2024年家庭元宇宙场景化应用白皮书.pdf
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1、家庭元宇宙场景化应用白皮书1家庭元宇宙场景化应用白皮书虚拟现实与元宇宙产业联盟2024 年 3 月家庭元宇宙场景化应用白皮书2目录1.元宇宙概述.31.1 元宇宙起源与发展分析.31.2 元宇宙终端发展分析.51.3 元宇宙内容生态分析.62.家庭元宇宙发展分析.92.1 千兆网络技术分析.92.2 家庭元宇宙入口终端分析.152.3 家庭元宇宙发展路径分析.173.家庭元宇宙场景应用分析.173.1 家庭娱乐.173.2 智慧文旅.193.3 家庭教育.213.4 居家健身.223.5 家庭康养.243.6 家庭物联网.254.家庭元宇宙交互技术分析.264.1 家庭元宇宙交互内容标准.26
2、4.2 家庭元宇宙交互技术实现方案.314.3 家庭元宇宙终端交互协议.365.总结与展望.396.附录.416.1 缩略语.416.2 引用.43家庭元宇宙场景化应用白皮书31.元宇宙概述1.1 元宇宙起源与发展分析1.行业发展历史概述1992 年,美国著名科幻小说家尼尔斯蒂芬森发表了科幻小说雪崩,并在其中首次提出元宇宙概念。尼尔斯蒂芬森为读者呈现了一个与现实世界平行的元宇宙世界,这个虚拟世界具有较强的开放度和自由度,参与者能够以元宇宙公民的身份实现任何行动,理论上行动仅受想象力的限制。雪崩作者天马行空、别具匠心的构想,奠定了元宇宙基本雏形,让全球资本、学者对元宇宙世界产生了无限遐想,一场全
3、新的科学技术革命正在悄然酝酿中。作为元宇宙的技术核心,虚拟现实的起源早于元宇宙概念的诞生,自 20 世纪 50 年代首款虚拟现实设备出现后,虚拟现实概念萌芽,经历了 60 年代的初始探索,70、80 年代的理论与技术沉淀,在 90 年代进入应用转型阶段。然而此时的软硬件技术发展水平尚未成熟,特别是显示技术、3D 渲染技术、网络运算等虚拟现实关键技术,因此相关硬件设备性能、尺寸等未达“可用”标准,距离消费级产品仍有较大差距。经过了二十几年的技术积累和沉淀,元宇宙入口终端打造初具雏形。2012 年 Google Glass 的发布以及2016 年 Oculus Rift 的问世使得 VR 技术重回
4、大众视野,推动行业在 2016 年至 2018 年进入创业和资本狂热期,这一时期众多科技厂商相继推出了眼镜、头盔等多种形式的硬件设备,先进的产品概念发布引发行业畅想,虚拟现实设备被认为可能成为替代智能手机的下一代通用计算平台。但由于软硬件以及网络等核心技术的限制,终端设备未能完全满足用户的期望,体验感欠佳、性价比较低、内容生态相对匮乏等问题导致行业再次进入冷静期。新型数字技术的突破升级为元宇宙行业的进一步发展提供了助力。2019 年,5G 网络的正式商用为行业的发展提供了坚实的基础保障,在一定程度上缓解了头显设备因时延导致的眩晕感、停顿感等用户体验不佳的问题,网络性能的提升,区块链、人工智能、
5、数字孪生等新型技术的进一步成熟提振了行业信心。2021 年,随着全球头显销量首次破千万台,扎克伯格重提元宇宙概念,Facebook 更名为 Meta 等大事件发生,元宇宙迎来第二次爆发,全球科技巨头纷纷面向元宇宙领域做出重大战略布局,全面加强技术研发与产业赋能,积极推动元宇宙生态构建。2023 年,苹果公司发布首款混合现实设备 Vision Pro,Vision Pro 的发布对于整个元宇家庭元宇宙场景化应用白皮书4宙行业具有举足轻重的意义,一定程度上重拾了资本市场对于元宇宙未来发展的信心,为行业发展注入了新的活力。表 1.1 元宇宙发展关键事件时间关键事件1952 年莫顿海利格创造了第一台沉
6、浸式虚拟现实设备1992 年尼尔斯蒂芬森发表雪崩,首次提出元宇宙概念2012 年Google Glass 的发布引发行业广泛关注2016 年Oculus Rift 问世,这一时期众多科技厂商相继发布终端设备2019 年5G 正式商用,VR/AR 作为 5G 制高点应用被重新激活2021 年Facebook 更名为 Meta,元宇宙概念火热出圈2023 年Apple Vision Pro 发布,对元宇宙行业起到积极的促进作用随着科学技术的飞速发展,元宇宙的展现形式也从文学、电影等科学幻想方式逐步向技术实现方式发展,成为人类持续追求极致体验过程中技术升级达到奇点催生出的数字科技集大成者。在区块链、
7、Web3.0 等技术的孕育下,具有去中心化特征的元宇宙平台相继崛起,为元宇宙的构建奠定了基础;在渲染引擎、建模软件等工具厂商的长期耕耘下,3D 建模、实时渲染技术难度大幅降低,为元宇宙内容创作提供了有力保障,孕育了良好的元宇宙生态建设基础;国内外科技厂商推出的 AR/VR 设备性能逐步提升、体积轻量便携,也为在消费级市场打造元宇宙入口提供了条件。2.行业发展现状分析在经历几年的元宇宙话题热议后,2022 年全球头显出货量达千万量级后见顶回落,作为元宇宙入口的虚拟现实行业逐步回归理性发展状态。在行业发展降速的情况下,一批国内厂商另辟蹊径,以元宇宙内容为突破口,结合实际业务需求,赋能景区、地产、家
8、装、娱乐、交通等刚需场景,形成了完备的商业模式和较强的行业竞争力。VR 内容的繁荣发展和多样化的业务场景需求促进元宇宙入口终端向多元化方向发展,手机、电视等智能设备也在元宇宙发展浪潮中拥有了独特的舞台。头显端以打造沉浸式精品内容为主,但用户活跃度较低,尚未形成规模化发展态势;手机端以打造即时轻交互内容为主,但因其屏幕较小,沉浸感弱,无法产生高粘性用户;电视端以打造家庭场景下的轻、中交互应用为主,但存在操作系统型号繁多、内容格式与交互标准尚未统一等问题,现阶段无法实现规模化推广。经过众多科技厂商在虚拟现实领域的多年耕耘,元宇宙行业已初步形成头显端、手机端、电视端等多终端发展格局,但各端生态建设相
9、对独立,资源利用率不足。为突破行业发展困境,应当充分发挥已沉淀资源与技术优势,打通各终端流量互导链路,实现内容互联互通,完善多终端协同发展体系,加速规模扩张效应,共同助力元宇宙行业实现规模化、高质量发展。家庭元宇宙场景化应用白皮书51.2 元宇宙终端发展分析虚拟现实、人工智能、5G、云计算等新兴技术的发展催生了元宇宙行业,然而目前受限于一体机用户规模,元宇宙行业尚未形成规模化发展,为突破行业发展困境,元宇宙入口终端正逐步向多元化方向演进,形成头显、手机、电视多形态终端协同互补的产业格局,构建小屏(智能手机)、中屏(平板类终端)、大屏(大尺寸智能电视、投影仪类终端)、虚拟屏(VR、AR 眼镜)、
10、行业屏等多屏互联互通的“三端多屏”产品体系,共同推动元宇宙产业实现高速发展。1.头显端头显端致力于打造深度沉浸的精品内容,主要服务于特定化应用场景,且随着苹果首款空间计算设备Vision Pro 发布,进一步奠定了当前头显设备更倾向于面向专业级用户以及在固定场景下使用的产品定位,并逐步向集娱乐、办公、社交等为一体的通用计算平台发展。Vision Pro 的发布在技术创新、产业升级、生态建设、用户教育等方面对元宇宙行业起到积极的促进作用,然而多元化、轻量化内容的缺乏仍然是导致头显用户覆盖面不足的关键因素之一,一方面深度交互的精品内容创作成本高、生产周期长,内容创作效率低;另一方面在行业轻交互趋势
11、明显的背景下,轻量化内容不足无法满足用户碎片化娱乐的需求。近两年在经济环境欠佳、设备价格上涨的大背景下,全球头显出货量不及市场期望,总用户规模仍处于千万量级,尚未实现“硬件-内容-应用-用户”正向循环。头显用户总量不足、活跃度较低成为制约元宇宙产业发展的重要因素,亟待行业上下游由供给关系转向生态协同关系,逐步形成多形态终端协同发展格局。2.手机端随着移动互联网发展,手机已经成为我国网民上网的主要设备,截至 2023 年底,我国互联网上网人数10.92 亿人,其中手机上网人数 10.91 亿人,占比高达 99.9%1。手机具有便携性、娱乐性、多功能、易操作等优势,已成为移动互联网时代全球用户规模
12、最大的移动智能终端。以手机为入口构建轻交互、低沉浸元宇宙场景,可实现元宇宙与头显设备的解耦,通过手机端向用户推广和普及元宇宙应用,可有效降低用户使用门槛、快速提高元宇宙认知度。手机的高普及率使其具备强大的培育引流优势,可快速解决元宇宙用户量问题,实现用户规模上量。手机作为培育元宇宙用户、引导用户认知的重要入口终端之一,可承载丰富、轻量化的元宇宙内容,同时作为元宇宙领域重要的辅助交互、控制与显示设备,与头显相互补充共同促进元宇宙规模化发展。3.电视端电视端作为家庭场景下的触达媒体,具有家庭渗透率高、用户规模大、活跃度高等特点,截至 2023 年,我国 IPTV 用户数超过 4 亿户2。随着电视屏
13、幕大屏化趋势越来越明显,内容视听效果逐步升级,沉浸感体验家庭元宇宙场景化应用白皮书6持续增强,用户对电视端内容的类型、数量和质量的需求显著提升。将虚拟现实技术应用于电视端,有利于进一步提高电视内容的丰富度,拓展家庭电视用户的娱乐方式。在千兆网络宽带的加持下,以电视为载体,通过构建云游戏、家庭教育、居家健身、3D 巨幕影院等多形态场景化内容矩阵,形成以中度沉浸、轻中度交互为主的应用发展模式,着力打造家庭元宇宙入口,为元宇宙在电视端的规模化发展探索出一条全新可行路径。在 VR 头显实现硬件轻量化、内容丰富化、市场普及化之前,电视端凭借大尺寸屏幕具备的较强沉浸感优势、海量用户规模积累和较高的用户活跃
14、度,有望成为元宇宙内容的主流入口和开拓家庭元宇宙市场的主力军。但目前市场上的电视大多基于深度定制的 Android TV 系统,加上元宇宙内容创作方的差异,在电视端引入元宇宙内容时存在内容格式、交互标准不统一的问题,导致电视端家庭元宇宙规模化推广受到阻碍,因此亟需打造统一开放的电视元宇宙生态。立足家庭市场,以发展家庭元宇宙为契机,联合上下游产业合作伙伴,统一电视端内容生态、交互标准,激活产业发展活力,推动家庭元宇宙向标准化、规模化、集约化方向发展。表 1.2 元宇宙入口终端对比终端形态评价维度呈现形式手机端电视端头显端H5 页面、裸眼 VR APP裸眼 VR APPVR APP 定制化 APK
15、应用场景个人场景家庭场景特定场景漫游、直播、娱乐、社交教育、游戏、电影、健身文旅、广告、工业、医疗用户规模10 亿+1(全国手机网民用户)4 亿+2(全国交互式网络电视用户)千万量级(全球头显销量)用户体验轻交互、低度沉浸轻中度交互、中度沉浸强交互、深度沉浸行业痛点 屏幕小,沉浸感不足 应用少,内容展示不全 规模大,却难形成质变 型号多,操作系统繁杂 内容格式、交互标准不统一,现阶段难推广 用户量少,且活跃度低 内容生态建设稍逊一筹,行业发展受阻1.3 元宇宙内容生态分析1.元宇宙内容生态发展现状虚拟现实是元宇宙内容生态的关键连接技术之一,其内容规模的持续增长为元宇宙的积累打下了坚实基础,保障
16、了元宇宙内容产业的繁荣发展。海量的内容是元宇宙持续发展的重要基石,而优质的内容则是元宇宙的核心竞争力。元宇宙的数字内容包括图像、视频、音频等多种媒体形式,并通过跨模态的内容生成,保证高度的真实感和多感官互动。现阶段游戏和娱乐是元宇宙内容的重要应用场景,跨领域发展也是元宇宙的趋势之一,家庭元宇宙场景化应用白皮书7元宇宙内容可广泛应用于城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害、教育培训等众多领域,通过 VR 技术加持为各行各业提供更多的可能性。现阶段国内元宇宙内容厂商以全景漫游类和 3D 建模类为主,形成了较为完备的商业模式。全景漫游类厂商以蛙
17、色 3D VR、720 云、酷雷曼等为代表,为用户提供了高品质、多内容、多体验的元宇宙场景。蛙色 3DVR 基于全景技术提供 VR 直播、VR 景区、VR 全景逛街等众多平台方案,目前已为数十万家商企提供服务,其中全景图全景视频数量已超过 200 万,VR 智慧景区数量已超过 1000 家3;720 云内容覆盖地产、家装、文旅、电商、工农业等众多行业,聚集超过 100 万的内容创作者和企业,累计超 4000 万组内容4。3D 建模类厂商则聚焦实景三维重建,构建 3D 数字空间,广泛应用于房产开发、建筑装修、工业园区等领域,助力产业实现数字化和智能化转型。2.元宇宙内容制作工具内容制作工具是实现
18、高质量内容创作的基础设施和支撑平台,为创作者提供了内容创建、内容编辑、内容管理等功能,帮助创作者更高效的利用时间和资源,提升内容质量。传统内容制作工具包括文本编辑工具、图片编辑工具和视频编辑工具等,元宇宙内容制作工具则是集 3D 建模、贴图、动画编辑、光照渲染、交互式元素制作等功能为一体的内容创作平台,帮助创作者构建逼真的三维虚拟场景、角色、动画和交互元素等,有效地提高了元宇宙内容的创作效率和内容质量。现阶段元宇宙内容制作工具可分为传统制作工具和 AI 类制作工具。传统制作工具主要包括 3D 建模软件、动画和渲染软件等,需要专业知识和大量的制作时间,更适用于大型制作公司或团队使用。AI 类制作
19、工具主要利用机器学习、人工智能等技术,通过学习和模拟现实世界的数据,辅助生成或自动生成元宇宙内容。AI类制作工具能够快速生成海量内容,降低了制作成本和时间,适用于小型制作公司或个人创作者使用。传统元宇宙内容制作可采用 Unity 和 Unreal 等 3D 建模引擎,通过人工进行详细的内容设计、动画设计、建模来完成内容创作,需要程序员、美工、动画师等各个团队的协作配合,通常会耗费大量时间和人力,但能够创作出具有独特风格的高质量作品,满足不同用户的个性化需求。AI 类元宇宙制作工具,如蛙色 3D VR、720 云等以 AI 技术辅助建模,打造元宇宙内容创作平台。蛙色VR 全景编辑器支持多平台、多
20、种全景维度、智能图像匹配、智能分享等功能;720 云 VR 全景及元宇宙创作工具平台提供全景漫游制作工具、三维空间重建工具、3D 模型互动工具等,使得元宇宙场景搭建更简单。同时,ChatGPT 等 AIGC 的逐步落地应用,也给数字内容创作带来了新的降本增效思路,AIGC 通过对大量数据的分析和学习,可自动生成高质量、个性化的数字内容,有利于提高内容生成的效率、增加内容的多样性、降低内容创作的门槛,进一步促进行业内容生态的繁荣。家庭元宇宙场景化应用白皮书8传统元宇宙内容制作工具与 AI 类制作工具的结合,可以推动元宇宙内容生态的进一步繁荣和发展,为用户提供更加丰富、多样、真实的元宇宙内容资源。
21、AI 类制作工具可以吸引更多的个人创作者和中小型团队参与元宇宙内容的创作,推动内容创作向 AIGC 方向发展,同时 AI 通过学习和模拟现实世界的数据可提高元宇宙内容的真实性和可信度。传统制作工具和 AI 类制作工具的结合能够创造出新的内容形式和风格,利用 AI 类制作工具生成基本场景和角色,再通过传统制作工具进行细节调整和个性化定制,可以创作出独具特色的元宇宙内容。3.元宇宙产业应用随着元宇宙概念的爆发,行业逐渐形成了“元宇宙+产业”的新发展模式,开启了一种新的经济现象。“元宇宙+娱乐”可以使用户身临其境地体验各种电影、游戏中的场景,也可以创造属于自己的虚拟世界,并与虚拟角色进行互动;“元宇
22、宙+教育”则为传统教育行业打开了一扇新的大门,可通过构建虚拟环境模拟现实世界的物理规律和化学反应,使得学生在安全的环境下进行实验,加深对知识的理解,提高对学习的兴趣;“元宇宙+医疗”也展现出巨大的潜力,远程医疗、患者教育、手术导航等均发挥着至关重要的作用。“元宇宙+产业”的发展新形式推动着传统行业的变革与升级,同时也面临着诸多挑战,如技术突破、隐私保护、法律制定等,需要更深入的研究和讨论以确保元宇宙产业健康、可持续的发展。图 1.1 元宇宙产业应用家庭元宇宙场景化应用白皮书92.家庭元宇宙发展分析家庭元宇宙是元宇宙产业的重要落地场景之一,是对家庭物理环境的复刻模拟和拓展延伸,将大幅提升用户在未
23、来数字空间的生活体验。在家庭元宇宙中,每个用户可以定义自己专属的数字家庭空间,购买数字资产个性化装扮虚拟世界,启用数字人作为智慧家庭管家并提供主动式服务,实现物理空间与虚拟空间的互助互补、相融共生。家庭元宇宙的落地与应用离不开网络技术升级和电视大屏化发展,千兆宽带的高速率、低延迟、大带宽等性能,为家庭元宇宙发展提供了关键条件,是推动了元宇宙产业高速发展的基础;电视作为家庭场景重要的算力与显示终端,具有更大显示屏幕,更沉浸交互体验,更多用户群体,将成为家庭元宇宙的主要入口。依托网络技术和电视终端,通过技术升级、场景升级、业务升级、体验升级,推动家庭元宇宙实现规模化发展。2.1 千兆网络技术分析以
24、 5G 和千兆光网组成的“双千兆”网络能为用户提供千兆移动和固定网络接入能力,5G 网络具有灵活性高、移动性强、连接数大等优势,适用于室外移动场景;千兆光网采用固定光纤连接,具有传输带宽大、抗干扰性强、微秒级连接等优势,适用于家庭、办公室、写字楼等室内或固定场景。二者互补互促,是新型基础设施的重要组成部分和承载底座,为元宇宙、虚拟现实、超高清视频等高带宽应用的发展提供了网络保障。1.移动通信网络技术发展史移动通信技术从 1G 开始发展至今已经经历了五个代际,每个代际的面世都带来新的通信技术革新,同时也催生了各类新产业与新业态形成,具体地:(1)1G 时代,采用模拟调制技术,属于纯模拟通信技术时
25、代,“大哥大”、“BB 机”成为时尚与潮流象征;(2)2G 时代,通过数字调制技术代替模拟技术,正式开启数字通信时代,通信的稳定性和安全性得到极大提升,以文字、图片作为信息传输媒介的网上冲浪、短信等交互形态促进了初代互联网诞生,代表公司包括百度、腾讯、阿里、网易、新浪、人人、搜狐等;(3)3G 时代,通过 TD-SCDMA、WCDMA 和 CDMA2000 三大标准,实现更大的接入带宽和网络容量,网络性能的大幅提升保障了音频、视频、多媒体文件等各种大数据量信息传输媒介通过移动互联网高速、稳定传输,腾讯视频、爱奇艺、优酷、土豆等互联网视频平台崛起;家庭元宇宙场景化应用白皮书10(4)4G 时代,
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