侯文軍,白冰,楊本植
6G網(wǎng)絡(luò)下的全息技術(shù)發(fā)展及業(yè)務(wù)趨勢
侯文軍1,白冰1,楊本植2
(1. 北京郵電大學(xué),北京 100876;2. 中國移動通信有限公司研究院,北京 100053)
6G的研究已經(jīng)在全球范圍內(nèi)展開,聚焦于6G網(wǎng)絡(luò)下全息交互類業(yè)務(wù),通過研究全息交互類場景和業(yè)務(wù),分析了對未來網(wǎng)絡(luò)性能的要求,進(jìn)而為6G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)研究和技術(shù)演進(jìn)提供業(yè)務(wù)需求方面的基礎(chǔ)。研究了全息技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀、全息通信與全息交互類場景以及場景業(yè)務(wù)的技術(shù)指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)性能需求。定義了全息技術(shù)的發(fā)展階段、發(fā)展成熟度、5G下的全息產(chǎn)業(yè)鏈、全息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域分布。構(gòu)建了全息類場景池、場景特征,并基于特征形成六大類應(yīng)用場景。通過技術(shù)指標(biāo)測算,提出了全息人像傳輸?shù)膸捫阅芤蟆?/p>
6G;全息交互;全息通信;場景挖掘;業(yè)務(wù)趨勢
6G的服務(wù)對象將從物理世界的人、機(jī)、物拓展至虛擬世界的“境”,滿足人類精神和物質(zhì)的全方位需求。全息交互將是實(shí)現(xiàn)“境”體驗(yàn)的一種典型方式,將是未來6G網(wǎng)絡(luò)的核心應(yīng)用之一。劉光毅等[1]和中國信息通信研究院發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》[2]都提到,6G將會是一個空天地海一體化的網(wǎng)絡(luò)布局,在6G時代,通信業(yè)務(wù)模式、交互方式和體驗(yàn)都將有巨大的變化,許多現(xiàn)有業(yè)務(wù)也會在6G時代發(fā)生轉(zhuǎn)變,如全息會議、全息智能制造、全息地圖、全息手術(shù)等,6G時代的業(yè)務(wù)形態(tài)如圖1所示。同時也會誕生全新的業(yè)務(wù),如全息車內(nèi)演唱會,如圖2所示。這些變化對未來網(wǎng)絡(luò)有著新的要求,同時也會帶來新的業(yè)務(wù)發(fā)展契機(jī),可以說抓住了業(yè)務(wù)就是抓住了6G。
圖1 6G時代的業(yè)務(wù)形態(tài)
圖2 全息車內(nèi)演唱會場景
為研究6G網(wǎng)絡(luò)下全息交互類業(yè)務(wù)需求,第一步需要進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)跟蹤研究,包含全息顯示技術(shù)及其相關(guān)的智能技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)等方面,分析其主要應(yīng)用領(lǐng)域,收集資料建立相關(guān)技術(shù)研究智庫;同步進(jìn)行文獻(xiàn)分析,梳理生成發(fā)展脈絡(luò),進(jìn)行發(fā)展成熟度評價,繪制技術(shù)發(fā)展路線圖;開展全息技術(shù)市場、全息技術(shù)產(chǎn)品類型及應(yīng)用領(lǐng)域分析,研究當(dāng)下的技術(shù)熱點(diǎn)并預(yù)測未來10~20年的全息技術(shù)及其他相關(guān)新技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用趨勢。第二步挖掘全息技術(shù)與相關(guān)新型交互技術(shù)的應(yīng)用場景,研究用戶需求,提出未來場景涉及的關(guān)鍵影響因素,定義用戶畫像,進(jìn)行場景需求細(xì)分,建立技術(shù)與需求之間的映射關(guān)系,給出應(yīng)用場景分類及對應(yīng)類別特征。第三步針對上一步產(chǎn)出的場景池,選取全息交互的典型應(yīng)用場景,設(shè)計(jì)用例,從技術(shù)推演功能和人機(jī)環(huán)拆分兩個角度共同探索業(yè)務(wù)模型的建立,并設(shè)計(jì)全息顯示及多模態(tài)交互劇本,完成業(yè)務(wù)仿真原型。最后一步以應(yīng)用模型為基礎(chǔ),梳理分析典型業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù),提出全息技術(shù)和交互技術(shù)的核心技術(shù)指標(biāo),進(jìn)而測算出業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通信性能需求。整體研究路線如圖3所示。
圖3 整體研究路線
全息顯示的概念,受到科幻電影和媒體/商業(yè)報(bào)道的影響,逐漸偏離了物理上嚴(yán)謹(jǐn)定義的全息,相比于光學(xué)全息對物體物光波和參考光波疊加干涉記錄信息并重現(xiàn)的過程,現(xiàn)在的全息多指一種三維(3D)立體視覺的效果,其發(fā)展經(jīng)歷了以下3個階段。
● 雙目立體,根據(jù)人左、右眼看到的畫面不同,在生理上進(jìn)行立體視覺的拼合形成的效果。
● 運(yùn)動視差,多視點(diǎn)的雙目立體,人眼可以在不同的視點(diǎn)處觀察,可以得到畫面中內(nèi)容的不同角度的圖像,讓人產(chǎn)生更加明顯的立體視覺。
● 模糊聚焦,結(jié)合了光場技術(shù),從更多的視點(diǎn)處,由相機(jī)陣列集中采集,并依據(jù)光路可逆性進(jìn)行多角度重現(xiàn)。
以上3個階段,雙目立體與運(yùn)動視差均完成的是2D呈現(xiàn)的立體視覺,而光場呈現(xiàn)的是3D的效果。全息技術(shù)發(fā)展階段如圖4所示。
圖4 全息技術(shù)發(fā)展階段
對于2D全息,實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法比較多,按照原理將其分為3類:第一類是作為立體空間中的承接屏幕,屬于投影膜類型,常見的有旋轉(zhuǎn)扇葉屏、霧屏、投影儀等;第二類是作為空間中成像的折射板,通常由半反半透的板子組成,比較代表性的是ASKA3D板;第三類是在2D顯示器上添加立體光柵(狹縫光柵或柱透鏡光柵)的光柵顯示器,它能夠完成多視點(diǎn)運(yùn)動視差的立體呈現(xiàn)。3D全息常見的技術(shù)手段有點(diǎn)云和光場兩種,這兩種技術(shù)區(qū)別于2D全息的地方在于真正采集并重現(xiàn)了物體的三維信息,相比于2D全息利用人眼的視差及大腦合成立體視覺,信息要豐富很多。從技術(shù)原理和視覺效果來評估,光場重構(gòu)技術(shù)是最接近理想3D顯示的技術(shù)。
通過爬蟲獲取全息技術(shù)的文獻(xiàn)與專利數(shù)據(jù),由CiteSpace分析得出研究熱點(diǎn)、演進(jìn)路徑及技術(shù)布局,并通過擬合Gartner曲線挖掘技術(shù)發(fā)展?jié)撛谝?guī)律、瓶頸。全息技術(shù)發(fā)展過程曲線如圖5所示,理想全息(真全息)的發(fā)展歷史比較久,從1947年Garbo發(fā)明全息術(shù)以來,經(jīng)歷了3個階段——傳統(tǒng)光學(xué)全息、數(shù)字全息和計(jì)算全息。文獻(xiàn)記載和數(shù)據(jù)顯示,全息術(shù)的概念被提出后,很快便達(dá)到了研究熱度高峰,并在Goodman提出數(shù)字全息概念時達(dá)到頂峰,由于數(shù)字全息采用CCD等電荷耦合設(shè)備替代了傳統(tǒng)的化學(xué)底板,它的提出實(shí)現(xiàn)了全息術(shù)由光學(xué)到電子技術(shù)的跨越。但是很快數(shù)字全息的發(fā)展限制便被發(fā)現(xiàn)了——算力、算法及設(shè)備的不支持,于是全息技術(shù)的研究熱度發(fā)生了大幅下降。到達(dá)谷底之后,由于數(shù)碼相機(jī)的普及和21世紀(jì)初期計(jì)算機(jī)技術(shù)的大發(fā)展,數(shù)字全息的思想與計(jì)算機(jī)模擬/建模的方法相結(jié)合,產(chǎn)生了計(jì)算全息的分支領(lǐng)域,它不僅可以完成對現(xiàn)實(shí)物體的光場建模,還可以完成虛擬模型的全息顯示,因此全息技術(shù)的研究熱度正在穩(wěn)步上升,從科研成果數(shù)量和主題分布來看,現(xiàn)如今的計(jì)算全息研究熱點(diǎn)集中在5個方面:計(jì)算全息實(shí)時顯示技術(shù)[3-4]、彩色全息術(shù)[5-6]、計(jì)算全息編碼技術(shù)[7]、計(jì)算全息光學(xué)加密技術(shù)[8-9]和動態(tài)計(jì)算全息圖制作技術(shù)[10]。
從以上的研究分析可以總結(jié)出:全息技術(shù)的發(fā)展是一個提出需求、解決算力算法條件、再提出新需求、再解決算力算法的交替上升的過程?,F(xiàn)階段,計(jì)算全息是前沿的技術(shù)階段,它所面臨的技術(shù)瓶頸在于計(jì)算全息圖的制作需要龐大的算力支撐,并且計(jì)算全息圖的算法效率也相對較低。從計(jì)算全息的研究主題來看,它正在從基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)設(shè)施向著算法、數(shù)據(jù)和應(yīng)用場景演化。從技術(shù)形式上看,理想全息交互與VR的主要區(qū)別在于裸眼、不借助頭戴設(shè)備[11],與AR的區(qū)別在于成像為真實(shí)的3D空氣成像,不是呈在屏幕中的虛擬像。但是受限于技術(shù)水平與人們對全息概念的刻板印象,將VR/AR歸到類全息范疇中。
圖5 全息技術(shù)發(fā)展過程曲線
全息技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用一直在加速滲透,本文結(jié)合相關(guān)行業(yè)報(bào)告數(shù)據(jù),分析了全息行業(yè)市場格局、市場規(guī)模及市場走向,基于爬蟲獲取領(lǐng)域內(nèi)企業(yè)信息并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫,利用數(shù)據(jù)挖掘算法進(jìn)行聚類,得出各類職能定位進(jìn)而提出類全息技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)下的產(chǎn)業(yè)鏈,為6G網(wǎng)絡(luò)下的全息業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)骨架,并基于后續(xù)場景挖掘的研究對其進(jìn)行重塑,為未來6G網(wǎng)絡(luò)下新型業(yè)務(wù)趨勢的研究和業(yè)務(wù)模型的提出做儲備。對全息產(chǎn)業(yè)鏈的研究過程分為3個階段,包括前期的市場分析、中期的數(shù)據(jù)收集以及后期的數(shù)據(jù)分析。產(chǎn)出了一個全息企業(yè)信息的數(shù)據(jù)庫,基于該數(shù)據(jù)庫最后得出了全息產(chǎn)業(yè)鏈研究架構(gòu),研究過程如圖6所示。
最終形成的全息產(chǎn)業(yè)鏈研究架構(gòu)如圖7所示。產(chǎn)業(yè)鏈的上游部分包含零件商、材料商、服務(wù)器商、芯片商,上游的職能在于為中、下游企業(yè)提供需要的云計(jì)算、云服務(wù)器、硬件設(shè)備、芯片、電路元件、光學(xué)器材、有機(jī)材料、信號處理設(shè)備和專業(yè)儀器(鏡頭、投影幕等服務(wù)、材料、零件和設(shè)備)。中游的部分包含內(nèi)容設(shè)計(jì)商、集成服務(wù)商和整機(jī)產(chǎn)品商,依據(jù)實(shí)際場景中的需求,在上游技術(shù)與服務(wù)的支持下,提供整機(jī)產(chǎn)品銷售、全息全鏈路服務(wù)和全息產(chǎn)品內(nèi)容設(shè)計(jì)、建模與呈現(xiàn)等多種類型的服務(wù)。下游包含空氣成像類產(chǎn)品、立體眼鏡類產(chǎn)品、3D屏顯類產(chǎn)品等的產(chǎn)品層。
圖6 全息產(chǎn)業(yè)鏈研究過程
圖7 全息產(chǎn)業(yè)鏈研究架構(gòu)
在完成全息類業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域研究后,可以發(fā)現(xiàn)全息類產(chǎn)業(yè)鏈具有規(guī)模龐大、職能完整、結(jié)構(gòu)多樣、涉足領(lǐng)域廣泛的特點(diǎn)。同時全息產(chǎn)業(yè)鏈也存在諸多挑戰(zhàn),包括行業(yè)生態(tài)起步較晚、不夠成熟、高精尖技術(shù)廠商較少、應(yīng)用場景豐富度不足、平臺遷移成本較高、消費(fèi)水平居高不下。
在產(chǎn)業(yè)鏈分析中,本文構(gòu)建了全息類業(yè)務(wù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫,采用層次分析法、灰度關(guān)聯(lián)法及集對分析法建立應(yīng)用成熟度分析指標(biāo)體系,應(yīng)用到基于國民經(jīng)濟(jì)分類表格的行業(yè)劃分結(jié)構(gòu)中,計(jì)算出全息技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用成熟度,研究發(fā)現(xiàn),全息應(yīng)用較為成熟的領(lǐng)域有服務(wù)與銷售、游戲、影院、新聞與舞美、教育、駕駛、文化和體育。由于這些行業(yè)與生活、娛樂方面息息相關(guān),應(yīng)用較為直接,因此發(fā)展迅猛且發(fā)展日趨成熟。全息技術(shù)在以上領(lǐng)域的用途主要有兩點(diǎn):一是輔助展示,例如通過全息技術(shù)展示商品廣告,讓消費(fèi)者更加清晰地了解產(chǎn)品,激發(fā)購買欲;二是增強(qiáng)真實(shí)感,例如立體影院為觀眾營造身臨其境的觀影體驗(yàn)。全息技術(shù)在這些領(lǐng)域應(yīng)用的同時,為了提升用戶的沉浸感,也融合多種交互技術(shù)在內(nèi),例如語音、體感等交互方式,更凸顯智能化效果。但是,在部分專業(yè)、科技要求高的領(lǐng)域,例如農(nóng)林牧漁、采礦、醫(yī)療衛(wèi)生等方面,全息技術(shù)應(yīng)用較少,還處在探索和發(fā)展期。全息應(yīng)用領(lǐng)域成熟度分析如圖8所示。
圖8 全息應(yīng)用領(lǐng)域成熟度分析
基于對全息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀的研究結(jié)果,探索未來6G網(wǎng)絡(luò)下全息通信與全息交互類業(yè)務(wù)的場景特征,結(jié)合6G的技術(shù)特征,如更大帶寬、更低時延、更廣連接、全面覆蓋、AI組網(wǎng)等,從5G到6G場景拓展、用戶調(diào)研、專家訪談、頭腦風(fēng)暴4個方面構(gòu)建6G網(wǎng)絡(luò)下全息交互類業(yè)務(wù)的場景池。在現(xiàn)階段已經(jīng)產(chǎn)出了300余個有效場景,覆蓋文化、家居、廣告、舞美、傳媒、娛樂、教育、醫(yī)療、交通、體育、安防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅行、寵物、游戲、藝術(shù)、漁業(yè)、兒童、設(shè)計(jì)、地質(zhì)等多領(lǐng)域。
為了評估場景池中數(shù)據(jù)的合理性,判別其是否適合6G、適合全息交互,本文從全息技術(shù)適配度、6G技術(shù)適配度、用戶價值、市場價值4個方向進(jìn)行場景價值的綜合評估。
首先,對場景進(jìn)行特征描述的階段定義了6個維度:時間、空間、交互、心理、內(nèi)容以及感官。其中,空間包括狹小—宏大、封閉—開放、固定—移動;時間包括短暫—持久、耗散—永續(xù);交互包括穩(wěn)定—躍遷、個體—群體、人機(jī)單向—人機(jī)耦合、滯鈍—融智;心理包括理智—情感、低荷—負(fù)荷、游離—聚焦;內(nèi)容包括抽象—全真;感官包括:獨(dú)感—交感、平緩—沖擊。
其次,6G技術(shù)需求度將6G的技術(shù)指標(biāo)按照時間自由度、空間自由度、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和通信智能化4個方面劃分,時間自由度包括實(shí)時性、帶寬;空間自由度包括傳輸距離、移動性、傳輸高度/深度、連接數(shù)密度、定位精度;網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性包括安全性、同步性、可靠性、抗干擾性;網(wǎng)絡(luò)智能化包括網(wǎng)絡(luò)算力規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)性、網(wǎng)絡(luò)切片、情景感知能力。在用戶價值上,通過改良馬斯洛判別模型,從自我實(shí)現(xiàn)需求、尊重需求、社交需求、安全需求、生理需求5個方面進(jìn)行評估。
最后,在市場價值上,按照市場規(guī)模、生命周期、社會價值和可持續(xù)發(fā)展4個方面評估。最終建立評估體系,由用戶/專家對場景打分,通過二次聚類法,將場景池中的場景進(jìn)行聚類得到6G網(wǎng)絡(luò)下全息交互的6類場景,如圖9所示,快速響應(yīng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、大容量數(shù)據(jù)管理平臺、強(qiáng)算力無人智能服務(wù)、低時延精密輔助設(shè)備、沉浸式全息交互體驗(yàn)以及高質(zhì)量全息影像顯示。
基于場景分析得到6G全息交互類業(yè)務(wù)的場景特征描述后,本文以遠(yuǎn)程全息人像傳輸功能為例,結(jié)合文獻(xiàn)[12],測算了不同類型全息技術(shù)的核心技術(shù)指標(biāo)及通信帶寬需求。全息技術(shù)按照技術(shù)原理與顯示效果分為2D全息、3D全息與狹義全息,其中,2D全息的技術(shù)手段包括全息板、投影膜、光柵顯示器,3D全息的技術(shù)手段包括點(diǎn)云[13-14]和光場[15],而狹義全息的技術(shù)手段包括數(shù)字全息與計(jì)算全息[16-20]。各類型全息技術(shù)的帶寬計(jì)算方法如下(其中,投影板以4路金字塔全息為例)。
投影板帶寬 = 分辨率×色深×幀率×傳輸壓縮率×4
投影膜帶寬 = 分辨率×色深×幀率×傳輸壓縮率
立體光柵帶寬 = 分辨率×色深×幀率×傳輸壓縮率
點(diǎn)云帶寬=單幀點(diǎn)數(shù)×(單點(diǎn)數(shù)據(jù)量+頭文件存儲量)×傳輸壓縮率
光場的相機(jī)陣列帶寬=單路相機(jī)分辨率×色深×幀率×相機(jī)陣列數(shù)×密集相機(jī)陣列壓縮率×傳輸壓縮率
光場的全光相機(jī)帶寬 = 全光相機(jī)圖像分辨率×色深×幀率×密集相機(jī)陣列壓縮率×傳輸壓縮率
數(shù)字全息的帶寬 = 通道數(shù)×每通道位數(shù)×像素?cái)?shù)×幀率×傳輸壓縮率
計(jì)算全息的帶寬 = 通道數(shù)×每通道位數(shù)×像素?cái)?shù)×幀率×傳輸壓縮率
全息技術(shù)指標(biāo)與不同體驗(yàn)測算下相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)見表1。
最終產(chǎn)出的全息單人圖像傳輸在各類全息技術(shù)上的帶寬需求見表2。
圖9 6G網(wǎng)絡(luò)下全息交互的6類場景
在2D全息測算時,雖然技術(shù)種類不同,但本質(zhì)都是傳輸2D視頻,ASKA3D投影板以4路全息金字塔的形式作為代表,它的視頻數(shù)據(jù)量為普通視頻的4倍,投影膜是普通的2D視頻單路,立體光柵涉及多視點(diǎn)以及顯示器分辨率限制,單一視點(diǎn)的分辨率會有所下降,但是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與單路視頻區(qū)別不大,主要在于傳輸單路視頻加其他路視頻與該視點(diǎn)的差別數(shù)據(jù)。
在3D全息的測算時,采用光場和點(diǎn)云兩種數(shù)據(jù)形式,點(diǎn)云的點(diǎn)數(shù)直接映射為像素?cái)?shù),光場中相機(jī)陣列的數(shù)量決定了視頻路數(shù),全光相機(jī)的構(gòu)造為微透鏡陣列模擬多路相機(jī)陣列,分辨率比單路相機(jī)下降很多,但單幅分辨率累加高很多。
真全息(狹義全息)按照公式計(jì)算,由波長和視場角決定像素密度,再由顯示尺寸和像素密度得出像素?cái)?shù)量,進(jìn)而計(jì)算帶寬。
從帶寬的計(jì)算結(jié)果來分析,真全息的傳輸需要的帶寬非常龐大,算力要求也很高,超出了5G乃至6G的承受范圍,因此6G是可以支撐點(diǎn)云/光場全息的,但是無法支撐狹義全息。
表1 全息技術(shù)指標(biāo)與不同體驗(yàn)測算下相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)
表2 各類全息技術(shù)帶寬需求
全息交互類業(yè)務(wù)是6G下的典型業(yè)務(wù),未來的全息信息傳遞將通過“境”的形式體現(xiàn),實(shí)現(xiàn)人、物及其環(huán)境的三維動態(tài)交互。在研究的過程中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的場景業(yè)務(wù)研究方式不能完全適配于未來6G業(yè)務(wù)內(nèi)容的研究,因此對全息交互類技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀做分析,以此為基礎(chǔ)開展未來6G下全息通信與全息交互類業(yè)務(wù)的場景挖掘,產(chǎn)出了初步的場景池架構(gòu),并基于多個角度綜合建立的場景價值評估體系,得出以場景特征為基礎(chǔ)的上層分類。最后以全息單人人像傳輸為例,分析并提出了各類全息技術(shù)的核心技術(shù)指標(biāo),給出了兩種體驗(yàn)等級的帶寬估算結(jié)果。在后續(xù)的工作中將繼續(xù)豐富場景池內(nèi)容,對典型場景進(jìn)行設(shè)計(jì)用例,從技術(shù)支撐和設(shè)計(jì)發(fā)散兩個方面綜合產(chǎn)出業(yè)務(wù)原型,并完成其他核心通信技術(shù)指標(biāo)(如時延、吞吐率、穩(wěn)定性等的測算)。
[1] 劉光毅, 金婧, 王啟星, 等. 6G愿景與需求: 數(shù)字孿生、智能泛在[J]. 移動通信, 2020, 44(6): 3-9.
LIU G Y, JIN J, WANG Q X, et al. Vision and requirements of 6G: digital twin and ubiquitous intelligence[J]. Mobile Communications, 2020, 44(6): 3-9.
[2] 中國信息通信研究院. 6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書[R]. 2021.
China Academy of Information and Communications Technology. 6G overall vision and potential key technology white paper[R]. 2021.
[3] 賈甲, 王涌天, 劉娟, 等. 計(jì)算全息三維實(shí)時顯示的研究進(jìn)展[J]. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展, 2012, 49(5): 050002.
JIA J, WANG Y T, LIU J, et al. Progress of dynamic 3D display of the computer-generated hologram[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2012, 49(5): 050002.
[4] 鄭德香, 張巖, 沈京玲, 等. 數(shù)字全息技術(shù)的原理和應(yīng)用[J]. 物理, 2004, 33(11): 843-847.
ZHENG D X, ZHANG Y, SHEN J L, et al. Principle and applications of digital holography[J]. Physics, 2004, 33(11): 843-847.
[5] 沈川, 韋穗, 劉凱峰, 等. 彩色全息顯示方法與系統(tǒng)概述[J]. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展, 2014, 51(3): 37-49.
SHEN C, WEI S, LIU K F, et al. Survey on methods and systems of color holographic display[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2014, 51(3): 37-49.
[6] 胡杰康, 王輝, 李勇, 等. 基于數(shù)字全息和計(jì)算全息的動態(tài)三色全息三維顯示[J]. 浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2019, 42(2): 135-142.
HU J K, WANG H, LI Y, et al. Dynamic three-color holographic 3D display based on digital holography and computer generated holography[J]. Journal of Zhejiang Normal University (Natural Sciences), 2019, 42(2): 135-142.
[7] 張海慶. 計(jì)算全息編碼技術(shù)的研究[D]. 西安: 西安工業(yè)大學(xué), 2011.
ZHANG H Q. Computer generated hologram encoding technique[D]. Xi’an: Xi’an Technological University, 2011.
[8] 沈玉真. 基于計(jì)算全息圖的圖像加密技術(shù)研究[D]. 蕪湖: 安徽工程大學(xué), 2019.
SHEN Y Z. Research on image encryption technology based on the computer-generated holography[D]. Wuhu: Anhui Polytechnic University, 2019.
[9] 林國強(qiáng). 計(jì)算全息技術(shù)在加密領(lǐng)域的應(yīng)用[D]. 廈門: 廈門大學(xué), 2018.
LIN G Q. The application of computer-generated hologram in encryption[D]. Xiamen: Xiamen University, 2018.
[10] 王媛媛. 動態(tài)計(jì)算全息顯示的研究[D]. 金華: 浙江師范大學(xué), 2006.
WANG Y Y. Research for the computer-generated dynamic hologram[D]. Jinhua: Zhejiang Normal University, 2006.
[11] 張鳳軍, 戴國忠, 彭曉蘭. 虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互綜述[J]. 中國科學(xué): 信息科學(xué), 2016, 46(12): 1711-1736.
ZHANG F J, DAI G Z, PENG X L. A survey on human-computer interaction in virtual reality[J]. Scientia Sinica (Informationis), 2016, 46(12): 1711-1736.
[12] 陳亮, 余少華. 三維顯示業(yè)務(wù)對后5G/6G網(wǎng)絡(luò)承載能力研究[J]. 光通信研究, 2020(3): 1-7.
CHEN L, YU S H. Research on the impact of holographic 3D display on the capacity of the post-5G/6G network[J]. Study on Optical Communications, 2020(3): 1-7.
[13] 李明, 陳怡霖, 潘曉英. 遠(yuǎn)程醫(yī)療中Kinect點(diǎn)云數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸[J]. 西安郵電大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 21(1): 33-37.
LI M, CHEN Y L, PAN X Y. Real-time Kinect point cloud data transmission in telemedicine applications[J]. Journal of Xi’an University of Posts and Telecommunications, 2016, 21(1): 33-37.
[14] 徐琳, 宋國明. 基于最優(yōu)交換協(xié)議的醫(yī)療Kinect點(diǎn)云數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2019, 42(14): 100-103.
XU L, SONG G M. A medical Kinect point cloud data remote transmission system based on optimal exchange protocol[J]. Modern Electronics Technique, 2019, 42(14): 100-103.
[15] 劉宇洋, 朱策, 郭紅偉. 光場數(shù)據(jù)壓縮研究綜述[J]. 中國圖象圖形學(xué)報(bào), 2019, 24(11): 1842-1859.
LIU Y Y, ZHU C, GUO H W. Survey of light field data compression[J]. Journal of Image and Graphics, 2019, 24(11): 1842-1859.
[16] CHEN J S, CHU D P. Realization of real-time interactive 3D image holographic display[J]. Applied Optics, 2016, 55(3): A127-A134.
[17] TREJOS S, GóMEZ M, VELEZ-ZEA A, et al. Compression of 3D dynamic holographic scenes in the Fresnel domain[J]. Applied Optics, 2020, 59(13): D230-D238.
[18] NAUGHTON T J, FRAUEL Y, JAVIDI B, et al. Compression of digital holograms for three-dimensional object reconstruction and recognition[J]. Applied Optics, 2002, 41(20): 4124-4132.
[19] TREJOS S, RAMIREZ J F B, ZEA A V, et al. Compression of multiple 3D color scenes with experimental recording and reconstruction[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2018(110): 18-23.
[20] KIZHAKKUMKARA MUHAMAD R, BLINDER D, SYMEONIDOU A, et al. Exact global motion compensation for holographic video compression[J]. Applied Optics, 2019, 58(34): G204.
[21] HUANG X P, AN P, SHEN L Q, et al. Efficient light field images compression method based on depth estimation and optimization[J]. IEEE Access, 2018(6): 48984-48993.
[22] 李萌, 高旭麟. H.265引領(lǐng)全新4K時代[J]. 中國公共安全, 2018(8): 173-174.
LI M, GAO X L. H.265 leads the new 4K era[J]. China Public Security, 2018(8): 173-174.
Research on the development and business trend of holographic technology under 6G network
HOU Wenjun1, BAI Bing1, YANG Benzhi2
1. Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China 2. China Mobile Research Institute, Beijing 100053, China
Research on 6G has been carried out on a global scale. Focusing on holographic interactive services under 6G, the requirements for future network performance by studying holographic interactive scenarios and services were analyzed. A basis for business requirements for the design and research and technological evolution of 6G networks was provided. The holographic technology and application status, holographic communication and holographic interaction scenarios, as well as the technical indicators and network performance requirements of the scene business were studied. The holographic technology development stage, development maturity, holographic industry chain under 5G, and holographic technology application field distribution were defined. A holographic scene pool and scene characteristics were constructed, and six types of application scenes were formed based on the characteristics. Through the calculation of technical indicators, the bandwidth performance requirements of holographic portrait transmission were proposed.
6G, holographic interaction, holographic communication, scene mining, business trends
TP39
A
10.11959/j.issn.1000?0801.2021254
侯文軍(1964?),女,北京郵電大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)槿藱C(jī)交互與智能設(shè)計(jì)。
白冰(1996?),男,北京郵電大學(xué)博士生,主要研究方向?yàn)槿藱C(jī)交互與智能設(shè)計(jì)。
楊本植(1984?),男,中國移動通信有限公司研究院研究員,主要研究方向?yàn)槲磥砭W(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)趨勢、業(yè)務(wù)技術(shù)、全息通信業(yè)務(wù)模式及網(wǎng)絡(luò)需求、未來網(wǎng)絡(luò)下的智能交互技術(shù)。
Funded by Beijing University of Posts and Telecommunications-China Mobile Research Institute Joint Innovation Center
2021?09?08;
2021?11?16
北京郵電大學(xué)-中國移動研究院聯(lián)合創(chuàng)新中心資助項(xiàng)目