圖片內(nèi)容是家庭元宇宙中應(yīng)用最多的數(shù)據(jù)類型，包括傳統(tǒng)圖片、全景圖片和紋理圖片等。傳統(tǒng)圖片，如jpeg、png、gif素材，可用于VR旅游、VR看房、VR戶外活動(dòng)等多種場(chǎng)景。其制作方式通常是由一組或多組前期拍攝的環(huán)360受到真實(shí)的環(huán)境和場(chǎng)景。按照幾何結(jié)構(gòu)全景圖片可細(xì)分為球形全景圖片和立方體全景圖片，球形全景圖片將多2:1，如圖4.1(1)。立方體全景圖片則將多張照片拼接成一張寬度、高度相等的圖像，通常以正六面體為主，包括前、后、4.1(2)1K、2K、4K、8K、12K、16K4.13D 球形全景圖片 (2)立方體全景圖片4.14.1分辨率尺寸（px）1K1024*5122K2048*10244K4096*20486K6144*30728K8192*409612K12288*614416K16384*81923D模型內(nèi)容在元宇宙領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，在游戲、教育、文旅、醫(yī)療、建筑等方面均有深度的應(yīng)用，為元宇宙場(chǎng)景化應(yīng)用提供了更加豐富、生動(dòng)和逼真的視覺效果，讓用戶更具沉浸感。常見的內(nèi)容格式包括obj、fbx、gltf、Unity等。音頻內(nèi)容是元宇宙應(yīng)用中不可或缺的部分，按音頻的業(yè)務(wù)類型可以分為背景音樂、解說和語音交互。元宇宙場(chǎng)景中的聲音通常以立體聲或環(huán)繞聲的形式呈現(xiàn)，常用的音頻格式包括wav、mp3、Ogg、aac等。視頻內(nèi)容是元宇宙應(yīng)用主要的承載形式，包括普通視頻和全景視頻，格式以mp4為主。其中全景視頻通過拼接多個(gè)多視角視頻畫面制作而成。家庭元宇宙內(nèi)容規(guī)范方案本章節(jié)提出一種家庭元宇宙內(nèi)容規(guī)范方案，開發(fā)者可基于此內(nèi)容規(guī)范在電視大屏、手機(jī)應(yīng)用、VR4.2所示，內(nèi)容規(guī)范包括內(nèi)容描述文件和內(nèi)容資源目錄，其中內(nèi)容描述文件包含了內(nèi)容空間結(jié)構(gòu)和資源描述等方面。圖4.2家庭元宇宙內(nèi)容規(guī)范結(jié)構(gòu)內(nèi)容空間結(jié)構(gòu)內(nèi)容空間結(jié)構(gòu)是案例數(shù)據(jù)組織存儲(chǔ)的重要依據(jù)以及全景應(yīng)用解析展示全景內(nèi)容的基礎(chǔ)，主要描述了項(xiàng)目資源類型和各個(gè)資源類型層級(jí)結(jié)構(gòu)。如圖4.3所示，基本結(jié)構(gòu)包括項(xiàng)目、分組（一級(jí)、二級(jí)）和全景。項(xiàng)目是當(dāng)前整個(gè)案例的抽象表述，具有唯一性，一個(gè)項(xiàng)目由多個(gè)分組構(gòu)成。分組是指具有相似特征的多個(gè)對(duì)象的邏輯集合，集合可以是多個(gè)全景或多個(gè)分組，方便用戶依據(jù)不同的空間特征進(jìn)行虛擬場(chǎng)景的瀏覽，例如一棟樓里的多個(gè)客廳全景構(gòu)成客廳的二級(jí)分組，餐廳全景構(gòu)成餐廳的二級(jí)分組，兩個(gè)二級(jí)分組構(gòu)成該樓的一級(jí)分組。全景是帶有各類渲染資源的最小組成單元，表示虛擬空間，通過解析全景中的素材數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場(chǎng)景的渲染。圖4.3內(nèi)容空間結(jié)構(gòu)內(nèi)容資源描述根據(jù)內(nèi)容空間結(jié)構(gòu)分別從項(xiàng)目、分組、全景描述各個(gè)結(jié)構(gòu)資源，整體結(jié)構(gòu)如圖4.4所示。圖4.4內(nèi)容資源描述整體結(jié)構(gòu)項(xiàng)目包括基礎(chǔ)信息項(xiàng)、一級(jí)分組和全局自動(dòng)導(dǎo)覽配置?；A(chǔ)信息在項(xiàng)目、分組、全景中均包含，包括ID、ID、名稱以及內(nèi)容描述。一級(jí)分組屬于邏輯單元，用于承載各二級(jí)分組、沙盤或全景信息。全局自動(dòng)導(dǎo)覽配置數(shù)據(jù)主要包括路徑信息、字幕、相機(jī)動(dòng)畫、展示圖片素材以及背景音樂/解說等。通過路徑信息提供的全景點(diǎn)位和配置的相機(jī)動(dòng)畫參數(shù)，虛擬相機(jī)可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)位的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，并在整個(gè)案例場(chǎng)景的瀏覽過程中，在不同的時(shí)間及點(diǎn)位播放對(duì)應(yīng)的字幕、音樂與圖片。一級(jí)分組包括基礎(chǔ)信息項(xiàng)、二級(jí)分組和沙盤信息，二級(jí)分組又包含沙盤和全景信息。每個(gè)分組中均包含用于表示整體平面結(jié)構(gòu)的分組沙盤信息，其中沙盤數(shù)據(jù)主要包括名稱、沙盤背景圖、熱點(diǎn)、狀態(tài)、樣式和平面相機(jī)。沙盤背景圖即平面結(jié)構(gòu)圖，在沙盤背景圖上按點(diǎn)位分布對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)用于展示各個(gè)虛擬場(chǎng)景的位置，點(diǎn)擊熱點(diǎn)則可實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的切換，狀態(tài)用于控制沙盤與熱點(diǎn)的展示行為，樣式用于個(gè)性化熱點(diǎn)的繪制，操作平面相機(jī)則可旋轉(zhuǎn)虛擬相機(jī)。全景包括基礎(chǔ)信息項(xiàng)、全景沙盤信息、興趣錨點(diǎn)、嵌入媒體內(nèi)容、相機(jī)控制、特效信息、背景解說以及全景素材信息。全景沙盤信息數(shù)據(jù)與分組沙盤一致，但全景沙盤具有更高的優(yōu)先級(jí)。興趣錨點(diǎn)數(shù)據(jù)通過標(biāo)注虛擬場(chǎng)景中的感興趣點(diǎn)位或關(guān)鍵點(diǎn)位來提升用戶的參與度，包括類型、樣式、行為、素材、名稱、尺寸以及承載內(nèi)容等信息，其中內(nèi)容包括各種媒體內(nèi)容和動(dòng)畫參數(shù)內(nèi)容，例如圖片、文字、音頻、視頻、地理位置、場(chǎng)景切換等。錨點(diǎn)類型可分為圖標(biāo)錨點(diǎn)、幾何錨點(diǎn)和個(gè)性化錨點(diǎn)，不同類型的錨點(diǎn)具有不同的素材資源，例如幾何錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)是一組幾何路徑數(shù)據(jù)，個(gè)性化描點(diǎn)則依據(jù)樣式及尺寸數(shù)據(jù)，并結(jié)合用戶行為數(shù)據(jù)和內(nèi)容數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化繪制，依據(jù)不同的數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)不同的內(nèi)容。嵌入媒體數(shù)據(jù)用于豐富虛擬場(chǎng)景實(shí)時(shí)展示的媒體內(nèi)容，包括類型、樣式、行為、素材、名稱、狀態(tài)、內(nèi)容以及動(dòng)畫等信息，其類型主要有圖片、視頻、文字、標(biāo)尺與遮罩（僅在極點(diǎn)方向上展示的圖片），結(jié)合素材資源實(shí)現(xiàn)不同媒體內(nèi)容的渲染。文字樣式、標(biāo)尺樣式、圖片/視頻樣式（顏色去除）等樣式數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)嵌入內(nèi)容的個(gè)性化繪制。狀態(tài)數(shù)據(jù)用于設(shè)置嵌入媒體內(nèi)容的展示行為，例如場(chǎng)景跟隨旋轉(zhuǎn)、固定水平垂直展示。行為數(shù)據(jù)與內(nèi)容數(shù)據(jù)用于處理用戶的點(diǎn)擊交互，動(dòng)畫數(shù)據(jù)則主要用于圖片內(nèi)容自動(dòng)或手動(dòng)切換。相機(jī)數(shù)據(jù)方便用戶控制虛擬相機(jī)以實(shí)現(xiàn)在不同視角下瀏覽虛擬場(chǎng)景，主要包括視角、范圍控制、行為動(dòng)畫等信息。其中視角數(shù)據(jù)表示進(jìn)入場(chǎng)景的初始視角，范圍控制用于控制虛擬相機(jī)的可視范圍，行為動(dòng)畫則包含小行星動(dòng)畫參數(shù)和自動(dòng)旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫參數(shù)。特效信息數(shù)據(jù)用于提升虛擬場(chǎng)景的真實(shí)感和趣味性，主要包括類型、位置、素材等信息。特效類型包括粒子動(dòng)畫和陽光透鏡特效，位置數(shù)據(jù)用于設(shè)置陽光特效的位置，素材資源則用于展示個(gè)性化的粒子效果。背景音樂/解說數(shù)據(jù)通過烘托虛擬場(chǎng)景氣氛從而提升用戶的沉浸感，包括類型、狀態(tài)、素材等信息。類型數(shù)據(jù)用以區(qū)分背景音樂和解說，狀態(tài)數(shù)據(jù)用于設(shè)置播放狀態(tài)，素材則是音合素材實(shí)現(xiàn)多形態(tài)的全景渲染。內(nèi)容資源目錄內(nèi)容描述文件以cmpt私有文件格式存儲(chǔ)，cmptcmptAPI供cmpt，視頻、音頻等靜態(tài)資源利用單獨(dú)文件服務(wù)器托管。家庭元宇宙交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案全景應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)和執(zhí)行流程全景應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)如圖4.5所示，家庭元宇宙全景應(yīng)用系統(tǒng)整體采用B/S架構(gòu)，在Web前端層面基于HTML和WebGL對(duì)整個(gè)應(yīng)用進(jìn)行渲染，通過開源框架搭建整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并采用Unity3D構(gòu)建客戶端應(yīng)用框架。圖4.5全景應(yīng)用系統(tǒng)框架全景應(yīng)用功能架構(gòu)圖4.6為全景應(yīng)用功能框架，功能架構(gòu)采用模塊化的方式最大限度地解耦合各個(gè)功能模塊，提高代碼復(fù)用性和可維護(hù)性。包括內(nèi)核數(shù)據(jù)模塊、場(chǎng)景管理模塊、全景生成模塊、錨點(diǎn)管理模塊、嵌入內(nèi)容模塊、自動(dòng)導(dǎo)覽功能模塊、相機(jī)控制模塊、特效模塊以及UI組件模塊九個(gè)功能模塊。圖4.6全景應(yīng)用功能架構(gòu)內(nèi)核數(shù)據(jù)模塊主要用于管理全景案例的原始數(shù)據(jù)，在全景應(yīng)用的創(chuàng)建過程中生成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)象，提供相關(guān)的對(duì)外接口，方便其他模塊獲取所需的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建、渲染、更新等功能。場(chǎng)景管理模塊主要用于管理場(chǎng)景對(duì)象，控制不同場(chǎng)景之間的切換。其中場(chǎng)景對(duì)象是渲染三維全景以及全景中其他展示內(nèi)容的媒介，包含主場(chǎng)景與待切換場(chǎng)景兩個(gè)場(chǎng)景對(duì)象，主場(chǎng)景始終通過前臺(tái)展示內(nèi)容，而待切換場(chǎng)景則在切換過程中渲染待展示的全景。該模塊可根據(jù)案例中的相關(guān)數(shù)據(jù)選取不同的場(chǎng)景切換策略實(shí)現(xiàn)全景場(chǎng)景的切換。全景生成模塊主要用于全景對(duì)象的創(chuàng)建，根據(jù)案例中全景數(shù)據(jù)的格式可分別創(chuàng)建盒模型全景、球模型全景、全景視頻對(duì)象，創(chuàng)建的全API（OpenGL、Vulkan、WebGL、DirectX、Metal）實(shí)現(xiàn)。錨點(diǎn)管理模塊用于錨點(diǎn)對(duì)象的創(chuàng)建，根據(jù)案例錨點(diǎn)數(shù)據(jù)的類型可分別創(chuàng)建圖標(biāo)錨點(diǎn)、個(gè)性化錨點(diǎn)以及幾何錨點(diǎn)。其中圖標(biāo)錨點(diǎn)與個(gè)性化錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)形式為圖片與文字，采用DOM渲染實(shí)現(xiàn)；幾何錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)形式是三維頂點(diǎn)與文字，采用通用圖形API結(jié)合DOM渲染方式實(shí)現(xiàn)，通用圖形API用于渲染三維頂點(diǎn)構(gòu)成的幾何圖形，DOM實(shí)現(xiàn)文字的渲染。嵌入內(nèi)容模塊用于創(chuàng)建嵌入內(nèi)容對(duì)象，包括圖片、視頻、文字、標(biāo)尺、掩膜對(duì)象，其中文字對(duì)象與個(gè)性化錨點(diǎn)類似采用DOM渲染方式實(shí)現(xiàn)，圖片、視頻、標(biāo)尺、掩膜則利用GPU繪制實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)導(dǎo)覽功能模塊與相機(jī)控制模塊作用的對(duì)象都是相機(jī)。其中自動(dòng)導(dǎo)覽功能模塊的作用是根據(jù)設(shè)置的點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)相機(jī)自動(dòng)瀏覽各個(gè)全景。相機(jī)控制模塊主要實(shí)現(xiàn)小行星效果、相機(jī)旋轉(zhuǎn)控制、相機(jī)FoV更改、自動(dòng)巡游與重力感應(yīng)功能。特效模塊為場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)粒子動(dòng)畫特效以及鏡頭光暈特效。粒子動(dòng)畫特效包括雨、雪、自定義圖片特效。UI組件模塊管理各個(gè)UI組件的創(chuàng)建，包括全景列表組件、全景視頻控制組件、沙盤組件、自動(dòng)導(dǎo)覽內(nèi)容組件、功能按鈕組件、內(nèi)容展示組件。全景應(yīng)用執(zhí)行流程4.7UIUI化，以便執(zhí)行后續(xù)的渲染以及交互操作；最后，讀入cmptcmptUI組件，同時(shí)利API圖4.7全景應(yīng)用執(zhí)行流程多形態(tài)全景應(yīng)用渲染方案全景內(nèi)容在游戲或影視動(dòng)畫中一般作為背景，提供烘托場(chǎng)景氣氛的作用，對(duì)其自身表現(xiàn)力要求不高，通常使用通用圖形API提供的CubeMap功能即可實(shí)現(xiàn)全景效果，但在交互操作性上受到一定限制。而VR全景漫游則是將全景展示作為主體，使用戶感受到身臨其境的效果。VR全景內(nèi)容展示在不同遠(yuǎn)近的視角下細(xì)節(jié)表現(xiàn)不同，視角較遠(yuǎn)時(shí)遠(yuǎn)端景物細(xì)節(jié)模糊，視角較近時(shí)遠(yuǎn)端景物細(xì)節(jié)清晰。為適配全景內(nèi)容遠(yuǎn)近切換的細(xì)節(jié)效果，本方案基于視野大小構(gòu)建FoV金字塔分層模型，不同大小的FoV對(duì)應(yīng)不同清晰度的全景圖片。同時(shí)，為優(yōu)化高分辨率圖片加載效率，自建切片分割式模型，將高分辨率圖片按照512×512的大小進(jìn)行分割，并建立高分辨分割圖片與場(chǎng)景模型分割面之間的映射關(guān)系。在繪制時(shí)通過瀏覽器的并行下載功能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景資源的快速加載，通過視錐體剔除、幾何數(shù)據(jù)合批繪制等實(shí)現(xiàn)全景的高性能繪制和流暢交互。盒模型全景渲染盒模型分別設(shè)置上（Face2）、下（Face3）、左（Face1）、右（Face0）、前（Face4）、后（Face5）六個(gè)面，每個(gè)面長(zhǎng)寬相同，且每個(gè)面右上角的uv坐標(biāo)系用于圖像采樣，主要用于對(duì)立方體全景圖進(jìn)行渲染。立方體全景圖由六張1：1的圖片構(gòu)成，與盒模型的六面一一對(duì)應(yīng)，首先在全景金字塔模型中選取當(dāng)前FoV下的圖像進(jìn)行切片處理，并對(duì)當(dāng)前FoV圖像對(duì)應(yīng)的幾何面片進(jìn)行網(wǎng)格切片，建立FoV圖像切片與每個(gè)網(wǎng)格切片的映射關(guān)系；然后依次遍歷網(wǎng)格切片，構(gòu)建用于通用圖形API渲染的標(biāo)準(zhǔn)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的圖像切片轉(zhuǎn)換為圖形API提供的紋理對(duì)象，實(shí)現(xiàn)每個(gè)面的全景渲染。當(dāng)FoV改變時(shí)，獲取全景金字塔中新層級(jí)的全景圖像，重新執(zhí)行切片過程構(gòu)建新的渲染數(shù)據(jù)。圖4.8盒模型全景渲染球模型全景渲染球模型主要用于球形全景圖的渲染，其特征是寬高比為2:1。首先獲取不同的FoV層級(jí)基于球模型切片的幾何數(shù)據(jù)。球體的分割通過經(jīng)度和緯度實(shí)現(xiàn)，每一個(gè)全景圖切片被映射到由經(jīng)緯度分割的幾何切片中，切片的頂點(diǎn)位置需要通過球坐標(biāo)計(jì)算，利用半徑、水平角以及垂直角計(jì)算最終的幾何頂點(diǎn)位置，將幾何切片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可渲染數(shù)據(jù)，全景圖切片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為紋理對(duì)象，實(shí)現(xiàn)球模型全景的渲染，在渲染過程中，相機(jī)視角始終位于球心處。圖4.9球模型全景渲染全景視頻渲染全景視頻可看作多張球形全景圖的集合，其寬高比為2:1，同樣采用球模型進(jìn)行渲染，無需對(duì)球模型與視頻進(jìn)行切片處理，一次性生成完整球體的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，綁定視頻資源，生成通用圖形API提供的紋理對(duì)象，將視頻數(shù)據(jù)寫入紋理緩沖區(qū)中，在運(yùn)行于GPU的著色程序中對(duì)視頻紋理進(jìn)行采樣，最終渲染到屏幕上。3全景渲染規(guī)范渲染數(shù)據(jù)組織規(guī)范全景渲染數(shù)據(jù)主要包括幾何頂點(diǎn)數(shù)據(jù)與紋理數(shù)據(jù)。對(duì)于全景場(chǎng)景中所有基于GPU繪制的幾何數(shù)據(jù)，采用如圖4.10的組織形式。圖4.10基于GPU繪制的幾何數(shù)據(jù)形式其中x、y、z表示頂點(diǎn)坐標(biāo)，用于幾何繪制；u、v表示紋理坐標(biāo)，用于紋理采樣；nx、ny、nz表示頂點(diǎn)法向，用于額外的光照計(jì)算；r、g、b表示頂點(diǎn)顏色，用于著色；textureId表示紋理單元，用于合批繪制。對(duì)于以三角圖元繪制的數(shù)據(jù)，頂點(diǎn)坐標(biāo)及紋理坐標(biāo)是必須的，其余數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行設(shè)置；對(duì)于以非三角圖元繪制的數(shù)據(jù)，頂點(diǎn)坐標(biāo)是必須的，其余數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行設(shè)置。全景渲染中原始紋理素材格式包括jpeg、png、bmp、gif、mp4、WebM、OggImage（jpeg、png、bmp），API2DgifgifImageAPI2D紋理數(shù)組對(duì)象進(jìn)行管理（texture2DArray）；視頻資源（mp4、WebM、Ogg）videoAPI2D紋理對(duì)象進(jìn)行資源管理。渲染管線規(guī)范通過如圖4.11、4.12所示的標(biāo)準(zhǔn)硬件渲染管線，可將上述資源數(shù)據(jù)渲染至屏幕。4.11web4.12家庭元宇宙終端交互協(xié)議智能電視憑借其優(yōu)質(zhì)的視聽體驗(yàn)以及能減少用戶長(zhǎng)時(shí)間佩戴VR頭顯的不適感等特點(diǎn)，有望成為家庭元宇宙的主要入口，但受限于傳統(tǒng)遙控器僅支持上下左右的按鍵操作，用戶在交互控制、文本輸入等方面體驗(yàn)欠佳。為提升智能電視、機(jī)頂盒等設(shè)備的元宇宙交互體驗(yàn)，基于移動(dòng)終端、手柄、可穿戴設(shè)備等智能硬件，通過Wi-Fi/藍(lán)牙/UWB等協(xié)議建立近距離通信，制定家庭元宇宙終端交互方案，解決家庭元宇宙應(yīng)用交互難的痛點(diǎn)問題。整體方案設(shè)計(jì)家庭元宇宙終端交互方案主要通過移動(dòng)終端設(shè)備控制電視大屏，構(gòu)建虛擬化控制終端以實(shí)現(xiàn)更加靈活的交互操作體驗(yàn)，并支持文本輸入、視野控制等功能。如圖4.13所示，交互方案基本架構(gòu)包括控制終端、交互協(xié)議和電視大屏端?？刂平K端為具有陀螺儀傳感器的手機(jī)、智能遙控器、手柄、可穿戴硬件等，用于發(fā)送陀螺儀數(shù)據(jù)和交互協(xié)議定義的操作指令。交互協(xié)議定義了控制終端與電視大屏端傳送數(shù)據(jù)和指令的方式，并通過Wi-Fi/藍(lán)牙/UWB等協(xié)議建立近距離通信實(shí)現(xiàn)信息傳遞。電視大屏端通過軟件適配的方式與控制終端建立通訊連接，處理交互協(xié)議中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭元宇宙內(nèi)容的交互控制。圖4.13交互方案基本架構(gòu)為減輕集成復(fù)雜性、增強(qiáng)可擴(kuò)展性，本方案可采用SDK的方式集成到電視大屏端運(yùn)行的單個(gè)應(yīng)用中，避免對(duì)電視端硬件或者系統(tǒng)層進(jìn)行集成，針對(duì)不同的應(yīng)用引擎可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的SDK實(shí)現(xiàn)。電視端應(yīng)用集成SDK后，采用本方案的所有控制終端均能與其建立連接并使用。同時(shí)可結(jié)合實(shí)際使用場(chǎng)景、業(yè)務(wù)權(quán)限或設(shè)備類型，選擇電視端是否與請(qǐng)求連接的控制終端設(shè)備建立連接。交互方案主要功能虛擬手柄在電視大屏端顯示的元宇宙場(chǎng)景中，基于控制終端的陀螺儀數(shù)據(jù)生成虛擬手柄，使其方向與控制終端保持一致。虛擬手柄可通過末端發(fā)出的射線與場(chǎng)景內(nèi)其他元素交互，通常情況下虛擬手柄應(yīng)具有確定和返回按鍵。額外功能按鈕，如音量控制或自定義按鍵可根據(jù)業(yè)務(wù)需求增加，手柄支持的各個(gè)按鍵通過控制終端實(shí)體/虛擬按鍵映射?；诳刂平K端的陀螺儀數(shù)據(jù)，虛擬手柄可以實(shí)現(xiàn)3DoF的運(yùn)動(dòng)追蹤，對(duì)于具備高性能陀螺儀的控制設(shè)備方案支持?jǐn)U展到6DoF，6DoF手柄可以追蹤用戶的位置和姿態(tài)，提供更加精準(zhǔn)和沉浸式的交互體驗(yàn)。視野控制家庭元宇宙應(yīng)用中，電視端可通過獲取控制終端的陀螺儀數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)視野控制，達(dá)到趨近于頭顯設(shè)備的便捷視野控制體驗(yàn)。視野控制功能需使用控制終端的陀螺儀數(shù)據(jù)，應(yīng)與虛擬手柄的操作有所區(qū)分。可設(shè)置視野控制操作按鈕，在控制終端長(zhǎng)按該按鈕時(shí)，電視端忽略虛擬手柄的顯示，將陀螺儀數(shù)據(jù)用于視野控制；當(dāng)該按鈕未被按下時(shí)，電視端視野固定并僅顯示虛擬手柄。由于視野控制按鈕僅需長(zhǎng)按，確認(rèn)按鈕僅需短按，因此兩個(gè)按鈕可在控制終端合并。與虛擬手柄類似，當(dāng)控制終端支持6DoF時(shí)，視野顯示功能也應(yīng)同時(shí)支持對(duì)視野位置和姿態(tài)的控制。虛擬遙控器對(duì)于具備多點(diǎn)觸控屏幕的移動(dòng)終端設(shè)備，可通過構(gòu)建虛擬遙控器實(shí)現(xiàn)與電視端的交互。遙控器作為傳統(tǒng)的電視控制方式，對(duì)電視端內(nèi)容具有較好的適配性。虛擬遙控器應(yīng)至少支持傳統(tǒng)遙控器的基礎(chǔ)按鈕（包括上下左右方位控制、確定、返回、音量控制、設(shè)置、功能鍵等），所有響應(yīng)均需與直接使用傳統(tǒng)遙控器保持一致，并可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景額外支持?jǐn)?shù)字鍵、功能鍵等。受硬件限制，非多點(diǎn)觸控屏幕的移動(dòng)控制終端無法實(shí)現(xiàn)虛擬按鍵，即無法支持虛擬遙控器功能。文本輸入用戶在電視端進(jìn)行文本輸入的操作較為困難，通過建立電視與移動(dòng)控制終端之間的文本輸入連接，能夠大幅提升用戶文本輸入的便捷度與效率。當(dāng)電視端需要輸入文本內(nèi)容時(shí)，首先通過交互協(xié)議與控制終端建立連接，控制終端在收到請(qǐng)求后彈出本地文本輸入框；然后用戶可在控制終端進(jìn)行輸入，并且輸入內(nèi)容將實(shí)時(shí)同步到電視端顯示；最后在控制終端輸入完成后，電視端將同步觸發(fā)大屏輸入完成事件。控制終端文本輸入僅可通過電視端觸發(fā)，并且電視端取消輸入時(shí)控制終端也將同步取消。由于文本輸入依賴于控制終端本身的文本輸入功能，對(duì)于不支持多點(diǎn)觸控屏幕的控制終端將無法支持該功能。擴(kuò)展邏輯控制除以上通用功能外，控制終端還應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求額外支持特定的控制邏輯和操作指令，因此在協(xié)議層需預(yù)留額外的指令發(fā)送功能，支持對(duì)特定控制邏輯和操作指令的傳輸。對(duì)于具備多點(diǎn)觸控屏幕的移動(dòng)終端設(shè)備，可在控制終端實(shí)現(xiàn)額外的UI界面，并通過自定義指令的方式將用戶行為發(fā)送至電視端，實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的多屏交互。對(duì)于不具備多點(diǎn)觸控屏幕的移動(dòng)終端設(shè)備，系統(tǒng)通過未占用的按鍵實(shí)現(xiàn)額外指令，并通過電視端實(shí)際運(yùn)行的元宇宙應(yīng)用響應(yīng)傳輸信息。交互方案關(guān)鍵環(huán)節(jié)建立近距離通信連接近距離通信連接由控制終端發(fā)起，電視端集成的SDK響應(yīng)終端請(qǐng)求。建立流程如圖4.14所示，電視端在收到連接建立請(qǐng)求后，將控制終端信息交由正在運(yùn)行的元宇宙應(yīng)用校驗(yàn)請(qǐng)求的合法性，合法性通過則建立連接，不同的通信協(xié)議在實(shí)際建立連接過程中可能存在細(xì)微差別。在無額外需求時(shí)，通常僅對(duì)連接設(shè)備的類型等信息進(jìn)行校驗(yàn)，若控制終端存在定制開發(fā)則可增加權(quán)限校驗(yàn)等安全校驗(yàn)環(huán)節(jié)。圖4.14近距離通信連接發(fā)送坐標(biāo)與指令控制終端與電視端發(fā)送的數(shù)據(jù)主要包括陀螺儀坐標(biāo)數(shù)據(jù)和指令數(shù)據(jù)