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游客在黑龍江哈爾濱冰雪元宇宙體驗中心體驗“雪地飛車”項目。 |
習近平總書記指出，要加快新能源、人工智能、生物制造、綠色低碳、量子計算等前沿技術研發和應用推廣，支持專精特新企業發展。
作為新一代信息技術的前沿方向、數字經濟的前沿領域，近年來，以AR（增強現實）、VR（虛擬現實）等為代表的XR（擴展現實）技術及相關產業方興未艾。當前我國的XR技術的現狀如何？在哪些新領域落地應用？發展前景如何？記者進行了采訪。
以虛擬現實、增強現實等為代表的擴展現實產業發展迅速
在虛擬電站中，通過AR將豐富的虛擬信息疊加在真實的設備上，幫助巡檢工人更高效地檢查設備狀態、識別設備故障；戴上VR眼鏡，就能和遠在另一個城市的好友遠程打一場乒乓球，擊拍、回拍，幾乎感受不到時延。
一般說來，擴展現實是一個綜合性的概念，指通過計算機技術和可穿戴設備產生的一個真實與虛擬組合、可人機交互的環境和其中的內容，包括VR、AR和MR（混合現實）。
VR、AR、MR雖然都為用戶提供虛擬體驗服務，但在技術上有一定差異：VR是利用計算機模擬創建一個三維空間的虛擬世界，提供視景和實體行為的系統仿真；AR可理解為“真實世界+數字化信息”，是一種將計算機構建的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景之上的技術；MR是指合并了現實和虛擬世界而產生的新的可視化環境，用戶可在其中與物理對象、數字對象共存，并實時互動。
就成熟度而言，當前以虛擬現實、增強現實等為代表的擴展現實產業發展迅速，技術、市場應用發展較快。其中，我國虛擬現實產業初步構建起以技術創新為基礎的生態體系，正邁入以產品升級和融合應用為主線的發展窗口期。數據顯示，2019年至2021年，我國虛擬現實市場規模從282.8億元增長至583.9億元，預計今年將突破1000億元。
記者在山東濰坊高新區元宇宙科創產業園看到，這里集聚了上百家從事硬件生產、軟件開發、內容制作的創新企業，產業生態圈逐漸形成。
園內的新科視典（山東）數字科技有限公司已開發多個基于虛擬現實技術打造的教育、文旅項目，把課堂、展廳“搬進”了虛擬現實空間。“過去，我們在互聯網上進行信息交互，更多是在個人電腦或移動端上，而虛擬現實等技術正給我們提供一個新的入口。”新科視典聯合創始人李強說，“擴展現實是高度多元化的新產業，硬件能力要提升，軟件和內容也需要提升，包括存儲、運算、網絡等，任何一個環節出現短板，都會影響用戶的整體體驗。”
“融合、交互、協同”是新一代信息技術發展的突出特點，也是帶動擴展現實相關產業飛躍的關鍵詞，既包括與互聯網、大數據、云計算、人工智能、5G的融合創新，也包括硬件、軟件、內容方面的協同創新。
“比如，VR在硬件、軟件、內容上是一種耦合共生、互相促進的關系。硬件技術和性能上的提升，會帶動軟件研發和內容制作上的高幀率、高清渲染、高沉浸度，給用戶更好的使用體驗；軟件、內容上的豐富和應用場景的拓展也有助于帶動行業發展，擴大硬件設備的市場需求，促進硬件技術的突破和提升。”智能穿戴設備企業PICO的消費市場負責人易煊說。
易煊說：“在技術特性上，VR需要通過計算機圖形學、人機交互、近眼顯示等多個技術領域的結合來實現，這就需要研發者深入了解這些技術，并在其中找到連接點和創新點。”
技術創新對擴展現實產業發展至關重要
走進位于山東省濰坊市的歌爾股份有限公司，光波導、折疊光路、自由曲面……搭載著各種聲、光、電新技術的VR、AR設備佩戴起來輕便舒適，顯示清晰。AR眼鏡可以使佩戴者同時看到物理世界與數字對象，需要新型的光學顯示技術。
“以光波導技術為例，要在一個外觀像普通眼鏡的鏡片上顯示圖像，需要在鏡片上做復雜的微納光學結構，通過光學技術把微型顯示屏的圖像信號傳導到人眼中來，這背后要利用光的衍射效應、納米壓印加工等非常復雜的原理和工藝，屬于高精尖的技術。” 歌爾股份產品經理李雙龍說。
一副與普通眼鏡重量差不多的AR眼鏡，需要用到非常多的減重和小型化技術。李雙龍介紹：“AR眼鏡是要長時間佩戴的，所以輕便、小巧是很重要的需求。以前用的大部分材料是塑膠、鎂合金，我們研發、應用了碳纖維材料和新型輕金屬材料，能夠減重30%以上；在縮小體積方面，用到了高度集成的系統級封裝技術，在集成復雜功能的同時，使體積更小。”
技術上的創新對于擴展現實產業發展至關重要。歌爾股份營銷副總裁常剛認為，VR、AR設備是多技術、多感知交互融合的系統性平臺產品，在光學、聲學、材料、封裝技術等方面都有很高的要求。近年來，以近眼顯示技術、關鍵器件制造為代表的技術突破，明顯改善了VR、AR設備佩戴的舒適性。壓縮屏幕到人臉距離的同時，能夠保持畫面、聲音的清晰度，提升了用戶體驗。
追蹤定位、感知交互等技術也是擴展現實產業突破的方向。“PICO在這些方面加大研發投入力度，取得了積極進展。在新產品中我們配置了毫米級精度和毫秒級延時的空間定位技術。后續還會在眼動追蹤、面部追蹤、自動瞳距調節等功能上有更進一步的升級。”易煊說。
“虛擬世界中，三維數據是最基礎的數據，就像搭積木一樣，沒有數據支撐，VR、AR等就會成為空中樓閣。”據景致三維元宇宙產業研究院負責人王文新介紹，擴展現實產業的發展，離不開基礎數據支撐，因此也需要全自動3D圖像采集便攜設備、快速低成本建模應用軟件等數據工具的創新研發。
融合應用的創新生態正在形成
截至2022年底，已有20多個省份發布虛擬現實產業相關建設規劃。近年來，各地各部門持續加強政策支持和規劃引領，工信部等先后出臺《關于加快推進虛擬現實產業發展的指導意見》《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026年）》等，助力相關產業快速發展。據賽迪研究院預測，2025年國內虛擬現實產業規模有望超2500億元。
一方面，VR、AR、MR等領域創新活躍；另一方面，更需要持續創新。聯想集團較早開始布局AR研發，并將虛實映射、虛實疊加、虛實聯動等技術應用于生產、維修等各個環節，提升產業智能化水平；浪潮集團2022年發布了服務于大規模、高復雜、高逼真數字場景協同創建的服務器……隨著企業創新主體的不斷發力，擴展現實產業發展的技術基礎日益夯實，融合應用的創新生態正在形成。
同心視界智能科技有限公司成立于2017年，布局研發量子點顯示材料，向產業鏈核心環節進軍。“量子點顯示材料主要應用于QLED顯示技術，將解決VR、AR顯示屏幕畫質不清晰、眩暈等問題。”公司總經理張培順說，“在高科技行業，競爭非常激烈，我們必須積極搶占技術制高點。”
技術是“虛擬”的，產業發展卻是實打實的。2023年2月，濰坊出臺《濰坊市打造元宇宙技術創新與產業之都行動計劃（2023—2026年）》，從產業技術攻關、產業鏈條延伸等五方面發力，推動產業鏈上下游協調發展，打造結構合理、生態完善的產業體系。
產學研用高效協同、大中小企業融通的創新體系在加快構建。在濰坊，已形成了以歌爾股份為“鏈主”企業，共達電聲、華光光電等為骨干的消費電子產業鏈、光電產品產業鏈。當地60所職業院校有近半開設了“元宇宙”相關專業，依托院校打造的山東省虛擬現實實訓基地每年培養相關人才1200余人。
《 人民日報 》（ 2023年03月27日 19 版） 本報記者 谷業凱
