5G大带宽对于VR与AR的作用价值是什么
5g来了，vr/ar概念似乎回暖了。投资、咨询、市场分析等领域里关注5g+vr/ar的人又多了起来。然而也有不少从业者认为5g+vr/ar纯属概念炒作，认为两者之间并没有一毛线关系，甚至大有谈5g就踢群的架势。
所以5g+vr/ar到底有没有真实的价值？在做了相关的研究后，我们认为：
1、5g的大带宽特性对于vr的价值是在线观看5k以上分辨率的全景视频，对于ar在现阶段价值不大。
2、5g低时延特性的价值是通过云游戏技术提升画质，同时帮助云游戏技术降低其“网络时延”，使得采用云游戏技术方案的vr/ar产品的“运动到成像时延”能够达到20毫秒的及格线以内（“网络时延”是“运动到成像时延”的组成部分）。
3、5g的低时延特性并无法直接帮助现在的vr/ar产品降低“运动到成像时延”。
下文我们将详细拆解5g与vr/ar的关系。
一、vr/ar如何接入5g网络？
要让5g发挥作用，先得让vr/ar连上5g网络。
我们先说vr。vr领域中最为主流的品类是vr一体机，即无需连接手机或pc，内置处理器，可以独立使用的vr产品。vr一体机使用的芯片组往往是手机3年前的配置，目前主流产品依然在使用高通骁龙821和835。这些芯片组不具备直接接入5g网络的能力。
其实不仅仅是vr，现存的各类其他硬件产品也都不支持5g，仅支持wi-fi或4g。
为了应对这一问题，出现了5g cpe这样的设备。它可以将5g信号转化为wi-fi信号，现存产品就可以通过wi-fi连到5g cpe，再连上5g网络了。
听起来这和千兆家庭宽带也没有什么区别嘛？从家庭的使用场景来看，确实如此，无论使用5g cpe还是千兆家庭宽带，vr一体机均为通过wi-fi进行连接，两者达到的下载速率也是相似的（千兆bps）。
同时，由于vr是全沉浸式的体验，绝大部分用户是在家里使用，对于移动性的需求较小，因此千兆家庭宽带能很好发挥作用，对于5g网络的需求则相对较小。
千兆家庭宽带和5g，在面对复杂的城乡基础设施环境时，都存在铺设网络的可行性、效率、成本等问题。所以，对于vr来说，关键是看5g cpe和千兆家庭宽带谁能更快更广的普及了。
对于ar来说，故事则有所不同。
目前国内做ar眼镜的整体思路是，让ar眼镜通过有线方式连接到手机上（displayport over type-c），ar眼镜仅仅作为显示单元，运算和电池都是用的手机，以此来降低眼镜的重量，提升佩戴舒适性（虽然现在的技术距离全天舒适佩戴还有很远的距离）。
因此ar眼镜是否能连上5g网络，主要得看它连接的手机是否支持5g。目前已经能看到，多家手机厂商放出了5g实测视频，相信5g手机的面世也将很快发生。相比vr，ar眼镜能够相对轻松的搭上5g手机这趟顺风车。
好，现在连上5g了，now what?
5g有三大特性：大带宽、超低时延与高可靠性、大规模连接。其中前两者是与vr/ar息息相关的，我们接下来分别进行讨论。
二、5g大带宽对于vr/ar的作用
5g大带宽对于vr的作用在于提升全景视频的分辨率和码率，从而达到更好的观看体验。
虽然目前的vr设备都可以观看全景视频，但是分辨率和码率往往达不到及格线，看起来感觉糊成一锅粥，这是一个普遍的问题。
我们来看看及格线的要求是什么。
在看视频的时候，我们希望视频的分辨率与屏幕的分辨率保持一致，以达到最好的效果。比如用1080p的电脑屏幕看1080p的视频，是最佳体验。
vr头显的视场角一般是110°左右，全景视频是一个360°的球体，相当于vr头显视场角的3倍多。vr头显屏幕分辨率一般为2k或4k，因此全景视频的最佳分辨率也是其3倍多，即8k或12k。
只有达到这样的分辨率才能有优秀的观影体验，然而这样的分辨率对于宽带速率要求是极高的。
现在主流视频平台的1080p视频，码率大约在1~2mbps。比如爱奇艺的《海王》全长2.17小时，1080p视频文件大小为1.58gb，码率约为1.6mbps。我国平均的网速速率远高于这一码率，所以一般情况下，你看1080p视频没有任何问题。
而vr全景视频的码率则要高了一个数量级。以行业标杆的oculus studios出品的《henry》为例，其片长为8分42秒，分辨率为5k，文件大小为1.3gb，码率约为20.8mbps。这已经接近我国平均网速速率，大量用户会无法流畅地在线观看，必须要下载下来看才行。
这就有点像15年前，大家看视频都得先通过bt或电驴下载下来一样。现在你要看一个超高清的、高码率的优质vr全景视频，也需要先下载下来，才能保证最好的观影体验。
5g和千兆家庭宽带，使得网络速率提升到1000mbps左右，让在线观看20mbps的全景视频成为可能，大家观看vr全景视频就和现在爱奇艺1080p视频的体验一样了。
除了视频之外，vr云游戏同样需要大带宽。vr云游戏其实也是一个全景视频流，也是360°的，因此也需要上述相同的分辨率和码率，才能达到最佳的体验效果。
对于ar来说，5g的大带宽有什么作用？
当前行业所畅想的ar眼镜应用场景主要分为两类：
第一类是手机的大屏化：将手机操作系统变成一个大屏的、多窗口的体验。
手机的大屏化场景所需的网络带宽与现有手机和pc无差异，5g无法提供额外的附加价值。
第二类是原生ar体验：即利用计算机视觉识别现实中的场景，将虚拟信息有机的叠加到现实的场景中。
原生ar体验往往是基于3d图形的，5g大带宽的作用主要是提升3d模型的实时加载速度，让3d模型无需提前下载到本地，只有需要用到的时候再从云端进行加载，减少包体大小（注意，这并不是云游戏的技术方案）。
然而3d图形加载速度这个改善的价值十分微小。受限于移动设备的算力，3d模型文件体积并不大，而且大部分应用场景对于实时加载的需求也并不强烈。
只有等到对3d模型的精度需求极高、对3d模型实时加载的需求很强的情况下，5g才有其发挥的价值。目前能看到这样的场景就是vr/ar telepresence（又称vr/ar holoportation），即将人体进行3d重建或体量捕捉（volumetric capture）后，远程进行近似于面对面一般的vr/ar通信。不过这样的技术还处于实验室阶段，距离消费市场还很遥远。
另外，由于ar眼镜并不适合观看全景视频，因此5g的大带宽也无用武之地。
三、5g低时延对于vr/ar的作用
一提到5g低时延对于vr/ar的作用，你能在各种媒体上看到类似“5g降低vr/ar时延，解决vr/ar眩晕感”这样的说法。
这是一个巨大的误区。5g对于降低vr/ar时延没有任何的作用。
要讲清楚这个问题，我们先来看什么是vr/ar时延。vr/ar时延又称为运动到成像时延（motion-to-photon latency），是指从imu或视觉传感器检测头部/手部的运动，到图像引擎渲染出对应的新画面并显示到屏幕上，这样一个链路的时延。
主流的vr头显均已在本地做到了20毫秒以内的运动到成像时延，整个链路都是在本地设备上完成的，并不需要连网。20毫秒是一个人类感知的黄金分割线，时延低于20毫秒，我们就感觉不到了。我们测试过一些2018年的产品，时延已经达到了10毫秒左右。
有人可能要说了，那既然已经做到20毫秒以内了，为什么我玩vr还会眩晕？
那是因为导致vr眩晕的因素不止是时延，而是共有三个：时延、光学参数、内容舒适度。目前的技术已经解决了时延和光学参数的问题，但是在内容设计上带来的眩晕感是无解的，vr游戏和体验中的剧烈运动和快速移动依然可能会让你眩晕。这完全取决于你对晕动症的耐受程度，每个人都有所不同。
这也是为什么全球最好的vr品牌oculus在2014年解决了时延和光学参数的问题之后，还对其内容进行了舒适度评级，让用户根据自己的耐受度选择适合自己的vr体验。
我们说回5g。再重复一遍，5g对于降低现有vr/ar产品的运动到成像时延没有任何作用。
假设非要在这个链路上加入5g，反而只会增加整个链路的时延。比如，如果将图像引擎渲染这一步放在云端来做，也就是云游戏的做法，那么就会引入5g上下行带来额外的时延。5g的理论时延是1毫秒，那么整体链路时延就会变成20毫秒 + 1毫秒 = 21毫秒。如果5g实际时延相比理论的1毫秒高出许多，比如10毫秒，那么整个链路的时延就是20毫秒 + 10毫秒 = 30毫秒。这就会超出了20毫秒的基准线，反而会给用户带来眩晕感。
5g低时延的特征对于vr/ar的作用并不是降低时延，而是通过云游戏的技术方案提高画质，并降低云游戏技术中的网络时延。
无论是vr一体机，还是连接手机的ar眼镜，都是运行在移动端上，主要是高通骁龙系列。相比pc的cpu和gpu而言，移动端的3d图形性能还是有数量级上的差异。vr/ar强调的是沉浸感，对于画质的要求很高，最极致的vr体验需要强劲的高端pc来承载。
下面是vr游戏《robo recall》在oculus quest（移动芯片）和oculus rift（pc端）上运行的画面对比。我个人做了对比测试，感官上的差异会比大家看图片来得还要显著。
5g可以将3d图形运算放到云端，也就是云游戏的技术路线。这样就可以利用云端强劲的pc级cpu和gpu来进行3d图形运算，再以视频流的形式传回本地的vr/ar设备上，让移动芯片的vr/ar设备也能显示出最顶级的画质。
然而，云游戏的技术方案对于vr/ar来说，最大的挑战在于网络时延。如果采用了云游戏的技术方案，那么网络时延就变成了运动到成像时延的一部分，网络时延会增加整体的运动到成像时延。从目前的数据来看，网络时延是整个链路中最长的部分，也是尚未解决的部分。
目前基于家庭宽带的情况，云游戏的时延约在150毫秒左右。比如，google的云游戏服务stadia，经digital foundry初步测试，时延在166毫秒。
如果把这样的技术方案搬到vr/ar上来，那一定会让用户晕到天昏地暗。
这个时候5g低时延的价值就来了，如果5g真的能够达到标准中的1毫秒时延，那么基于5g的vr/ar云游戏方案就能够达到合格的用户体验。如果真能做到，这会是vr/ar成为消费市场主流产品的重要基础设施。
那么问题来了，5g实际上到底能做到多低的时延，什么时候能做到这样低的时延。这才是关键。
再次来总结一下。我们认为：
1. 连接5g网络的方式，vr主要将会通过5g cpe，ar主要将会通过5g手机。
2. 5g的大带宽特性对于vr的价值是在线观看5k以上分辨率的大码率全景视频，对于ar在现阶段价值不大。
3. 5g的低时延特性并无法帮助现在的vr/ar产品降低“运动到成像时延”，它的价值是通过云游戏技术提升画质，同时帮助云游戏技术降低其“网络时延”（“网络时延”是“运动到成像时延”的组成部分），使得采用云游戏技术方案的vr/ar产品的“运动到成像时延”能够达到20毫秒的及格线以内。
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所以5g+vr/ar到底有没有真实的价值？在做了相关的研究后，我们认为：
1、5g的大带宽特性对于vr的价值是在线观看5k以上分辨率的全景视频，对于ar在现阶段价值不大。
2、5g低时延特性的价值是通过云游戏技术提升画质，同时帮助云游戏技术降低其“网络时延”，使得采用云游戏技术方案的vr/ar产品的“运动到成像时延”能够达到20毫秒的及格线以内（“网络时延”是“运动到成像时延”的组成部分）。
3、5g的低时延特性并无法直接帮助现在的vr/ar产品降低“运动到成像时延”。
下文我们将详细拆解5g与vr/ar的关系。
一、vr/ar如何接入5g网络？
要让5g发挥作用，先得让vr/ar连上5g网络。
我们先说vr。vr领域中最为主流的品类是vr一体机，即无需连接手机或pc，内置处理器，可以独立使用的vr产品。vr一体机使用的芯片组往往是手机3年前的配置，目前主流产品依然在使用高通骁龙821和835。这些芯片组不具备直接接入5g网络的能力。
其实不仅仅是vr，现存的各类其他硬件产品也都不支持5g，仅支持wi-fi或4g。
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同时，由于vr是全沉浸式的体验，绝大部分用户是在家里使用，对于移动性的需求较小，因此千兆家庭宽带能很好发挥作用，对于5g网络的需求则相对较小。
千兆家庭宽带和5g，在面对复杂的城乡基础设施环境时，都存在铺设网络的可行性、效率、成本等问题。所以，对于vr来说，关键是看5g cpe和千兆家庭宽带谁能更快更广的普及了。
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因此ar眼镜是否能连上5g网络，主要得看它连接的手机是否支持5g。目前已经能看到，多家手机厂商放出了5g实测视频，相信5g手机的面世也将很快发生。相比vr，ar眼镜能够相对轻松的搭上5g手机这趟顺风车。
好，现在连上5g了，now what?
5g有三大特性：大带宽、超低时延与高可靠性、大规模连接。其中前两者是与vr/ar息息相关的，我们接下来分别进行讨论。
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5g大带宽对于vr的作用在于提升全景视频的分辨率和码率，从而达到更好的观看体验。
虽然目前的vr设备都可以观看全景视频，但是分辨率和码率往往达不到及格线，看起来感觉糊成一锅粥，这是一个普遍的问题。
我们来看看及格线的要求是什么。
在看视频的时候，我们希望视频的分辨率与屏幕的分辨率保持一致，以达到最好的效果。比如用1080p的电脑屏幕看1080p的视频，是最佳体验。
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第一类是手机的大屏化：将手机操作系统变成一个大屏的、多窗口的体验。
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第二类是原生ar体验：即利用计算机视觉识别现实中的场景，将虚拟信息有机的叠加到现实的场景中。
原生ar体验往往是基于3d图形的，5g大带宽的作用主要是提升3d模型的实时加载速度，让3d模型无需提前下载到本地，只有需要用到的时候再从云端进行加载，减少包体大小（注意，这并不是云游戏的技术方案）。
然而3d图形加载速度这个改善的价值十分微小。受限于移动设备的算力，3d模型文件体积并不大，而且大部分应用场景对于实时加载的需求也并不强烈。
只有等到对3d模型的精度需求极高、对3d模型实时加载的需求很强的情况下，5g才有其发挥的价值。目前能看到这样的场景就是vr/ar telepresence（又称vr/ar holoportation），即将人体进行3d重建或体量捕捉（volumetric capture）后，远程进行近似于面对面一般的vr/ar通信。不过这样的技术还处于实验室阶段，距离消费市场还很遥远。
另外，由于ar眼镜并不适合观看全景视频，因此5g的大带宽也无用武之地。
三、5g低时延对于vr/ar的作用
一提到5g低时延对于vr/ar的作用，你能在各种媒体上看到类似“5g降低vr/ar时延，解决vr/ar眩晕感”这样的说法。
这是一个巨大的误区。5g对于降低vr/ar时延没有任何的作用。
要讲清楚这个问题，我们先来看什么是vr/ar时延。vr/ar时延又称为运动到成像时延（motion-to-photon latency），是指从imu或视觉传感器检测头部/手部的运动，到图像引擎渲染出对应的新画面并显示到屏幕上，这样一个链路的时延。
主流的vr头显均已在本地做到了20毫秒以内的运动到成像时延，整个链路都是在本地设备上完成的，并不需要连网。20毫秒是一个人类感知的黄金分割线，时延低于20毫秒，我们就感觉不到了。我们测试过一些2018年的产品，时延已经达到了10毫秒左右。
有人可能要说了，那既然已经做到20毫秒以内了，为什么我玩vr还会眩晕？
那是因为导致vr眩晕的因素不止是时延，而是共有三个：时延、光学参数、内容舒适度。目前的技术已经解决了时延和光学参数的问题，但是在内容设计上带来的眩晕感是无解的，vr游戏和体验中的剧烈运动和快速移动依然可能会让你眩晕。这完全取决于你对晕动症的耐受程度，每个人都有所不同。
这也是为什么全球最好的vr品牌oculus在2014年解决了时延和光学参数的问题之后，还对其内容进行了舒适度评级，让用户根据自己的耐受度选择适合自己的vr体验。
我们说回5g。再重复一遍，5g对于降低现有vr/ar产品的运动到成像时延没有任何作用。
假设非要在这个链路上加入5g，反而只会增加整个链路的时延。比如，如果将图像引擎渲染这一步放在云端来做，也就是云游戏的做法，那么就会引入5g上下行带来额外的时延。5g的理论时延是1毫秒，那么整体链路时延就会变成20毫秒 + 1毫秒 = 21毫秒。如果5g实际时延相比理论的1毫秒高出许多，比如10毫秒，那么整个链路的时延就是20毫秒 + 10毫秒 = 30毫秒。这就会超出了20毫秒的基准线，反而会给用户带来眩晕感。
5g低时延的特征对于vr/ar的作用并不是降低时延，而是通过云游戏的技术方案提高画质，并降低云游戏技术中的网络时延。
无论是vr一体机，还是连接手机的ar眼镜，都是运行在移动端上，主要是高通骁龙系列。相比pc的cpu和gpu而言，移动端的3d图形性能还是有数量级上的差异。vr/ar强调的是沉浸感，对于画质的要求很高，最极致的vr体验需要强劲的高端pc来承载。
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5g可以将3d图形运算放到云端，也就是云游戏的技术路线。这样就可以利用云端强劲的pc级cpu和gpu来进行3d图形运算，再以视频流的形式传回本地的vr/ar设备上，让移动芯片的vr/ar设备也能显示出最顶级的画质。
然而，云游戏的技术方案对于vr/ar来说，最大的挑战在于网络时延。如果采用了云游戏的技术方案，那么网络时延就变成了运动到成像时延的一部分，网络时延会增加整体的运动到成像时延。从目前的数据来看，网络时延是整个链路中最长的部分，也是尚未解决的部分。
目前基于家庭宽带的情况，云游戏的时延约在150毫秒左右。比如，google的云游戏服务stadia，经digital foundry初步测试，时延在166毫秒。
如果把这样的技术方案搬到vr/ar上来，那一定会让用户晕到天昏地暗。
这个时候5g低时延的价值就来了，如果5g真的能够达到标准中的1毫秒时延，那么基于5g的vr/ar云游戏方案就能够达到合格的用户体验。如果真能做到，这会是vr/ar成为消费市场主流产品的重要基础设施。
那么问题来了，5g实际上到底能做到多低的时延，什么时候能做到这样低的时延。这才是关键。
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1. 连接5g网络的方式，vr主要将会通过5g cpe，ar主要将会通过5g手机。
2. 5g的大带宽特性对于vr的价值是在线观看5k以上分辨率的大码率全景视频，对于ar在现阶段价值不大。
3. 5g的低时延特性并无法帮助现在的vr/ar产品降低“运动到成像时延”，它的价值是通过云游戏技术提升画质，同时帮助云游戏技术降低其“网络时延”（“网络时延”是“运动到成像时延”的组成部分），使得采用云游戏技术方案的vr/ar产品的“运动到成像时延”能够达到20毫秒的及格线以内。
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